JP3685608B2 - 赤外線センサ用マルチレンズ - Google Patents
赤外線センサ用マルチレンズ Download PDFInfo
- Publication number
- JP3685608B2 JP3685608B2 JP33620397A JP33620397A JP3685608B2 JP 3685608 B2 JP3685608 B2 JP 3685608B2 JP 33620397 A JP33620397 A JP 33620397A JP 33620397 A JP33620397 A JP 33620397A JP 3685608 B2 JP3685608 B2 JP 3685608B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lens
- light receiving
- receiving surface
- lenses
- optical axis
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、赤外線検出素子により赤外線を検出して人体の移動を検知する熱線式検知器に使用するマルチレンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１６乃至図１８を用いて従来のマルチレンズを説明する。図１６はマルチレンズの一部を破断した斜視図で、図１７はマルチレンズの断面図である。図１８はマルチレンズの、取付面に平行な検知平面上で得られる検知視野を示す説明図である。
【０００３】
従来、赤外線を検出する赤外線検出素子を囲むように配設されるマルチレンズが考案されている。このマルチレンズは、米国特許第４９３０８６４号公報に開示されたものであって、図１６に示すように、複数のレンズを半球殻状に配設して構成されている。図において、符号１０は、赤外線検出素子をあらわし、符号２０は、赤外線検出素子１０の受光面に集光を行うレンズを半球殻状に配設してなるマルチレンズ２０をあらわしている。
【０００４】
赤外線検出素子１０は、人体などから発せられる赤外線を受光面１１で受光し、その検知結果を電気的出力として得ることができる光電変換素子である。また、赤外線検出素子１０は、電気的出力を検知回路部（不図示）に入力し、検知回路部は、赤外線検出素子１０から得られる電気的出力を基にして、人体など赤外線を発する物体の移動を検知する。
【０００５】
マルチレンズ２０は、略球殻状に形成され、図１７に示すように、外面である第１面２１が、赤外線検出素子１０の受光面１１の中央の点である原点Ｐ1 を中心とし、半径Ｒ1 を有する半球面に形成されている。さらに、マルチレンズ２０は、内面である第２面２２が、複数の小凸面２３からなる。小凸面２３は、第１面２１の半径Ｒ1 と等しい曲率半径を有するように形成され、従って、このようなマルチレンズ２０は、第１面２１と、小凸面２３とが対向することによって、各々が互いに異なる方向の光軸Ｃを有する円形両凸レンズ２４を略半球状に複数隣接するように形成される。
【０００６】
マルチレンズ２０は、円形両凸レンズ２４を備える略半球状の部分を、取付面Ｔから突出高Ｌ1 だけ突出させることにより、図１７に示すように赤外線検出素子１０の受光面１１に垂直であり原点Ｐ1 を通る平面で切ったときの平面的視野角θを確保して、取付面Ｔに取り付けられる。円形両凸レンズ２４は、光軸Ｃが、赤外線検出素子１０の受光面１１を通過する。
【０００７】
このようなマルチレンズ２０は、平面的視野角θに応じて突出高Ｌ1 が決められ、取付面Ｔ近くにまで円形両凸レンズ２４を設ければ、円形両凸レンズ２４のそれぞれの立体的受光角を総計して２πステラジアンに近い広い立体的受光角を得ることができ、赤外線検出素子１０の受光面１１に集光することによって、赤外線検出素子１０にパノラマ的視野を与えるという光学的作用を持つ。なお、図１８に示すように、各円形両凸レンズ２４が有する、取付面Ｔに平行な検知平面Ｓ上で得られる検知視野Ｓａは、中央のレンズのものから周縁側のレンズのものになるにつれて大きくなる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような従来のマルチレンズにおいては、第１面２１と第２面２２とで形成される略半球殻状の形状を有しており、各円形両凸レンズ２４が有する、図１８に示すように取付面Ｔに平行な検知平面Ｓ上で得られる検知視野Ｓａが、中央の円形両凸レンズ２４のものから周縁側の円形両凸レンズ２４のものになるにつれて広がるので、周縁側の円形両凸レンズ２４の検知視野Ｓａを用いては、人体などのターゲットの位置の移動を、中央側の円形両凸レンズ２４の検知視野Ｓａほど細かくは検知しづらかった。
【０００９】
また、従来のマルチレンズにおいては、例えば２πステラジアンに近いような広い立体的受光角を得るため（図１７においては、平面的視野角θを大きく確保するため）には、突出高Ｌ1 を、取付面Ｔから第１面２１の半径Ｒ1 と略同じだけ突出させる必要があった。このようなマルチレンズ２０は、例えばフラットなデザインが要求される取付面に取り付けられると、突出高Ｌ1 が取付面Ｔから半径Ｒ1 と略同じ高さに出っ張り、この状態で例えば第１面２１側から人手による外力がかかると、破損に至るおそれがあり、また破損しないまでも取付面Ｔのフラットなデザインを損なうおそれがあった。
【００１０】
本発明は、上述のような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、取付面に平行な検知平面上で得られる検知視野をより均一にでき、取付面からの突出高をおさえたマルチレンズを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明にあっては、赤外線検出素子の受光面に集光を行う複数のレンズを、この複数のレンズの外側主点が、前記受光面中央の法線に一致する軸を回転軸として得られる回転曲面上にそれぞれ位置するように配設して、ドーム状に一体化した赤外線センサ用マルチレンズであって、前記法線を含む平面と前記回転曲面とのなす交線の曲率を、前記法線から離れるほど大きくなるようにし、前記受光面から離れる位置にあるレンズほど、焦点距離を、前記受光面の中央の点から前記外側主点までの距離をレンズの光軸に投影して得られる距離にのばし、各レンズにおいて、光軸に対する入射光の入射角が２０°に満たない範囲であることを特徴とする。
【００１２】
請求項２記載の発明にあっては、赤外線検出素子の受光面に集光を行う複数のレンズを、この複数のレンズの外側主点が或る仮想曲面上にそれぞれ位置するように配設して、ドーム状に一体化した赤外線センサ用マルチレンズであって、前記仮想曲面は、前記受光面中央の法線に一致する短軸を有する楕円を、前記短軸を回転軸として得られる回転曲面であり、前記受光面から離れる位置にあるレンズほど、焦点距離を、前記受光面の中央の点から前記外側主点までの距離をレンズの光軸に投影して得られる距離にのばし、各レンズにおいて、光軸に対する入射光の入射角が２０°に満たない範囲であることを特徴とする。
【００１３】
請求項３記載の発明にあっては、赤外線検出素子の受光面に集光を行う複数のレンズを、この複数のレンズの外側主点が或る仮想曲面上にそれぞれ位置するように配設して、ドーム状に一体化した赤外線センサ用マルチレンズであって、前記仮想曲面は球面であり、前記受光面の中央の点を通り前記受光面の法線方向にのびる直線の、前記受光面の中央の点から前記球面に至るまでの距離よりも、前記球面の半径の方が長く、前記受光面から離れる位置にあるレンズほど、焦点距離を、前記受光面の中央の点から前記外側主点までの距離をレンズの光軸に投影して得られる距離にのばし、各レンズにおいて、光軸に対する入射光の入射角が２０°に満たない範囲であることを特徴とする。
【００１４】
請求項４記載の発明にあっては、赤外線検出素子の受光面に集光を行う複数のレンズを、この複数のレンズの外側主点が或る仮想曲面上にそれぞれ位置するように配設して、ドーム状に一体化した赤外線センサ用マルチレンズであって、前記各レンズの外面である第１面からなるマルチレンズの外面は、曲率半径の異なる複数の球面部分からなり、複数の前記球面部分は、マルチレンズの周縁に位置する球面部分ほど曲率が大きく形成され、複数の前記球面の各中心は、前記受光面の中央の点を通り前記受光面の法線方向の直線上に位置するものであり、前記受光面から離れる位置にあるレンズほど、焦点距離を、前記受光面の中央の点から前記外側主点までの距離をレンズの光軸に投影して得られる距離にのばし、各レンズにおいて、光軸に対する入射光の入射角が２０°に満たない範囲であることを特徴とする。
【００１５】
請求項５記載の発明にあっては、請求項２乃至請求項４のいずれか１つの請求項に記載の赤外線センサ用マルチレンズであって、前記各レンズの第１面は、前記仮想曲面に略一致することを特徴とする。
【００１６】
請求項６記載の発明にあっては、請求項１乃至請求項５のいずれか１つの請求項に記載の赤外線センサ用マルチレンズであって、前記各レンズ間の境界を、隣接するレンズの第１面および第２面の交わりによりなすことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るマルチレンズの第１の実施の形態を図１乃至図９に基づいて、第２の実施の形態を図１０および図１１に基づいて、第３の実施の形態を図１２および図１３に基づいて、第４の実施の形態を図１４および図１５に基づいて、それぞれ詳細に説明する。
【００１８】
［第１の実施の形態］
図１はマルチレンズの断面図で、図２はマルチレンズを説明する斜視図である。図３は赤外線検出素子の受光面を説明する正面図である。図４はマルチレンズを構成する複数のレンズの光学的形状を決定するための説明図である。図５は赤外線検出素子の受光エリアを示す説明図であり、(a) は人体検知範囲を示す側面図、(b) は(a) の人体検知範囲を示す平面図である。図６は各レンズに入射する入射光の、入射角度による集光の模様を示す側面図で、(a) は入射光がレンズの光軸に平行に入射してきた場合、(b) は入射光がレンズの光軸に対して角度を持って入射してきた場合を示す。図７はマルチレンズに適用するレンズの例を示した説明図で、(a) は第１面２１が平面である平凸レンズ、(b) は両凸レンズ、(c) は第２面２２が平面である平凸レンズを、それぞれ表す。図８は図７で例示した各レンズの集光性能に関するシミュレーション結果をグラフに表したものである。図９はマルチレンズを取付面に取り付けた状態を説明する断面模式図である。
【００１９】
図１および図２において、符号１０は、赤外線検出素子をあらわし、符号２０は、赤外線検出素子１０の受光面に集光を行うレンズをドーム状に複数配設してなる、マルチレンズをあらわしている。
【００２０】
赤外線検出素子１０は、人体などから発せられる赤外線を受光面１１で受光し、その検知結果を電気的出力として得ることができる光電変換素子である。また、赤外線検出素子１０は、電気的出力を検知回路部（不図示）に入力し、検知回路部は、赤外線検出素子１０から得られる電気的出力を基にして、人体など赤外線を発する物体の移動を検知する。
【００２１】
赤外線検出素子１０は、図３に示すように、受光面１１に、正または負の電気極性を有する小受光面１１ａを４つ備えている。小受光面１１ａは、一辺が例えば０．５（ｍｍ）の正方形状に形成されており、互いの小受光面１１ａの間のギャップが例えば０．５（ｍｍ）に設定されている。このような赤外線検出素子１０は、天井として例示する取付面Ｔに受光面１１が平行になるようにして、取付面Ｔの内側に取り付けられる。
【００２２】
マルチレンズ２０は、図１および図２に示すように形状のベースがドーム形状である。このマルチレンズ２０のドーム形状は、取付面Ｔに取り付けた赤外線検出素子１０の受光面１１の中央の点を原点Ｐ1 とし、受光面１１に平行にＸ軸を有し、受光面１１および取付面Ｔに垂直であって天井である取付面Ｔから下方に正方向を向けるＹ軸を有する座標系において、次式１で表されるようなＸ軸方向に長軸を有する楕円形状を、短軸方向であるＹ軸中心に回転させて得られる回転曲面（以下、半楕円球状面とあらわす）を、複数の平凸レンズ２５の外側主点である第１主点Ｈａ、Ｈｂ、Ｈｃが位置する仮想曲面Ｇとして有する。なお、式１において、楕円の長軸ａ＝８．１（ｍｍ），楕円の短軸ｂ＝６．８（ｍｍ）としている。
【００２３】
ｘ2／ａ2＋ｙ2／ｂ2＝１ （ａ＞ｂ＞０）（ｙ＞０） …（式１）
【００２４】
マルチレンズ２０は、Ｙ軸中心の３つの同心円上に各第１主点Ｈａ、Ｈｂ、Ｈｃが位置するような複数の平凸レンズ２５が形成され、複数の平凸レンズ２５はＹ軸に近いほうから、４枚の平凸レンズ２５ａ、８枚の平凸レンズ２５ｂ、１４枚の平凸レンズ２５ｃが形成されている。
【００２５】
図１と図４とを用いて、このようなマルチレンズ２０の光学的形状を決定する。図１と図４とにおいて、平凸レンズ２５ａの第１主点Ｈａは、Ｙ軸から１５．３°の角度をもって仮想曲面Ｇに位置する。平凸レンズ２５ｂの第１主点Ｈｂは、Ｙ軸から３１．９°の角度をもって仮想曲面Ｇに位置する。平凸レンズ２５ｃの第１主点Ｈｃは、Ｙ軸から４６．５°の角度をもって仮想曲面Ｇに位置する。また、符号Ｎａは、平凸レンズ２５ａの第１主点Ｈａを通り、第１主点Ｈａにおいて、マルチレンズ２０の仮想曲面Ｇに垂直な法線方向を表す。同様に、符号Ｎｂは、平凸レンズ２５ｂの第１主点Ｈｂにおける法線方向を表し、符号Ｎｃは、平凸レンズ２５ｃの第１主点Ｈｃにおける法線方向を表す。なお、第１主点Ｈａ、第１主点Ｈｂ、第１主点Ｈｃは、各平凸レンズ２５が薄肉レンズの形状を有するものとして、各平凸レンズ２５の最大肉厚部分に位置するように配置される。また、符号ｆｃは、原点Ｐ1 から第１主点Ｈｃまでの距離を、平凸レンズ２５ｃの垂線方向Ｎｃすなわち平凸レンズ２５ｃの光軸Ｃｃに投影して得られる距離で、平凸レンズ２５ｃの焦点距離である。また、符号Ｃａは平凸レンズ２５ａの光軸をあらわし、符号Ｃｂは平凸レンズ２５ｂの光軸をあらわし、符号Ｃｃは平凸レンズ２５ｃの光軸をあらわす。また、図示はしないが、焦点距離ｆｃと同様に、平凸レンズ２５ａには光軸Ｃａに投影して得られる焦点距離ｆａが、平凸レンズ２５ｂには光軸Ｃｂに投影して得られる焦点距離ｆｂが、それぞれ決定されることになる。なお、各平凸レンズ２５は、第１主点Ｈａ、Ｈｂ、Ｈｃをそれぞれ半楕円球状面である仮想曲面Ｇ上に有するため、各平凸レンズ２５の光軸Ｃａ、Ｃｂ、Ｃｃは、各平凸レンズ２５の第１主点Ｈａ、Ｈｂ、Ｈｃと原点Ｐ1 とを通る各直線と、それぞれ或る程度の角度を有するように配置される。
【００２６】
以下、図４乃至図８を用いて、マルチレンズ２０の設計例を簡単に説明する。まず、図５に示すような、マルチレンズ２０の検知視野Ｓａを決める。本実施例においては、マルチレンズ２０の検知視野Ｓａは、取付面Ｔに平行であって、取付面Ｔから２．８（ｍ）の距離をもつ検知平面Ｓにおいて、Ｙ軸が通過する点を中心に、直径が６．９（ｍ）の円範囲内の複数箇所を想定している。
【００２７】
マルチレンズ２０の検知視野Ｓａは、赤外線検出素子１０の小受光面１１ａで、移動する人体からの赤外線を受光できたり受光できなかったりすることによって人体の移動を検知するようにするため、図５（ｂ）に示すように不連続に設定されている。なお、各検知視野Ｓａは、各平凸レンズ２５ごとに１つの小受光面１１ａに対応するものであり、検知平面Ｓにおいて、人体を頭のほうからみた大きさと略同じ２００（ｍｍ）を一辺とする正方形状の領域としている。
【００２８】
次に、取付面Ｔから２．８（ｍ）の距離をおいて、一辺２００（ｍｍ）の検知視野Ｓａが、赤外線検出素子１０の一辺０．５（ｍｍ）の小受光面１１ａによって感知されるためには、赤外線検出素子１０の受光面１１と略対向する平凸レンズ２５ａを、次式２によって求められる焦点距離ｆを有するように設計する必要がある。なお、式２において、記号Ｄは検知視野Ｓａの一辺の大きさであり、記号Ｆは検知視野Ｓａから平凸レンズ２５ａの第１主点Ｈａまでの距離と等しいものとみなし、記号ｄは検知視野Ｓａの一辺の大きさを平凸レンズ２５ａによって小受光面１１ａへ写した大きさとする。
【００２９】
ｆ＝ｄ／Ｄ・Ｆ …（式２）
【００３０】
なお、焦点距離ｆは、凸レンズ２５ａにおいては焦点距離ｆａであり、また平凸レンズ２５ｂにおいては焦点距離を符号ｆｂで表し、平凸レンズ２５ｃにおいては焦点距離を符号ｆｃで表すものとする。ただし、上述したように、この式２にて求められる焦点距離ｆは、平凸レンズ２５ａに例示されるような、赤外線検出素子１０の受光面１１に略正対するレンズの焦点距離である。
【００３１】
次に、式２で焦点距離ｆａを算出した後、図４に示すようなマルチレンズ２０の概略形状となる楕円形を上述した式１のように与え、各平凸レンズ２５の大きさを例えば略３（ｍｍ）として、第１主点Ｈｂおよび第１主点Ｈｃの位置を決定する。各平凸レンズ２５の第１主点Ｈａ、Ｈｂ、Ｈｃの位置が決定すれば、例えば平凸レンズ２５ｃについては、原点Ｐ1 から第１主点Ｈｃまでの距離を平凸レンズ２５ｃの光軸Ｃｃ上に投影し、図４を用いて図面上で焦点距離ｆｃの長さを測ればよい。また、同様にして焦点距離ｆｂも求まる。また、各平凸レンズ２５を半楕円球状面上に配設するようにしてマルチレンズ２０を形成しており、焦点距離ｆａよりは焦点距離ｆｂが長く、また焦点距離ｆｂよりは焦点距離ｆｃが長いため、例えば従来例に示したように仮想曲面Ｇが半球面状であってマルチレンズを構成する各レンズの焦点距離が略同じである場合に比較して、検知平面Ｓでの検知視野Ｓａの大きさは、ばらつきが少なくなる。すなわち、赤外線検出素子１０の受光面１１に正対する位置から大きく外れる平凸レンズ２５ｂまたは平凸レンズ２５ｃなどのレンズについては、焦点距離ｆｂ、ｆｃを、式２にて求められるｆ値よりも長く取ることにより、平凸レンズ２５ｂまたは平凸レンズ２５ｃによって得られる検知視野Ｓａが、一辺２００（ｍｍ）の大きさよりも大きくならないようにしたのである。
【００３２】
さらに、各平凸レンズ２５の内面である第２面２２の形状を、次式３によって決定する。式３において、記号ｒ1 はレンズの外面である第１面２１の曲率半径を表し、記号ｒ2 はレンズの第２面２２の曲率半径を表し、記号ｎは各平凸レンズ２５の材質が有する屈折率を表す。本実施例では、マルチレンズ２０の材質としてポリエチレンを使用するものとし、屈折率ｎに１．５３の数値を代入するものとする。また、記号ｆは焦点距離をあらわし、焦点距離ｆａ、ｆｂ、ｆｃの各値を代入する。なお、式３からわかるように、焦点距離ｆと屈折率ｎとが決まっても、各平凸レンズ２５の第１面２１の形状と第２面２２の形状とは、一義的には決定されない。なお、焦点距離ｆａは式２で６．８５（ｍｍ）と算出され、焦点距離ｆｂは図４上で７．０３（ｍｍ）と計測され、焦点距離ｆｃは図４上で７．２９（ｍｍ）と計測されたものとする。
【００３３】
１／ｆ＝（ｎ−１）・（１／ｒ1−１／ｒ2） …（式３）
【００３４】
ここで、各平凸レンズ２５の第１面２１は平面であるので、第１面２１の曲率半径ｒ1 を無限大として、第２面２２の曲率半径ｒ2 の値が求められる。ここで、各平凸レンズ２５の焦点距離ｆａ、ｆｂ、ｆｃと曲率半径ｒ2 とが比例関係にあり、３つの焦点距離ｆａ、ｆｂ、ｆｃは、ｆａ＜ｆｂ＜ｆｃなる大小関係にあるので、平凸レンズ２５ａの第２面２２の曲率半径ｒ2 に比して、平凸レンズ２５ｂの第２面２２の曲率半径ｒ2 が大きく、さらに平凸レンズ２５ｂの第２面２２の曲率半径ｒ2 に比して、平凸レンズ２５ｃの第２面２２の曲率半径ｒ2 が大きくなる必要がある。すなわち、マルチレンズ２０の仮想曲面ＧのＸ軸側である周縁に位置する平凸レンズ２５の第２面２２ほど、曲率半径ｒ2 が大きくなる形状に形成される必要がある。
【００３５】
さて、上記のように決定した焦点距離ｆａ、ｆｂ、ｆｃを有する各平凸レンズ２５は、焦点が当然にして各光軸Ｃａ、Ｃｂ、Ｃｃ上にそれぞれあり、本実施例のように半楕円球状のマルチレンズ２０を用いては、各平凸レンズ２５の焦点は原点Ｐ1 とは一致しない。つまり、原点Ｐ1 に焦点を結ばない各平凸レンズ２５を用いて集光を行うと、受光面１１に結ぶ集光点は、いわゆる光学的なボケを含んでいる。このような集光の様子を図６に示している。図６には、レンズの像面（受光面１１に該当する）における集光の一般的な例を示している。すなわち、図６(a) に示すように入射光が光軸Ｃと平行に入射してくれば、集光点は像面上に結ばれるが、図６(b) に示すように入射光が光軸Ｃに対して或る程度斜めに入射してくれば、或る程度集光した後分散光となって集光点は像面上に結ばれず、像面には光学的なコマによるボケＵが生じる。しかしながら、このボケＵが、小受光面１１ａの間のギャップである０．５（ｍｍ）をはみ出さないようにおさえることができていれば、人体検知に支障はおきない。
【００３６】
そこで、ボケＵが、小受光面１１ａの間のギャップである０．５（ｍｍ）をはみ出さないことを検証するため、図７に示すような３種のレンズを用いて、集光シミュレーションを行ってみたところ、図８のような結果を得た。
【００３７】
図７において、(a) は上述のように第１面２１が平面である平凸レンズ２５、(b) は両凸レンズ２６、(c) は第２面２２が平面である平凸レンズ２７を、それぞれ表している。また、平凸レンズ２５、両凸レンズ２６、平凸レンズ２７のいずれも、焦点距離ｆは、各平凸レンズ２５のなかで最も短い焦点距離ｆａよりもさらに短くして略６．８（ｍｍ）としており、わざとボケＵが大きめに得られるようにしている。平凸レンズ２５、両凸レンズ２６、平凸レンズ２７は、いずれも、肉厚が０．８（ｍｍ）で、大きさが３（ｍｍ）で、レンズ端部の厚みは略０．４（ｍｍ）である。また、焦点距離ｆは、第１主点Ｈ１よりも正確に取るために、第２主点Ｈ２から光軸Ｃ上の焦点Ｊまでの長さとする。平凸レンズ２５は、第２面２２の曲率半径ｒ2 が３．６１（ｍｍ）である。両凸レンズ２６は、第１面２１の曲率半径ｒ1 が７．０７（ｍｍ）であり、第２面２２の曲率半径ｒ2 も７．０７（ｍｍ）である。平凸レンズ２７は、第１面２１の曲率半径ｒ1 が３．６１（ｍｍ）である。
【００３８】
ただし、一般的には、各平凸レンズの第１面および第２面は、完全な球面に形成すると、球面収差をもつことになって、球面収差に起因する光軸上の余計なボケが生じる場合があり、この余計なボケをおさえるため、双曲面形状に形成する。
【００３９】
このような３種のレンズ２５、２６、２７を用いて、ボケＵを表す集光スポットの直径を、光の入射角をパラメータとして試算したところ、図８のような結果を得た。図８において、縦軸は集光スポットの直径（単位はｍｍ）を、横軸は光軸Ｃに対する入射光の入射角（単位は°）を、それぞれ示している。図８からわかるように、平凸レンズ２５、両凸レンズ２６、平凸レンズ２７のいずれのレンズを使用しても、光軸Ｃに対する入射光の入射角がせいぜい２０°に満たない範囲であれば、ボケＵを表す集光スポットの直径が、小受光面１１ａの一辺の長さまたは小受光面１１ａの間のギャップである０．５（ｍｍ）を略はみ出さないとみなすことができる。すなわち、平凸レンズ２５、両凸レンズ２６、平凸レンズ２７のいずれのレンズを使用しても、光軸Ｃに対する入射光の入射角がせいぜい２０°に満たない範囲であれば、赤外線検出素子１０の小受光面１１ａにおさまるように集光できるため、人体が検知できることになる。
【００４０】
このようなマルチレンズ２０は、図９に示すように、赤外線検出素子１０の受光面１１に垂直であり原点Ｐ1 を通る平面で切ったときの平面的視野角θを確保して取付面Ｔ2 に取り付けられる。この取り付け状態で、マルチレンズ２０は、取付面Ｔ2 からＹ軸正方向に突出高Ｌ2 だけ突出し、Ｙ軸上に頂点ＰT が位置する状態で取り付けられ、突出高Ｌ2 は短軸ｂよりも短い。なお、符号２１ａは、第１面２１を表す。このとき、図９に示すように、本発明のマルチレンズ２０を、原点Ｐ1 から頂点ＰT までの距離を第１面２１ｂの半径とする半球形状のマルチレンズと比較すると、平面的視野角θが同じとして、半球形状のマルチレンズの第１面２１ｂは、取付面Ｔ2 よりもＹ軸負方向に位置する取付面Ｔ1 から突出高Ｌ1 だけ突出する。すなわち、同じ平面的視野角θを設定しても、半球形状のマルチレンズの突出高Ｌ1 に比して、本発明のマルチレンズ２０の突出高Ｌ2 のほうが、突出差ｗだけ突出をおさえることができることになる。なお、具体的な各数値の一例を挙げると、平面的視野角θを１２０°に設定し、各平凸レンズ２５の光軸Ｃに対する入射光の入射角が１０°である例を考えると、Ｘ軸から取付面Ｔ1 までの距離が３．４０（ｍｍ）であって、Ｘ軸から取付面Ｔ2 までの距離が３．８５（ｍｍ）であり、突出差ｗは０．４５（ｍｍ）となる。ただし、各平凸レンズ２５の光軸Ｃに対する入射光の入射角が１０°よりも大きくせいぜい２０°に満たない範囲であるならば、平凸レンズ２５ｂ、平凸レンズ２５ｃは、より広い範囲の入射角度からの赤外線を受けることができるため、例えば前述と同様に１２０°の同じ平面的視野角θを得るにしても、突出高Ｌ2 をさらにおさえることができ、突出差ｗが大きくなる。このことは、仮想曲面Ｇを半楕円球状にしたため当然の結果であり、また仮想曲面Ｇが半楕円球状でなくとも、仮想曲面Ｇが仮想曲面Ｇの周縁になるほど曲率が大きくなる形状であれば構わない。
【００４１】
従って、赤外線検出素子１０の受光面１１に集光を行う複数の平凸レンズ２５を、この複数の平凸レンズ２５の主点Ｈａ、主点Ｈｂ、主点Ｈｃが或る仮想曲面Ｇ上にそれぞれ位置するように配設して、ドーム状に一体化した赤外線センサ用マルチレンズ２０であって、仮想曲面Ｇを、受光面１１の原点Ｐ1 における法線に一致する短軸ｂを回転軸として得られる半楕円球状面としたマルチレンズ２０にあっては、仮想曲面Ｇの曲率が仮想曲面Ｇの周縁にいくほど大きくなり、仮想曲面Ｇの周縁に位置するレンズでも、光軸Ｃと入射光との角度差をおさえることができるとともに、焦点距離が長くなるような形状であるため、広い立体的受光角を得たい場合でも、例えば半球形のマルチレンズと比較して、取付面Ｔ2 からの突出高Ｌ2 を大きくとらずに済み、かつ人体が検知できるように赤外線検出素子１０の小受光面１１ａに集光できる。また、突出高Ｌ2 を抑えたため、取付面Ｔ2 にフラットなデザインが要求される場合に適したマルチレンズ２０を提供できる。さらには、マルチレンズ２０は、Ｘ軸方向に長軸を有する半楕円球状の仮想曲面Ｇに、各第１主点Ｈａ、Ｈｂ、Ｈｃをおくようにして各平凸レンズ２５が配設されたような形状を有するため、例えば半球形のマルチレンズと比較して、Ｙ軸に垂直な平面に得られる検知平面Ｓの検知視野Ｓａの大きさを、各平凸レンズ２５ごとの差が比較的少ないようにでき、このため、人体などのターゲットの移動を検知平面Ｓの端部側でより細かく検知できる。
【００４２】
なお、上記実施の形態においては、仮想曲面Ｇを半楕円球面状にしたマルチレンズ２０を例示したが、本発明はこれに限らず、マルチレンズは、赤外線検出素子の受光面に集光を行う複数のレンズを、この複数のレンズの主点が、受光面中央の法線に一致する軸を回転軸として得られる回転曲面上にそれぞれ位置するように配設して、ドーム状に一体化した赤外線センサ用マルチレンズであって、回転曲面と法線とを含む平面とのなす交線の曲率が、法線から離れるほど大きくなるようにしたものであればよい。
【００４３】
なお、各平凸レンズ２５のつながり方は、各平凸レンズ２５の境界において、隣接するレンズの第１面２１および第２面２２である表面の曲面の交わりによりつながるようにされていてもよい。要するに、各平凸レンズ２５は、隣接するレンズの表面において、集光の際に散光を起こして光学的ロスを招くような段部が、形成されないようにつながっていてもよい。
【００４４】
［第２の実施の形態］
図１０はマルチレンズを説明する断面図で、図１１はマルチレンズを説明する斜視図である。なお、前述の第１の実施の形態と同一の箇所には同じ符号を付し、同一の箇所の詳細な説明は省略する。
【００４５】
この第２の実施の形態のマルチレンズが前述の第１の実施のマルチレンズと異なり特徴となる構成は、各レンズの第１面２１が仮想曲面Ｇに略一致するようにした点である。すなわち、マルチレンズ２０の第１面２１が半楕円球状面になるように、複数の両凸レンズ２８の第１面２１が、段部を形成することなく互いに滑らかに接合している。
【００４６】
このようなマルチレンズ２０は、前述の第１の実施の形態と同様に、図４に相当する図面上での作図作業と、式１と式２と式３とによって、各両凸レンズ２８の形状を決定すればよい。さらに、各両凸レンズ２８は、前述の第１の実施の形態と同様に、光軸Ｃに対する入射光の入射角がせいぜい２０°に満たない範囲であればよい。
【００４７】
このようにしても、前述の第１の実施の形態と略同様の効果を得るとともに、マルチレンズ２０の第１面２１が半楕円球状面として形成されるため、第１面２１の加工がしやすく、第２面２２よりは人目につきやすい第１面２１を、角張らない形状にできる。
【００４８】
なお、複数の両凸レンズ２８の第２面２２は、隣接する各両凸レンズ２８間に、集光の際に散光を起こして光学的ロスを招くような段部が形成されないように滑らかにつながっていてもよい。
【００４９】
［第３の実施の形態］
図１２はマルチレンズを説明する断面図で、図１３はマルチレンズを構成する複数のレンズの光学的形状を決定するための説明図である。なお、前述の第１の実施の形態と同一の箇所には同じ符号を付し、同一の箇所の詳細な説明は省略する。
【００５０】
マルチレンズ２０は、仮想曲面Ｇが第１面２１と略一致し、しかも球面の一部となるように形成されている。第１面２１の半径Ｒ1 は、赤外線検出素子１０の受光面１１から第１面２１に至る距離よりも、大きくなるように形成される。図１２および図１３において、符号Ｐ2 は、第１面２１の曲率中心、すなわち第１面２１の中心である。また、半径Ｒ1 は、１０．１３（ｍｍ）に設定しており、赤外線検出素子１０の受光面１１の中央点である原点Ｐ1 は、中心Ｐ2 よりも３．６２（ｍｍ）だけ第２面２２に、すなわちＹ軸方向に近づけて配置される。以上の各数値をもとにして、前述の第１の実施の形態と同様に、図４に相当する図面上での作図作業と、式２、式３により、焦点距離ｆａは６．５７（ｍｍ）と算出され、焦点距離ｆｂは６．６２（ｍｍ）と求まり、焦点距離ｆｃは７．０５（ｍｍ）と求まる。
【００５１】
また、マルチレンズ２０は、第１面２１と第２面２２との間に、複数の両凸レンズ２９を有するように形成されている。すなわち、第２面２２は、原点Ｐ1 側に凸部を有するように、複数の曲面が結合してなる。この両凸レンズ２９の第２面２２は、第１面２１の周縁部すなわち仮想曲面Ｇの周縁部に配設される両凸レンズ２９ほど、前述の第１の実施の形態と同様に曲率が小さくなるように形成される。
【００５２】
このようなマルチレンズ２０は、前述の第１の実施の形態と同様に、図４に相当する図面上での作図作業と、式１と式２と式３とによって、各両凸レンズ２９の形状を決定すればよい。さらに、各両凸レンズ２９は、前述の第１の実施の形態と同様に、光軸Ｃに対する入射光の入射角がせいぜい２０°に満たない範囲であればよい。
【００５３】
このようにしても、前述の第１の実施の形態と略同様の効果を得るとともに、マルチレンズ２０の第１面２１が球面状に形成されるため、第１面２１の加工がしやすく、第２面２２よりは人目につきやすい第１面２１を、角張らない形状にできる。
【００５４】
なお、上記実施の形態においては、マルチレンズ２０は、第１面２１が球面の一部に形成されているものを例示したが、本発明はこれに限らず、第１面２１の加工のし易さが得られずともよいならば、マルチレンズを構成する複数のレンズを、各主点が同一球面上に存在するような薄肉の平凸レンズとしてもよい。
【００５５】
なお、複数の両凸レンズ２９の第１面２１のみならず、第２面２２は、隣接する各両凸レンズ２９間に、集光の際に散光を起こして光学的ロスを招くような段部が形成されないように滑らかにつながっていてもよい。
【００５６】
［第４の実施の形態］
図１４はマルチレンズを説明する断面図で、図１５はマルチレンズを構成する複数のレンズの光学的形状を決定するための説明図である。また、図１５は、Ｘ軸およびＹ軸をともに含むＸＹ平面でマルチレンズの仮想曲面を切った状態を表している。なお、前述の第１の実施の形態と同一の箇所には同じ符号を付し、同一の箇所の詳細な説明は省略する。
【００５７】
マルチレンズ２０は、第１面２１が、第１の球面２１ｃと、第２の球面２１ｄとが接続することによって、半径の異なる２つの球面を基に形成している。すなわち、第１の球面２１ｃは、赤外線検出素子１０の受光面１１の中央点である原点Ｐ1 を基準にしてＹ軸負の方向に６．１０（ｍｍ）に位置する点Ｐ3 を中心とし、１２．４２（ｍｍ）の半径Ｒ2 を有する。また、第２の球面２１ｄは、原点Ｐ1 を基準にしてＹ軸負の方向に３．６２（ｍｍ）に位置する点Ｐ4 を中心とし、１０．１３（ｍｍ）の半径Ｒ3 を有する。
【００５８】
第１の球面２１ｃは、原点Ｐ1 を中心に平面的視野角θが各方向に３９°の角度に至る範囲だけ形成されている。第１の球面２１ｃの端部は、図１５においては片側だけ符号Ｐで示しており、端部Ｐにおいて第２の球面２１ｄと交わる。
【００５９】
このようなマルチレンズ２０の第１面２１は、端部ＰよりもＹ軸負の方向には第１の球面２１ｃがカットされており、第１の球面２１ｃのかわりに第２の球面２１ｄが接合された形状を有している。なお、端部Ｐにおいて、第１の球面２１ｃと第２の球面２１ｄとは、段部を形成すること無く、端部Ｐおよび端部Ｐの近傍において、第１の球面２１ｃの法線方向と、第２の球面２１ｄの法線方向とが連続する等、滑らかに接合するものとする。また、中心Ｐ3 と、中心Ｐ4 とは、Ｙ軸上の負の部分に、中心Ｐ4 よりも中心Ｐ3 のほうが原点Ｐ1 から遠く位置する。
【００６０】
また、マルチレンズ２０は、第１面２１と第２面２２との間に、複数の両凸レンズ３０を有するように形成されている。すなわち、第２面２２は、原点Ｐ1 側に凸部を有するように、複数の曲面が結合してなる。この両凸レンズ３０の第２面２２は、マルチレンズ２０の周端部に配設されるものほど、前述の第１の実施の形態と同様に曲率が大きくなるように形成される。
【００６１】
このようなマルチレンズ２０は、前述の第１の実施の形態と同様に、図４に相当する図面上での作図作業と、式１と式２と式３とによって、各両凸レンズ３０の形状を決定すればよい。焦点距離ｆａは６．３８（ｍｍ）と算出され、焦点距離ｆｂは６．５８（ｍｍ）と求まり、焦点距離ｆｃは７．０５（ｍｍ）と求まる。さらに、各両凸レンズ３０は、前述の第１の実施の形態と同様に、光軸Ｃに対する入射光の入射角がせいぜい２０°に満たない範囲であればよい。
【００６２】
このようにしても、前述の第１の実施の形態と略同様の効果を得る。なお、上記実施の形態においては、マルチレンズ２０は、第１面２１が、第１の球面２１ｃと、第２の球面２１ｄというように、半径の異なる２つの球面を基に形成したものを例示したが、本発明はこれに限らず、マルチレンズは、第１面２１が半径の異なる３つ以上の球面を基に形成したものであってもよい。
【００６３】
また、各両凸レンズ３０は、隣接するレンズの第１面２１のみならず第１面２２も、集光の際に散光を起こして光学的ロスを招くような段部が形成されないようにつながったものであってもよい。
【００６４】
【発明の効果】
請求項１記載の発明にあっては、赤外線検出素子の受光面に集光を行う複数のレンズを、この複数のレンズの外側主点が、前記受光面中央の法線に一致する軸を回転軸として得られる回転曲面上にそれぞれ位置するように配設して、ドーム状に一体化した赤外線センサ用マルチレンズであって、前記法線を含む平面と前記回転曲面とのなす交線の曲率を、前記法線から離れるほど大きくなるようにし、前記受光面から離れる位置にあるレンズほど、焦点距離を、前記受光面の中央の点から前記外側主点までの距離をレンズの光軸に投影して得られる距離にのばし、各レンズにおいて、光軸に対する入射光の入射角が２０°に満たない範囲であるため、回転曲面は回転曲面の周縁にいくにつれて曲率が大きくなってレンズの焦点距離が長くとれ、広い立体的受光角を得たい場合でも、例えば半球形のマルチレンズと比較して、取付面からの突出高を大きくとらずに済み、かつ人体が検知できるような集光性能を確保できる。また、突出高を抑えたため、フラットなデザインが要求される取付面に適したマルチレンズを提供できる。さらには、マルチレンズは、回転曲面が周縁にいくほど曲率半径が小さく、すなわち曲率が大きくなり、回転曲面の周縁に位置するレンズでも、光軸と入射光との角度差をおさえることができて、焦点距離が長くできるような形状であり、例えば半球形のマルチレンズと比較して、取付面に対してより平面レンズに近い形状になるため、赤外線検出素子の受光面に平行な面上に得られる検知視野の領域の大きさを、赤外線検出素子の受光面に対向する部分に近いレンズと、このレンズよりも取付面側に近い周端側のレンズとに関して比較的差が無いように得られ、このため、人体などのターゲットの位置を検知視野の端部側でより細かく検知できる。また、赤外線検出素子の小受光面におさまるように集光できる。
【００６５】
請求項２記載の発明にあっては、赤外線検出素子の受光面に集光を行う複数のレンズを、この複数のレンズの外側主点が或る仮想曲面上にそれぞれ位置するように配設して、ドーム状に一体化した赤外線センサ用マルチレンズであって、前記仮想曲面は、前記受光面中央の法線に一致する短軸を有する楕円を、前記短軸を回転軸として得られる回転曲面であり、前記受光面から離れる位置にあるレンズほど、焦点距離を、前記受光面の中央の点から前記外側主点までの距離をレンズの光軸に投影して得られる距離にのばし、各レンズにおいて、光軸に対する入射光の入射角が２０°に満たない範囲であるため、回転曲面は回転曲面の周縁にいくにつれて曲率が大きくなってレンズの焦点距離が長くとれるものであり、広い立体的受光角を得たい場合でも、例えば半球形のマルチレンズと比較して、取付面からの突出高を大きくとらずに済み、かつ人体が検知できるような集光性能を確保できる。また、突出高を抑えたため、フラットなデザインが要求される取付面に適したマルチレンズを提供できる。さらには、マルチレンズは、仮想曲面が周縁にいくほど曲率半径が小さく、すなわち曲率が大きくなり、仮想曲面の周縁に位置するレンズでも、光軸と入射光との角度差をおさえることができて、焦点距離が長くできるような形状であり、例えば半球形のマルチレンズと比較して、取付面に対してより平面レンズに近い形状になるため、赤外線検出素子の受光面に平行な面上に得られる検知視野の領域の大きさを、赤外線検出素子の受光面に対向する部分に近いレンズと、このレンズよりも取付面側に近い周端側のレンズとに関して比較的差が無いように得られ、このため、人体などのターゲットの位置を検知視野の端部側でより細かく検知できる。また、赤外線検出素子の小受光面におさまるように集光できる。
【００６６】
請求項３記載の発明にあっては、赤外線検出素子の受光面に集光を行う複数のレンズを、この複数のレンズの外側主点が或る仮想曲面上にそれぞれ位置するように配設して、ドーム状に一体化した赤外線センサ用マルチレンズであって、前記仮想曲面は球面であり、前記受光面の中央の点を通り前記受光面の法線方向にのびる直線の、前記受光面の中央の点から前記球面に至るまでの距離よりも、前記球面の半径の方が長く、前記受光面から離れる位置にあるレンズほど、焦点距離を、前記受光面の中央の点から前記外側主点までの距離をレンズの光軸に投影して得られる距離にのばし、各レンズにおいて、光軸に対する入射光の入射角が２０°に満たない範囲であるため、広い立体的受光角を得たい場合でも、例えば半球形のマルチレンズを半径分だけ突出させる場合と比較して、取付面からの突出高を大きくとらずに済み、かつ人体が検知できるような集光性能を確保できる。また、突出高を抑えたため、フラットなデザインが要求される取付面に適したマルチレンズを提供できる。さらには、マルチレンズは、仮想曲面の周縁に位置するレンズでも、光軸と入射光との角度差をおさえることができて、焦点距離が長くできるような形状であり、例えば受光面の中心と仮想曲面の中心とが一致する半球形のマルチレンズと比較して、取付面に対してより平面に近い形状になるため、赤外線検出素子の受光面に平行な面上に得られる検知視野の領域の大きさを、赤外線検出素子の受光面に対向する部分に近いレンズと、このレンズよりも取付面側に近い周端側のレンズとに関して比較的差が無いように得られ、このため、人体などのターゲットの位置を検知視野の端部側でより細かく検知できる。また、赤外線検出素子の小受光面におさまるように集光できる。
【００６７】
請求項４記載の発明にあっては、赤外線検出素子の受光面に集光を行う複数のレンズを、この複数のレンズの外側主点が或る仮想曲面上にそれぞれ位置するように配設して、ドーム状に一体化した赤外線センサ用マルチレンズであって、前記各レンズの外面である第１面からなるマルチレンズの外面は、曲率半径の異なる複数の球面部分からなり、複数の前記球面部分は、マルチレンズの周縁に位置する球面部分ほど曲率が大きく形成され、複数の前記球面の各中心は、前記受光面の中央の点を通り前記受光面の法線方向の直線上に位置するものであり、前記受光面から離れる位置にあるレンズほど、焦点距離を、前記受光面の中央の点から前記外側主点までの距離をレンズの光軸に投影して得られる距離にのばし、各レンズにおいて、光軸に対する入射光の入射角が２０°に満たない範囲であるため、各レンズの第２面は、マルチレンズの周縁に位置する球面部分ほど、曲率が大きくなってレンズの焦点距離が長くとれ、広い立体的受光角を得たい場合でも、例えば半球形のマルチレンズと比較して、取付面からの突出高を大きくとらずに済み、かつ人体が検知できるような集光性能を確保できる。また、突出高を抑えたため、フラットなデザインが要求される取付面に適したマルチレンズを提供できる。さらには、マルチレンズは、第１面が周縁にいくほど曲率半径が小さく、すなわち曲率が大きくなり、第１面の周縁に位置するレンズでも、光軸と入射光との角度差をおさえることができて、焦点距離が長くできるような形状であり、例えば半球形のマルチレンズと比較して、取付面に対してより平面に近い形状になるため、赤外線検出素子の受光面に平行な面上に得られる検知視野の領域の大きさを、赤外線検出素子の受光面に対向する部分に近いレンズと、このレンズよりも取付面側に近い周端側のレンズとに関して比較的差が無いように得られ、このため、人体などのターゲットの位置を検知視野の端部側でより細かく検知できる。また、赤外線検出素子の小受光面におさまるように集光できる。
【００６８】
請求項５記載の発明にあっては、請求項２乃至請求項４のいずれか１つの請求項に記載の発明の効果に加えて、各レンズの第１面は、仮想曲面に略一致するようにしたため、第１面が略滑らかな回転曲面となり、第１面の加工がしやすく、第２面よりは人目につきやすい第１面を、角張らない形状にできる。
【００６９】
請求項６記載の発明にあっては、請求項１乃至請求項５のいずれか１つの請求項に記載の発明の効果に加えて、各レンズ間の境界を、隣接するレンズの第１面および第２面の交わりによりなすようにしたため、レンズの第１面および第２面の両表面のいずれにおいて、集光の際に散光を起こして光学的ロスを招くような段部が形成されることがなく、マルチレンズによって集光を行う際の光学的ロスの発生をおさえることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態のマルチレンズを説明する断面図である。
【図２】同上のマルチレンズを説明する斜視図である。
【図３】赤外線検出素子の受光面を説明する正面図である。
【図４】同上のマルチレンズを構成する複数のレンズの光学的形状を決定するための説明図である。
【図５】赤外線検出素子の受光エリアを説明する模式図である。
【図６】同上の各レンズに入射する入射光の、入射角度による集光の模様を示す模式図である。
【図７】同上のマルチレンズに適用するレンズの例を示した説明図である。
【図８】図７で例示した各レンズの集光性能に関するシミュレーション結果である。
【図９】マルチレンズを取付面に取り付けた状態を説明する断面図である。
【図１０】本発明に係る第２の実施の形態のマルチレンズを説明する断面図である。
【図１１】同上のマルチレンズを説明する斜視図である。
【図１２】本発明に係る第３の実施の形態のマルチレンズを説明する断面図である。
【図１３】同上のマルチレンズを構成する複数のレンズの光学的形状を決定するための説明図である。
【図１４】本発明に係る第４の実施の形態のマルチレンズを説明する断面図である。
【図１５】同上のマルチレンズを構成する複数のレンズの光学的形状を決定するための説明図である。
【図１６】従来のマルチレンズの一部を破断した斜視図である。
【図１７】同上のマルチレンズの断面図である。
【図１８】同上のマルチレンズの検知平面上で得られる検知視野を示す説明図である。
【符号の説明】
１０ 赤外線検出素子
１１ 受光面
２０ マルチレンズ
２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０ レンズ
２１ 第１面
２２ 第２面
２１ｃ、２１ｄ 複数の球面部分
Ｐ1 中央点（原点）
Ｙ軸 直線
【発明の属する技術分野】
本発明は、赤外線検出素子により赤外線を検出して人体の移動を検知する熱線式検知器に使用するマルチレンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１６乃至図１８を用いて従来のマルチレンズを説明する。図１６はマルチレンズの一部を破断した斜視図で、図１７はマルチレンズの断面図である。図１８はマルチレンズの、取付面に平行な検知平面上で得られる検知視野を示す説明図である。
【０００３】
従来、赤外線を検出する赤外線検出素子を囲むように配設されるマルチレンズが考案されている。このマルチレンズは、米国特許第４９３０８６４号公報に開示されたものであって、図１６に示すように、複数のレンズを半球殻状に配設して構成されている。図において、符号１０は、赤外線検出素子をあらわし、符号２０は、赤外線検出素子１０の受光面に集光を行うレンズを半球殻状に配設してなるマルチレンズ２０をあらわしている。
【０００４】
赤外線検出素子１０は、人体などから発せられる赤外線を受光面１１で受光し、その検知結果を電気的出力として得ることができる光電変換素子である。また、赤外線検出素子１０は、電気的出力を検知回路部（不図示）に入力し、検知回路部は、赤外線検出素子１０から得られる電気的出力を基にして、人体など赤外線を発する物体の移動を検知する。
【０００５】
マルチレンズ２０は、略球殻状に形成され、図１７に示すように、外面である第１面２１が、赤外線検出素子１０の受光面１１の中央の点である原点Ｐ1 を中心とし、半径Ｒ1 を有する半球面に形成されている。さらに、マルチレンズ２０は、内面である第２面２２が、複数の小凸面２３からなる。小凸面２３は、第１面２１の半径Ｒ1 と等しい曲率半径を有するように形成され、従って、このようなマルチレンズ２０は、第１面２１と、小凸面２３とが対向することによって、各々が互いに異なる方向の光軸Ｃを有する円形両凸レンズ２４を略半球状に複数隣接するように形成される。
【０００６】
マルチレンズ２０は、円形両凸レンズ２４を備える略半球状の部分を、取付面Ｔから突出高Ｌ1 だけ突出させることにより、図１７に示すように赤外線検出素子１０の受光面１１に垂直であり原点Ｐ1 を通る平面で切ったときの平面的視野角θを確保して、取付面Ｔに取り付けられる。円形両凸レンズ２４は、光軸Ｃが、赤外線検出素子１０の受光面１１を通過する。
【０００７】
このようなマルチレンズ２０は、平面的視野角θに応じて突出高Ｌ1 が決められ、取付面Ｔ近くにまで円形両凸レンズ２４を設ければ、円形両凸レンズ２４のそれぞれの立体的受光角を総計して２πステラジアンに近い広い立体的受光角を得ることができ、赤外線検出素子１０の受光面１１に集光することによって、赤外線検出素子１０にパノラマ的視野を与えるという光学的作用を持つ。なお、図１８に示すように、各円形両凸レンズ２４が有する、取付面Ｔに平行な検知平面Ｓ上で得られる検知視野Ｓａは、中央のレンズのものから周縁側のレンズのものになるにつれて大きくなる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような従来のマルチレンズにおいては、第１面２１と第２面２２とで形成される略半球殻状の形状を有しており、各円形両凸レンズ２４が有する、図１８に示すように取付面Ｔに平行な検知平面Ｓ上で得られる検知視野Ｓａが、中央の円形両凸レンズ２４のものから周縁側の円形両凸レンズ２４のものになるにつれて広がるので、周縁側の円形両凸レンズ２４の検知視野Ｓａを用いては、人体などのターゲットの位置の移動を、中央側の円形両凸レンズ２４の検知視野Ｓａほど細かくは検知しづらかった。
【０００９】
また、従来のマルチレンズにおいては、例えば２πステラジアンに近いような広い立体的受光角を得るため（図１７においては、平面的視野角θを大きく確保するため）には、突出高Ｌ1 を、取付面Ｔから第１面２１の半径Ｒ1 と略同じだけ突出させる必要があった。このようなマルチレンズ２０は、例えばフラットなデザインが要求される取付面に取り付けられると、突出高Ｌ1 が取付面Ｔから半径Ｒ1 と略同じ高さに出っ張り、この状態で例えば第１面２１側から人手による外力がかかると、破損に至るおそれがあり、また破損しないまでも取付面Ｔのフラットなデザインを損なうおそれがあった。
【００１０】
本発明は、上述のような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、取付面に平行な検知平面上で得られる検知視野をより均一にでき、取付面からの突出高をおさえたマルチレンズを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明にあっては、赤外線検出素子の受光面に集光を行う複数のレンズを、この複数のレンズの外側主点が、前記受光面中央の法線に一致する軸を回転軸として得られる回転曲面上にそれぞれ位置するように配設して、ドーム状に一体化した赤外線センサ用マルチレンズであって、前記法線を含む平面と前記回転曲面とのなす交線の曲率を、前記法線から離れるほど大きくなるようにし、前記受光面から離れる位置にあるレンズほど、焦点距離を、前記受光面の中央の点から前記外側主点までの距離をレンズの光軸に投影して得られる距離にのばし、各レンズにおいて、光軸に対する入射光の入射角が２０°に満たない範囲であることを特徴とする。
【００１２】
請求項２記載の発明にあっては、赤外線検出素子の受光面に集光を行う複数のレンズを、この複数のレンズの外側主点が或る仮想曲面上にそれぞれ位置するように配設して、ドーム状に一体化した赤外線センサ用マルチレンズであって、前記仮想曲面は、前記受光面中央の法線に一致する短軸を有する楕円を、前記短軸を回転軸として得られる回転曲面であり、前記受光面から離れる位置にあるレンズほど、焦点距離を、前記受光面の中央の点から前記外側主点までの距離をレンズの光軸に投影して得られる距離にのばし、各レンズにおいて、光軸に対する入射光の入射角が２０°に満たない範囲であることを特徴とする。
【００１３】
請求項３記載の発明にあっては、赤外線検出素子の受光面に集光を行う複数のレンズを、この複数のレンズの外側主点が或る仮想曲面上にそれぞれ位置するように配設して、ドーム状に一体化した赤外線センサ用マルチレンズであって、前記仮想曲面は球面であり、前記受光面の中央の点を通り前記受光面の法線方向にのびる直線の、前記受光面の中央の点から前記球面に至るまでの距離よりも、前記球面の半径の方が長く、前記受光面から離れる位置にあるレンズほど、焦点距離を、前記受光面の中央の点から前記外側主点までの距離をレンズの光軸に投影して得られる距離にのばし、各レンズにおいて、光軸に対する入射光の入射角が２０°に満たない範囲であることを特徴とする。
【００１４】
請求項４記載の発明にあっては、赤外線検出素子の受光面に集光を行う複数のレンズを、この複数のレンズの外側主点が或る仮想曲面上にそれぞれ位置するように配設して、ドーム状に一体化した赤外線センサ用マルチレンズであって、前記各レンズの外面である第１面からなるマルチレンズの外面は、曲率半径の異なる複数の球面部分からなり、複数の前記球面部分は、マルチレンズの周縁に位置する球面部分ほど曲率が大きく形成され、複数の前記球面の各中心は、前記受光面の中央の点を通り前記受光面の法線方向の直線上に位置するものであり、前記受光面から離れる位置にあるレンズほど、焦点距離を、前記受光面の中央の点から前記外側主点までの距離をレンズの光軸に投影して得られる距離にのばし、各レンズにおいて、光軸に対する入射光の入射角が２０°に満たない範囲であることを特徴とする。
【００１５】
請求項５記載の発明にあっては、請求項２乃至請求項４のいずれか１つの請求項に記載の赤外線センサ用マルチレンズであって、前記各レンズの第１面は、前記仮想曲面に略一致することを特徴とする。
【００１６】
請求項６記載の発明にあっては、請求項１乃至請求項５のいずれか１つの請求項に記載の赤外線センサ用マルチレンズであって、前記各レンズ間の境界を、隣接するレンズの第１面および第２面の交わりによりなすことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るマルチレンズの第１の実施の形態を図１乃至図９に基づいて、第２の実施の形態を図１０および図１１に基づいて、第３の実施の形態を図１２および図１３に基づいて、第４の実施の形態を図１４および図１５に基づいて、それぞれ詳細に説明する。
【００１８】
［第１の実施の形態］
図１はマルチレンズの断面図で、図２はマルチレンズを説明する斜視図である。図３は赤外線検出素子の受光面を説明する正面図である。図４はマルチレンズを構成する複数のレンズの光学的形状を決定するための説明図である。図５は赤外線検出素子の受光エリアを示す説明図であり、(a) は人体検知範囲を示す側面図、(b) は(a) の人体検知範囲を示す平面図である。図６は各レンズに入射する入射光の、入射角度による集光の模様を示す側面図で、(a) は入射光がレンズの光軸に平行に入射してきた場合、(b) は入射光がレンズの光軸に対して角度を持って入射してきた場合を示す。図７はマルチレンズに適用するレンズの例を示した説明図で、(a) は第１面２１が平面である平凸レンズ、(b) は両凸レンズ、(c) は第２面２２が平面である平凸レンズを、それぞれ表す。図８は図７で例示した各レンズの集光性能に関するシミュレーション結果をグラフに表したものである。図９はマルチレンズを取付面に取り付けた状態を説明する断面模式図である。
【００１９】
図１および図２において、符号１０は、赤外線検出素子をあらわし、符号２０は、赤外線検出素子１０の受光面に集光を行うレンズをドーム状に複数配設してなる、マルチレンズをあらわしている。
【００２０】
赤外線検出素子１０は、人体などから発せられる赤外線を受光面１１で受光し、その検知結果を電気的出力として得ることができる光電変換素子である。また、赤外線検出素子１０は、電気的出力を検知回路部（不図示）に入力し、検知回路部は、赤外線検出素子１０から得られる電気的出力を基にして、人体など赤外線を発する物体の移動を検知する。
【００２１】
赤外線検出素子１０は、図３に示すように、受光面１１に、正または負の電気極性を有する小受光面１１ａを４つ備えている。小受光面１１ａは、一辺が例えば０．５（ｍｍ）の正方形状に形成されており、互いの小受光面１１ａの間のギャップが例えば０．５（ｍｍ）に設定されている。このような赤外線検出素子１０は、天井として例示する取付面Ｔに受光面１１が平行になるようにして、取付面Ｔの内側に取り付けられる。
【００２２】
マルチレンズ２０は、図１および図２に示すように形状のベースがドーム形状である。このマルチレンズ２０のドーム形状は、取付面Ｔに取り付けた赤外線検出素子１０の受光面１１の中央の点を原点Ｐ1 とし、受光面１１に平行にＸ軸を有し、受光面１１および取付面Ｔに垂直であって天井である取付面Ｔから下方に正方向を向けるＹ軸を有する座標系において、次式１で表されるようなＸ軸方向に長軸を有する楕円形状を、短軸方向であるＹ軸中心に回転させて得られる回転曲面（以下、半楕円球状面とあらわす）を、複数の平凸レンズ２５の外側主点である第１主点Ｈａ、Ｈｂ、Ｈｃが位置する仮想曲面Ｇとして有する。なお、式１において、楕円の長軸ａ＝８．１（ｍｍ），楕円の短軸ｂ＝６．８（ｍｍ）としている。
【００２３】
ｘ2／ａ2＋ｙ2／ｂ2＝１ （ａ＞ｂ＞０）（ｙ＞０） …（式１）
【００２４】
マルチレンズ２０は、Ｙ軸中心の３つの同心円上に各第１主点Ｈａ、Ｈｂ、Ｈｃが位置するような複数の平凸レンズ２５が形成され、複数の平凸レンズ２５はＹ軸に近いほうから、４枚の平凸レンズ２５ａ、８枚の平凸レンズ２５ｂ、１４枚の平凸レンズ２５ｃが形成されている。
【００２５】
図１と図４とを用いて、このようなマルチレンズ２０の光学的形状を決定する。図１と図４とにおいて、平凸レンズ２５ａの第１主点Ｈａは、Ｙ軸から１５．３°の角度をもって仮想曲面Ｇに位置する。平凸レンズ２５ｂの第１主点Ｈｂは、Ｙ軸から３１．９°の角度をもって仮想曲面Ｇに位置する。平凸レンズ２５ｃの第１主点Ｈｃは、Ｙ軸から４６．５°の角度をもって仮想曲面Ｇに位置する。また、符号Ｎａは、平凸レンズ２５ａの第１主点Ｈａを通り、第１主点Ｈａにおいて、マルチレンズ２０の仮想曲面Ｇに垂直な法線方向を表す。同様に、符号Ｎｂは、平凸レンズ２５ｂの第１主点Ｈｂにおける法線方向を表し、符号Ｎｃは、平凸レンズ２５ｃの第１主点Ｈｃにおける法線方向を表す。なお、第１主点Ｈａ、第１主点Ｈｂ、第１主点Ｈｃは、各平凸レンズ２５が薄肉レンズの形状を有するものとして、各平凸レンズ２５の最大肉厚部分に位置するように配置される。また、符号ｆｃは、原点Ｐ1 から第１主点Ｈｃまでの距離を、平凸レンズ２５ｃの垂線方向Ｎｃすなわち平凸レンズ２５ｃの光軸Ｃｃに投影して得られる距離で、平凸レンズ２５ｃの焦点距離である。また、符号Ｃａは平凸レンズ２５ａの光軸をあらわし、符号Ｃｂは平凸レンズ２５ｂの光軸をあらわし、符号Ｃｃは平凸レンズ２５ｃの光軸をあらわす。また、図示はしないが、焦点距離ｆｃと同様に、平凸レンズ２５ａには光軸Ｃａに投影して得られる焦点距離ｆａが、平凸レンズ２５ｂには光軸Ｃｂに投影して得られる焦点距離ｆｂが、それぞれ決定されることになる。なお、各平凸レンズ２５は、第１主点Ｈａ、Ｈｂ、Ｈｃをそれぞれ半楕円球状面である仮想曲面Ｇ上に有するため、各平凸レンズ２５の光軸Ｃａ、Ｃｂ、Ｃｃは、各平凸レンズ２５の第１主点Ｈａ、Ｈｂ、Ｈｃと原点Ｐ1 とを通る各直線と、それぞれ或る程度の角度を有するように配置される。
【００２６】
以下、図４乃至図８を用いて、マルチレンズ２０の設計例を簡単に説明する。まず、図５に示すような、マルチレンズ２０の検知視野Ｓａを決める。本実施例においては、マルチレンズ２０の検知視野Ｓａは、取付面Ｔに平行であって、取付面Ｔから２．８（ｍ）の距離をもつ検知平面Ｓにおいて、Ｙ軸が通過する点を中心に、直径が６．９（ｍ）の円範囲内の複数箇所を想定している。
【００２７】
マルチレンズ２０の検知視野Ｓａは、赤外線検出素子１０の小受光面１１ａで、移動する人体からの赤外線を受光できたり受光できなかったりすることによって人体の移動を検知するようにするため、図５（ｂ）に示すように不連続に設定されている。なお、各検知視野Ｓａは、各平凸レンズ２５ごとに１つの小受光面１１ａに対応するものであり、検知平面Ｓにおいて、人体を頭のほうからみた大きさと略同じ２００（ｍｍ）を一辺とする正方形状の領域としている。
【００２８】
次に、取付面Ｔから２．８（ｍ）の距離をおいて、一辺２００（ｍｍ）の検知視野Ｓａが、赤外線検出素子１０の一辺０．５（ｍｍ）の小受光面１１ａによって感知されるためには、赤外線検出素子１０の受光面１１と略対向する平凸レンズ２５ａを、次式２によって求められる焦点距離ｆを有するように設計する必要がある。なお、式２において、記号Ｄは検知視野Ｓａの一辺の大きさであり、記号Ｆは検知視野Ｓａから平凸レンズ２５ａの第１主点Ｈａまでの距離と等しいものとみなし、記号ｄは検知視野Ｓａの一辺の大きさを平凸レンズ２５ａによって小受光面１１ａへ写した大きさとする。
【００２９】
ｆ＝ｄ／Ｄ・Ｆ …（式２）
【００３０】
なお、焦点距離ｆは、凸レンズ２５ａにおいては焦点距離ｆａであり、また平凸レンズ２５ｂにおいては焦点距離を符号ｆｂで表し、平凸レンズ２５ｃにおいては焦点距離を符号ｆｃで表すものとする。ただし、上述したように、この式２にて求められる焦点距離ｆは、平凸レンズ２５ａに例示されるような、赤外線検出素子１０の受光面１１に略正対するレンズの焦点距離である。
【００３１】
次に、式２で焦点距離ｆａを算出した後、図４に示すようなマルチレンズ２０の概略形状となる楕円形を上述した式１のように与え、各平凸レンズ２５の大きさを例えば略３（ｍｍ）として、第１主点Ｈｂおよび第１主点Ｈｃの位置を決定する。各平凸レンズ２５の第１主点Ｈａ、Ｈｂ、Ｈｃの位置が決定すれば、例えば平凸レンズ２５ｃについては、原点Ｐ1 から第１主点Ｈｃまでの距離を平凸レンズ２５ｃの光軸Ｃｃ上に投影し、図４を用いて図面上で焦点距離ｆｃの長さを測ればよい。また、同様にして焦点距離ｆｂも求まる。また、各平凸レンズ２５を半楕円球状面上に配設するようにしてマルチレンズ２０を形成しており、焦点距離ｆａよりは焦点距離ｆｂが長く、また焦点距離ｆｂよりは焦点距離ｆｃが長いため、例えば従来例に示したように仮想曲面Ｇが半球面状であってマルチレンズを構成する各レンズの焦点距離が略同じである場合に比較して、検知平面Ｓでの検知視野Ｓａの大きさは、ばらつきが少なくなる。すなわち、赤外線検出素子１０の受光面１１に正対する位置から大きく外れる平凸レンズ２５ｂまたは平凸レンズ２５ｃなどのレンズについては、焦点距離ｆｂ、ｆｃを、式２にて求められるｆ値よりも長く取ることにより、平凸レンズ２５ｂまたは平凸レンズ２５ｃによって得られる検知視野Ｓａが、一辺２００（ｍｍ）の大きさよりも大きくならないようにしたのである。
【００３２】
さらに、各平凸レンズ２５の内面である第２面２２の形状を、次式３によって決定する。式３において、記号ｒ1 はレンズの外面である第１面２１の曲率半径を表し、記号ｒ2 はレンズの第２面２２の曲率半径を表し、記号ｎは各平凸レンズ２５の材質が有する屈折率を表す。本実施例では、マルチレンズ２０の材質としてポリエチレンを使用するものとし、屈折率ｎに１．５３の数値を代入するものとする。また、記号ｆは焦点距離をあらわし、焦点距離ｆａ、ｆｂ、ｆｃの各値を代入する。なお、式３からわかるように、焦点距離ｆと屈折率ｎとが決まっても、各平凸レンズ２５の第１面２１の形状と第２面２２の形状とは、一義的には決定されない。なお、焦点距離ｆａは式２で６．８５（ｍｍ）と算出され、焦点距離ｆｂは図４上で７．０３（ｍｍ）と計測され、焦点距離ｆｃは図４上で７．２９（ｍｍ）と計測されたものとする。
【００３３】
１／ｆ＝（ｎ−１）・（１／ｒ1−１／ｒ2） …（式３）
【００３４】
ここで、各平凸レンズ２５の第１面２１は平面であるので、第１面２１の曲率半径ｒ1 を無限大として、第２面２２の曲率半径ｒ2 の値が求められる。ここで、各平凸レンズ２５の焦点距離ｆａ、ｆｂ、ｆｃと曲率半径ｒ2 とが比例関係にあり、３つの焦点距離ｆａ、ｆｂ、ｆｃは、ｆａ＜ｆｂ＜ｆｃなる大小関係にあるので、平凸レンズ２５ａの第２面２２の曲率半径ｒ2 に比して、平凸レンズ２５ｂの第２面２２の曲率半径ｒ2 が大きく、さらに平凸レンズ２５ｂの第２面２２の曲率半径ｒ2 に比して、平凸レンズ２５ｃの第２面２２の曲率半径ｒ2 が大きくなる必要がある。すなわち、マルチレンズ２０の仮想曲面ＧのＸ軸側である周縁に位置する平凸レンズ２５の第２面２２ほど、曲率半径ｒ2 が大きくなる形状に形成される必要がある。
【００３５】
さて、上記のように決定した焦点距離ｆａ、ｆｂ、ｆｃを有する各平凸レンズ２５は、焦点が当然にして各光軸Ｃａ、Ｃｂ、Ｃｃ上にそれぞれあり、本実施例のように半楕円球状のマルチレンズ２０を用いては、各平凸レンズ２５の焦点は原点Ｐ1 とは一致しない。つまり、原点Ｐ1 に焦点を結ばない各平凸レンズ２５を用いて集光を行うと、受光面１１に結ぶ集光点は、いわゆる光学的なボケを含んでいる。このような集光の様子を図６に示している。図６には、レンズの像面（受光面１１に該当する）における集光の一般的な例を示している。すなわち、図６(a) に示すように入射光が光軸Ｃと平行に入射してくれば、集光点は像面上に結ばれるが、図６(b) に示すように入射光が光軸Ｃに対して或る程度斜めに入射してくれば、或る程度集光した後分散光となって集光点は像面上に結ばれず、像面には光学的なコマによるボケＵが生じる。しかしながら、このボケＵが、小受光面１１ａの間のギャップである０．５（ｍｍ）をはみ出さないようにおさえることができていれば、人体検知に支障はおきない。
【００３６】
そこで、ボケＵが、小受光面１１ａの間のギャップである０．５（ｍｍ）をはみ出さないことを検証するため、図７に示すような３種のレンズを用いて、集光シミュレーションを行ってみたところ、図８のような結果を得た。
【００３７】
図７において、(a) は上述のように第１面２１が平面である平凸レンズ２５、(b) は両凸レンズ２６、(c) は第２面２２が平面である平凸レンズ２７を、それぞれ表している。また、平凸レンズ２５、両凸レンズ２６、平凸レンズ２７のいずれも、焦点距離ｆは、各平凸レンズ２５のなかで最も短い焦点距離ｆａよりもさらに短くして略６．８（ｍｍ）としており、わざとボケＵが大きめに得られるようにしている。平凸レンズ２５、両凸レンズ２６、平凸レンズ２７は、いずれも、肉厚が０．８（ｍｍ）で、大きさが３（ｍｍ）で、レンズ端部の厚みは略０．４（ｍｍ）である。また、焦点距離ｆは、第１主点Ｈ１よりも正確に取るために、第２主点Ｈ２から光軸Ｃ上の焦点Ｊまでの長さとする。平凸レンズ２５は、第２面２２の曲率半径ｒ2 が３．６１（ｍｍ）である。両凸レンズ２６は、第１面２１の曲率半径ｒ1 が７．０７（ｍｍ）であり、第２面２２の曲率半径ｒ2 も７．０７（ｍｍ）である。平凸レンズ２７は、第１面２１の曲率半径ｒ1 が３．６１（ｍｍ）である。
【００３８】
ただし、一般的には、各平凸レンズの第１面および第２面は、完全な球面に形成すると、球面収差をもつことになって、球面収差に起因する光軸上の余計なボケが生じる場合があり、この余計なボケをおさえるため、双曲面形状に形成する。
【００３９】
このような３種のレンズ２５、２６、２７を用いて、ボケＵを表す集光スポットの直径を、光の入射角をパラメータとして試算したところ、図８のような結果を得た。図８において、縦軸は集光スポットの直径（単位はｍｍ）を、横軸は光軸Ｃに対する入射光の入射角（単位は°）を、それぞれ示している。図８からわかるように、平凸レンズ２５、両凸レンズ２６、平凸レンズ２７のいずれのレンズを使用しても、光軸Ｃに対する入射光の入射角がせいぜい２０°に満たない範囲であれば、ボケＵを表す集光スポットの直径が、小受光面１１ａの一辺の長さまたは小受光面１１ａの間のギャップである０．５（ｍｍ）を略はみ出さないとみなすことができる。すなわち、平凸レンズ２５、両凸レンズ２６、平凸レンズ２７のいずれのレンズを使用しても、光軸Ｃに対する入射光の入射角がせいぜい２０°に満たない範囲であれば、赤外線検出素子１０の小受光面１１ａにおさまるように集光できるため、人体が検知できることになる。
【００４０】
このようなマルチレンズ２０は、図９に示すように、赤外線検出素子１０の受光面１１に垂直であり原点Ｐ1 を通る平面で切ったときの平面的視野角θを確保して取付面Ｔ2 に取り付けられる。この取り付け状態で、マルチレンズ２０は、取付面Ｔ2 からＹ軸正方向に突出高Ｌ2 だけ突出し、Ｙ軸上に頂点ＰT が位置する状態で取り付けられ、突出高Ｌ2 は短軸ｂよりも短い。なお、符号２１ａは、第１面２１を表す。このとき、図９に示すように、本発明のマルチレンズ２０を、原点Ｐ1 から頂点ＰT までの距離を第１面２１ｂの半径とする半球形状のマルチレンズと比較すると、平面的視野角θが同じとして、半球形状のマルチレンズの第１面２１ｂは、取付面Ｔ2 よりもＹ軸負方向に位置する取付面Ｔ1 から突出高Ｌ1 だけ突出する。すなわち、同じ平面的視野角θを設定しても、半球形状のマルチレンズの突出高Ｌ1 に比して、本発明のマルチレンズ２０の突出高Ｌ2 のほうが、突出差ｗだけ突出をおさえることができることになる。なお、具体的な各数値の一例を挙げると、平面的視野角θを１２０°に設定し、各平凸レンズ２５の光軸Ｃに対する入射光の入射角が１０°である例を考えると、Ｘ軸から取付面Ｔ1 までの距離が３．４０（ｍｍ）であって、Ｘ軸から取付面Ｔ2 までの距離が３．８５（ｍｍ）であり、突出差ｗは０．４５（ｍｍ）となる。ただし、各平凸レンズ２５の光軸Ｃに対する入射光の入射角が１０°よりも大きくせいぜい２０°に満たない範囲であるならば、平凸レンズ２５ｂ、平凸レンズ２５ｃは、より広い範囲の入射角度からの赤外線を受けることができるため、例えば前述と同様に１２０°の同じ平面的視野角θを得るにしても、突出高Ｌ2 をさらにおさえることができ、突出差ｗが大きくなる。このことは、仮想曲面Ｇを半楕円球状にしたため当然の結果であり、また仮想曲面Ｇが半楕円球状でなくとも、仮想曲面Ｇが仮想曲面Ｇの周縁になるほど曲率が大きくなる形状であれば構わない。
【００４１】
従って、赤外線検出素子１０の受光面１１に集光を行う複数の平凸レンズ２５を、この複数の平凸レンズ２５の主点Ｈａ、主点Ｈｂ、主点Ｈｃが或る仮想曲面Ｇ上にそれぞれ位置するように配設して、ドーム状に一体化した赤外線センサ用マルチレンズ２０であって、仮想曲面Ｇを、受光面１１の原点Ｐ1 における法線に一致する短軸ｂを回転軸として得られる半楕円球状面としたマルチレンズ２０にあっては、仮想曲面Ｇの曲率が仮想曲面Ｇの周縁にいくほど大きくなり、仮想曲面Ｇの周縁に位置するレンズでも、光軸Ｃと入射光との角度差をおさえることができるとともに、焦点距離が長くなるような形状であるため、広い立体的受光角を得たい場合でも、例えば半球形のマルチレンズと比較して、取付面Ｔ2 からの突出高Ｌ2 を大きくとらずに済み、かつ人体が検知できるように赤外線検出素子１０の小受光面１１ａに集光できる。また、突出高Ｌ2 を抑えたため、取付面Ｔ2 にフラットなデザインが要求される場合に適したマルチレンズ２０を提供できる。さらには、マルチレンズ２０は、Ｘ軸方向に長軸を有する半楕円球状の仮想曲面Ｇに、各第１主点Ｈａ、Ｈｂ、Ｈｃをおくようにして各平凸レンズ２５が配設されたような形状を有するため、例えば半球形のマルチレンズと比較して、Ｙ軸に垂直な平面に得られる検知平面Ｓの検知視野Ｓａの大きさを、各平凸レンズ２５ごとの差が比較的少ないようにでき、このため、人体などのターゲットの移動を検知平面Ｓの端部側でより細かく検知できる。
【００４２】
なお、上記実施の形態においては、仮想曲面Ｇを半楕円球面状にしたマルチレンズ２０を例示したが、本発明はこれに限らず、マルチレンズは、赤外線検出素子の受光面に集光を行う複数のレンズを、この複数のレンズの主点が、受光面中央の法線に一致する軸を回転軸として得られる回転曲面上にそれぞれ位置するように配設して、ドーム状に一体化した赤外線センサ用マルチレンズであって、回転曲面と法線とを含む平面とのなす交線の曲率が、法線から離れるほど大きくなるようにしたものであればよい。
【００４３】
なお、各平凸レンズ２５のつながり方は、各平凸レンズ２５の境界において、隣接するレンズの第１面２１および第２面２２である表面の曲面の交わりによりつながるようにされていてもよい。要するに、各平凸レンズ２５は、隣接するレンズの表面において、集光の際に散光を起こして光学的ロスを招くような段部が、形成されないようにつながっていてもよい。
【００４４】
［第２の実施の形態］
図１０はマルチレンズを説明する断面図で、図１１はマルチレンズを説明する斜視図である。なお、前述の第１の実施の形態と同一の箇所には同じ符号を付し、同一の箇所の詳細な説明は省略する。
【００４５】
この第２の実施の形態のマルチレンズが前述の第１の実施のマルチレンズと異なり特徴となる構成は、各レンズの第１面２１が仮想曲面Ｇに略一致するようにした点である。すなわち、マルチレンズ２０の第１面２１が半楕円球状面になるように、複数の両凸レンズ２８の第１面２１が、段部を形成することなく互いに滑らかに接合している。
【００４６】
このようなマルチレンズ２０は、前述の第１の実施の形態と同様に、図４に相当する図面上での作図作業と、式１と式２と式３とによって、各両凸レンズ２８の形状を決定すればよい。さらに、各両凸レンズ２８は、前述の第１の実施の形態と同様に、光軸Ｃに対する入射光の入射角がせいぜい２０°に満たない範囲であればよい。
【００４７】
このようにしても、前述の第１の実施の形態と略同様の効果を得るとともに、マルチレンズ２０の第１面２１が半楕円球状面として形成されるため、第１面２１の加工がしやすく、第２面２２よりは人目につきやすい第１面２１を、角張らない形状にできる。
【００４８】
なお、複数の両凸レンズ２８の第２面２２は、隣接する各両凸レンズ２８間に、集光の際に散光を起こして光学的ロスを招くような段部が形成されないように滑らかにつながっていてもよい。
【００４９】
［第３の実施の形態］
図１２はマルチレンズを説明する断面図で、図１３はマルチレンズを構成する複数のレンズの光学的形状を決定するための説明図である。なお、前述の第１の実施の形態と同一の箇所には同じ符号を付し、同一の箇所の詳細な説明は省略する。
【００５０】
マルチレンズ２０は、仮想曲面Ｇが第１面２１と略一致し、しかも球面の一部となるように形成されている。第１面２１の半径Ｒ1 は、赤外線検出素子１０の受光面１１から第１面２１に至る距離よりも、大きくなるように形成される。図１２および図１３において、符号Ｐ2 は、第１面２１の曲率中心、すなわち第１面２１の中心である。また、半径Ｒ1 は、１０．１３（ｍｍ）に設定しており、赤外線検出素子１０の受光面１１の中央点である原点Ｐ1 は、中心Ｐ2 よりも３．６２（ｍｍ）だけ第２面２２に、すなわちＹ軸方向に近づけて配置される。以上の各数値をもとにして、前述の第１の実施の形態と同様に、図４に相当する図面上での作図作業と、式２、式３により、焦点距離ｆａは６．５７（ｍｍ）と算出され、焦点距離ｆｂは６．６２（ｍｍ）と求まり、焦点距離ｆｃは７．０５（ｍｍ）と求まる。
【００５１】
また、マルチレンズ２０は、第１面２１と第２面２２との間に、複数の両凸レンズ２９を有するように形成されている。すなわち、第２面２２は、原点Ｐ1 側に凸部を有するように、複数の曲面が結合してなる。この両凸レンズ２９の第２面２２は、第１面２１の周縁部すなわち仮想曲面Ｇの周縁部に配設される両凸レンズ２９ほど、前述の第１の実施の形態と同様に曲率が小さくなるように形成される。
【００５２】
このようなマルチレンズ２０は、前述の第１の実施の形態と同様に、図４に相当する図面上での作図作業と、式１と式２と式３とによって、各両凸レンズ２９の形状を決定すればよい。さらに、各両凸レンズ２９は、前述の第１の実施の形態と同様に、光軸Ｃに対する入射光の入射角がせいぜい２０°に満たない範囲であればよい。
【００５３】
このようにしても、前述の第１の実施の形態と略同様の効果を得るとともに、マルチレンズ２０の第１面２１が球面状に形成されるため、第１面２１の加工がしやすく、第２面２２よりは人目につきやすい第１面２１を、角張らない形状にできる。
【００５４】
なお、上記実施の形態においては、マルチレンズ２０は、第１面２１が球面の一部に形成されているものを例示したが、本発明はこれに限らず、第１面２１の加工のし易さが得られずともよいならば、マルチレンズを構成する複数のレンズを、各主点が同一球面上に存在するような薄肉の平凸レンズとしてもよい。
【００５５】
なお、複数の両凸レンズ２９の第１面２１のみならず、第２面２２は、隣接する各両凸レンズ２９間に、集光の際に散光を起こして光学的ロスを招くような段部が形成されないように滑らかにつながっていてもよい。
【００５６】
［第４の実施の形態］
図１４はマルチレンズを説明する断面図で、図１５はマルチレンズを構成する複数のレンズの光学的形状を決定するための説明図である。また、図１５は、Ｘ軸およびＹ軸をともに含むＸＹ平面でマルチレンズの仮想曲面を切った状態を表している。なお、前述の第１の実施の形態と同一の箇所には同じ符号を付し、同一の箇所の詳細な説明は省略する。
【００５７】
マルチレンズ２０は、第１面２１が、第１の球面２１ｃと、第２の球面２１ｄとが接続することによって、半径の異なる２つの球面を基に形成している。すなわち、第１の球面２１ｃは、赤外線検出素子１０の受光面１１の中央点である原点Ｐ1 を基準にしてＹ軸負の方向に６．１０（ｍｍ）に位置する点Ｐ3 を中心とし、１２．４２（ｍｍ）の半径Ｒ2 を有する。また、第２の球面２１ｄは、原点Ｐ1 を基準にしてＹ軸負の方向に３．６２（ｍｍ）に位置する点Ｐ4 を中心とし、１０．１３（ｍｍ）の半径Ｒ3 を有する。
【００５８】
第１の球面２１ｃは、原点Ｐ1 を中心に平面的視野角θが各方向に３９°の角度に至る範囲だけ形成されている。第１の球面２１ｃの端部は、図１５においては片側だけ符号Ｐで示しており、端部Ｐにおいて第２の球面２１ｄと交わる。
【００５９】
このようなマルチレンズ２０の第１面２１は、端部ＰよりもＹ軸負の方向には第１の球面２１ｃがカットされており、第１の球面２１ｃのかわりに第２の球面２１ｄが接合された形状を有している。なお、端部Ｐにおいて、第１の球面２１ｃと第２の球面２１ｄとは、段部を形成すること無く、端部Ｐおよび端部Ｐの近傍において、第１の球面２１ｃの法線方向と、第２の球面２１ｄの法線方向とが連続する等、滑らかに接合するものとする。また、中心Ｐ3 と、中心Ｐ4 とは、Ｙ軸上の負の部分に、中心Ｐ4 よりも中心Ｐ3 のほうが原点Ｐ1 から遠く位置する。
【００６０】
また、マルチレンズ２０は、第１面２１と第２面２２との間に、複数の両凸レンズ３０を有するように形成されている。すなわち、第２面２２は、原点Ｐ1 側に凸部を有するように、複数の曲面が結合してなる。この両凸レンズ３０の第２面２２は、マルチレンズ２０の周端部に配設されるものほど、前述の第１の実施の形態と同様に曲率が大きくなるように形成される。
【００６１】
このようなマルチレンズ２０は、前述の第１の実施の形態と同様に、図４に相当する図面上での作図作業と、式１と式２と式３とによって、各両凸レンズ３０の形状を決定すればよい。焦点距離ｆａは６．３８（ｍｍ）と算出され、焦点距離ｆｂは６．５８（ｍｍ）と求まり、焦点距離ｆｃは７．０５（ｍｍ）と求まる。さらに、各両凸レンズ３０は、前述の第１の実施の形態と同様に、光軸Ｃに対する入射光の入射角がせいぜい２０°に満たない範囲であればよい。
【００６２】
このようにしても、前述の第１の実施の形態と略同様の効果を得る。なお、上記実施の形態においては、マルチレンズ２０は、第１面２１が、第１の球面２１ｃと、第２の球面２１ｄというように、半径の異なる２つの球面を基に形成したものを例示したが、本発明はこれに限らず、マルチレンズは、第１面２１が半径の異なる３つ以上の球面を基に形成したものであってもよい。
【００６３】
また、各両凸レンズ３０は、隣接するレンズの第１面２１のみならず第１面２２も、集光の際に散光を起こして光学的ロスを招くような段部が形成されないようにつながったものであってもよい。
【００６４】
【発明の効果】
請求項１記載の発明にあっては、赤外線検出素子の受光面に集光を行う複数のレンズを、この複数のレンズの外側主点が、前記受光面中央の法線に一致する軸を回転軸として得られる回転曲面上にそれぞれ位置するように配設して、ドーム状に一体化した赤外線センサ用マルチレンズであって、前記法線を含む平面と前記回転曲面とのなす交線の曲率を、前記法線から離れるほど大きくなるようにし、前記受光面から離れる位置にあるレンズほど、焦点距離を、前記受光面の中央の点から前記外側主点までの距離をレンズの光軸に投影して得られる距離にのばし、各レンズにおいて、光軸に対する入射光の入射角が２０°に満たない範囲であるため、回転曲面は回転曲面の周縁にいくにつれて曲率が大きくなってレンズの焦点距離が長くとれ、広い立体的受光角を得たい場合でも、例えば半球形のマルチレンズと比較して、取付面からの突出高を大きくとらずに済み、かつ人体が検知できるような集光性能を確保できる。また、突出高を抑えたため、フラットなデザインが要求される取付面に適したマルチレンズを提供できる。さらには、マルチレンズは、回転曲面が周縁にいくほど曲率半径が小さく、すなわち曲率が大きくなり、回転曲面の周縁に位置するレンズでも、光軸と入射光との角度差をおさえることができて、焦点距離が長くできるような形状であり、例えば半球形のマルチレンズと比較して、取付面に対してより平面レンズに近い形状になるため、赤外線検出素子の受光面に平行な面上に得られる検知視野の領域の大きさを、赤外線検出素子の受光面に対向する部分に近いレンズと、このレンズよりも取付面側に近い周端側のレンズとに関して比較的差が無いように得られ、このため、人体などのターゲットの位置を検知視野の端部側でより細かく検知できる。また、赤外線検出素子の小受光面におさまるように集光できる。
【００６５】
請求項２記載の発明にあっては、赤外線検出素子の受光面に集光を行う複数のレンズを、この複数のレンズの外側主点が或る仮想曲面上にそれぞれ位置するように配設して、ドーム状に一体化した赤外線センサ用マルチレンズであって、前記仮想曲面は、前記受光面中央の法線に一致する短軸を有する楕円を、前記短軸を回転軸として得られる回転曲面であり、前記受光面から離れる位置にあるレンズほど、焦点距離を、前記受光面の中央の点から前記外側主点までの距離をレンズの光軸に投影して得られる距離にのばし、各レンズにおいて、光軸に対する入射光の入射角が２０°に満たない範囲であるため、回転曲面は回転曲面の周縁にいくにつれて曲率が大きくなってレンズの焦点距離が長くとれるものであり、広い立体的受光角を得たい場合でも、例えば半球形のマルチレンズと比較して、取付面からの突出高を大きくとらずに済み、かつ人体が検知できるような集光性能を確保できる。また、突出高を抑えたため、フラットなデザインが要求される取付面に適したマルチレンズを提供できる。さらには、マルチレンズは、仮想曲面が周縁にいくほど曲率半径が小さく、すなわち曲率が大きくなり、仮想曲面の周縁に位置するレンズでも、光軸と入射光との角度差をおさえることができて、焦点距離が長くできるような形状であり、例えば半球形のマルチレンズと比較して、取付面に対してより平面レンズに近い形状になるため、赤外線検出素子の受光面に平行な面上に得られる検知視野の領域の大きさを、赤外線検出素子の受光面に対向する部分に近いレンズと、このレンズよりも取付面側に近い周端側のレンズとに関して比較的差が無いように得られ、このため、人体などのターゲットの位置を検知視野の端部側でより細かく検知できる。また、赤外線検出素子の小受光面におさまるように集光できる。
【００６６】
請求項３記載の発明にあっては、赤外線検出素子の受光面に集光を行う複数のレンズを、この複数のレンズの外側主点が或る仮想曲面上にそれぞれ位置するように配設して、ドーム状に一体化した赤外線センサ用マルチレンズであって、前記仮想曲面は球面であり、前記受光面の中央の点を通り前記受光面の法線方向にのびる直線の、前記受光面の中央の点から前記球面に至るまでの距離よりも、前記球面の半径の方が長く、前記受光面から離れる位置にあるレンズほど、焦点距離を、前記受光面の中央の点から前記外側主点までの距離をレンズの光軸に投影して得られる距離にのばし、各レンズにおいて、光軸に対する入射光の入射角が２０°に満たない範囲であるため、広い立体的受光角を得たい場合でも、例えば半球形のマルチレンズを半径分だけ突出させる場合と比較して、取付面からの突出高を大きくとらずに済み、かつ人体が検知できるような集光性能を確保できる。また、突出高を抑えたため、フラットなデザインが要求される取付面に適したマルチレンズを提供できる。さらには、マルチレンズは、仮想曲面の周縁に位置するレンズでも、光軸と入射光との角度差をおさえることができて、焦点距離が長くできるような形状であり、例えば受光面の中心と仮想曲面の中心とが一致する半球形のマルチレンズと比較して、取付面に対してより平面に近い形状になるため、赤外線検出素子の受光面に平行な面上に得られる検知視野の領域の大きさを、赤外線検出素子の受光面に対向する部分に近いレンズと、このレンズよりも取付面側に近い周端側のレンズとに関して比較的差が無いように得られ、このため、人体などのターゲットの位置を検知視野の端部側でより細かく検知できる。また、赤外線検出素子の小受光面におさまるように集光できる。
【００６７】
請求項４記載の発明にあっては、赤外線検出素子の受光面に集光を行う複数のレンズを、この複数のレンズの外側主点が或る仮想曲面上にそれぞれ位置するように配設して、ドーム状に一体化した赤外線センサ用マルチレンズであって、前記各レンズの外面である第１面からなるマルチレンズの外面は、曲率半径の異なる複数の球面部分からなり、複数の前記球面部分は、マルチレンズの周縁に位置する球面部分ほど曲率が大きく形成され、複数の前記球面の各中心は、前記受光面の中央の点を通り前記受光面の法線方向の直線上に位置するものであり、前記受光面から離れる位置にあるレンズほど、焦点距離を、前記受光面の中央の点から前記外側主点までの距離をレンズの光軸に投影して得られる距離にのばし、各レンズにおいて、光軸に対する入射光の入射角が２０°に満たない範囲であるため、各レンズの第２面は、マルチレンズの周縁に位置する球面部分ほど、曲率が大きくなってレンズの焦点距離が長くとれ、広い立体的受光角を得たい場合でも、例えば半球形のマルチレンズと比較して、取付面からの突出高を大きくとらずに済み、かつ人体が検知できるような集光性能を確保できる。また、突出高を抑えたため、フラットなデザインが要求される取付面に適したマルチレンズを提供できる。さらには、マルチレンズは、第１面が周縁にいくほど曲率半径が小さく、すなわち曲率が大きくなり、第１面の周縁に位置するレンズでも、光軸と入射光との角度差をおさえることができて、焦点距離が長くできるような形状であり、例えば半球形のマルチレンズと比較して、取付面に対してより平面に近い形状になるため、赤外線検出素子の受光面に平行な面上に得られる検知視野の領域の大きさを、赤外線検出素子の受光面に対向する部分に近いレンズと、このレンズよりも取付面側に近い周端側のレンズとに関して比較的差が無いように得られ、このため、人体などのターゲットの位置を検知視野の端部側でより細かく検知できる。また、赤外線検出素子の小受光面におさまるように集光できる。
【００６８】
請求項５記載の発明にあっては、請求項２乃至請求項４のいずれか１つの請求項に記載の発明の効果に加えて、各レンズの第１面は、仮想曲面に略一致するようにしたため、第１面が略滑らかな回転曲面となり、第１面の加工がしやすく、第２面よりは人目につきやすい第１面を、角張らない形状にできる。
【００６９】
請求項６記載の発明にあっては、請求項１乃至請求項５のいずれか１つの請求項に記載の発明の効果に加えて、各レンズ間の境界を、隣接するレンズの第１面および第２面の交わりによりなすようにしたため、レンズの第１面および第２面の両表面のいずれにおいて、集光の際に散光を起こして光学的ロスを招くような段部が形成されることがなく、マルチレンズによって集光を行う際の光学的ロスの発生をおさえることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態のマルチレンズを説明する断面図である。
【図２】同上のマルチレンズを説明する斜視図である。
【図３】赤外線検出素子の受光面を説明する正面図である。
【図４】同上のマルチレンズを構成する複数のレンズの光学的形状を決定するための説明図である。
【図５】赤外線検出素子の受光エリアを説明する模式図である。
【図６】同上の各レンズに入射する入射光の、入射角度による集光の模様を示す模式図である。
【図７】同上のマルチレンズに適用するレンズの例を示した説明図である。
【図８】図７で例示した各レンズの集光性能に関するシミュレーション結果である。
【図９】マルチレンズを取付面に取り付けた状態を説明する断面図である。
【図１０】本発明に係る第２の実施の形態のマルチレンズを説明する断面図である。
【図１１】同上のマルチレンズを説明する斜視図である。
【図１２】本発明に係る第３の実施の形態のマルチレンズを説明する断面図である。
【図１３】同上のマルチレンズを構成する複数のレンズの光学的形状を決定するための説明図である。
【図１４】本発明に係る第４の実施の形態のマルチレンズを説明する断面図である。
【図１５】同上のマルチレンズを構成する複数のレンズの光学的形状を決定するための説明図である。
【図１６】従来のマルチレンズの一部を破断した斜視図である。
【図１７】同上のマルチレンズの断面図である。
【図１８】同上のマルチレンズの検知平面上で得られる検知視野を示す説明図である。
【符号の説明】
１０ 赤外線検出素子
１１ 受光面
２０ マルチレンズ
２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０ レンズ
２１ 第１面
２２ 第２面
２１ｃ、２１ｄ 複数の球面部分
Ｐ1 中央点（原点）
Ｙ軸 直線
Claims (6)
- 赤外線検出素子の受光面に集光を行う複数のレンズを、この複数のレンズの外側主点が、前記受光面中央の法線に一致する軸を回転軸として得られる回転曲面上にそれぞれ位置するように配設して、ドーム状に一体化した赤外線センサ用マルチレンズであって、前記法線を含む平面と前記回転曲面とのなす交線の曲率を、前記法線から離れるほど大きくなるようにし、各レンズは、光軸が前記外側主点と前記受光面の中央の点とを通る直線と所定の角度を有するように配置され、焦点距離を、前記受光面の中央の点から前記外側主点までの距離をレンズの光軸に投影して得られる距離にして、前記受光面から離れる位置にあるレンズほど焦点距離が長くなるようにし、各レンズにおいて、光軸に対する前記直線の角度が２０°に満たない範囲であることを特徴とする赤外線センサ用マルチレンズ。
- 赤外線検出素子の受光面に集光を行う複数のレンズを、この複数のレンズの外側主点が或る仮想曲面上にそれぞれ位置するように配設して、ドーム状に一体化した赤外線センサ用マルチレンズであって、前記仮想曲面は、前記受光面中央の法線に一致する短軸を有する楕円を、前記短軸を回転軸として得られる回転曲面であり、各レンズは、光軸が前記外側主点と前記受光面の中央の点とを通る直線と所定の角度を有するように配置され、焦点距離を、前記受光面の中央の点から前記外側主点までの距離をレンズの光軸に投影して得られる距離にして、前記受光面から離れる位置にあるレンズほど焦点距離が長くなるようにし、各レンズにおいて、光軸に対する前記直線の角度が２０°に満たない範囲であることを特徴とする赤外線センサ用マルチレンズ。
- 赤外線検出素子の受光面に集光を行う複数のレンズを、この複数のレンズの外側主点が或る仮想曲面上にそれぞれ位置するように配設して、ドーム状に一体化した赤外線センサ用マルチレンズであって、前記仮想曲面は球面であり、前記受光面の中央の点を通り前記受光面の法線方向にのびる直線の、前記受光面の中央の点から前記球面に至るまでの距離よりも、前記球面の半径の方が長く、各レンズは、光軸が前記外側主点と前記受光面の中央の点とを通る直線と所定の角度を有するように配置され、焦点距離を、前記受光面の中央の点から前記外側主点までの距離をレンズの光軸に投影して得られる距離にして、前記受光面から離れる位置にあるレンズほど焦点距離が長くなるようにし、各レンズにおいて、光軸に対する前記直線の角度が２０°に満たない範囲であることを特徴とする赤外線センサ用マルチレンズ。
- 赤外線検出素子の受光面に集光を行う複数のレンズを、この複数のレンズの外側主点が或る仮想曲面上にそれぞれ位置するように配設して、ドーム状に一体化した赤外線センサ用マルチレンズであって、前記各レンズの外面である第１面からなるマルチレンズの外面は、曲率半径の異なる複数の球面部分からなり、複数の前記球面部分は、マルチレンズの周縁に位置する球面部分ほど曲率が大きく形成され、複数の前記球面の各中心は、前記受光面の中央の点を通り前記受光面の法線方向の直線上に位置するものであり、各レンズは、光軸が前記外側主点と前記受光面の中央の点とを通る直線と所定の角度を有するように配置され、焦点距離を、前記受光面の中央の点から前記外側主点までの距離をレンズの光軸に投影して得られる距離にして、前記受光面から離れる位置にあるレンズほど焦点距離が長くなるようにし、各レンズにおいて、光軸に対する前記直線の角度が２０°に満たない範囲であることを特徴とする赤外線センサ用マルチレンズ。
- 前記各レンズの第１面は、前記仮想曲面に略一致することを特徴とする請求項２乃至４記載の赤外線センサ用マルチレンズ。
- 前記各レンズ間の境界を、隣接するレンズの第１面および第２面の交わりによりなすことを特徴とする請求項１乃至５記載の赤外線センサ用マルチレンズ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33620397A JP3685608B2 (ja) | 1997-12-05 | 1997-12-05 | 赤外線センサ用マルチレンズ |
| US09/015,789 US6051836A (en) | 1997-01-30 | 1998-01-29 | Low-profile dome-shaped multi-lens system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33620397A JP3685608B2 (ja) | 1997-12-05 | 1997-12-05 | 赤外線センサ用マルチレンズ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11167005A JPH11167005A (ja) | 1999-06-22 |
| JP3685608B2 true JP3685608B2 (ja) | 2005-08-24 |
Family
ID=18296709
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33620397A Expired - Fee Related JP3685608B2 (ja) | 1997-01-30 | 1997-12-05 | 赤外線センサ用マルチレンズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3685608B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100601708B1 (ko) * | 2004-11-17 | 2006-07-18 | 삼성전자주식회사 | 반사형 콜리메이터를 구비한 조명장치 및 이를 채용한화상투사장치 |
| JP6579485B2 (ja) * | 2015-06-11 | 2019-09-25 | 株式会社リコー | 光走査装置、画像表示装置及び物体装置 |
| JP6601761B2 (ja) * | 2015-08-24 | 2019-11-06 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 赤外線検出装置 |
| CN112325804A (zh) * | 2020-10-31 | 2021-02-05 | 上海新时达机器人有限公司 | 基于激光跟踪仪的机器人装配误差检测方法 |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS519847A (ja) * | 1974-07-16 | 1976-01-26 | Yoshikazu Nishikawa | |
| JPH0241220U (ja) * | 1988-09-10 | 1990-03-22 | ||
| JP2642964B2 (ja) * | 1988-09-12 | 1997-08-20 | オプテックス 株式会社 | 赤外線検出装置 |
| JP2642963B2 (ja) * | 1988-09-12 | 1997-08-20 | オプテックス 株式会社 | 赤外線検出装置 |
| JPH0290801U (ja) * | 1988-12-29 | 1990-07-18 | ||
| JPH0372292A (ja) * | 1989-08-12 | 1991-03-27 | Matsushita Electric Works Ltd | 熱源検知器 |
| JPH04181126A (ja) * | 1990-11-15 | 1992-06-29 | New Japan Radio Co Ltd | 赤外線侵入検知装置 |
| JP3251621B2 (ja) * | 1992-01-17 | 2002-01-28 | 東芝キヤリア株式会社 | 方向検知用光センサ装置 |
| JP3477729B2 (ja) * | 1993-02-18 | 2003-12-10 | 松下電工株式会社 | ドーム型マルチレンズ |
| JPH08325033A (ja) * | 1995-05-30 | 1996-12-10 | Tokyo Denshi Yakin Kenkyusho:Kk | 赤外線用光学レンズ及び赤外線センサモジュール |
| JPH08327317A (ja) * | 1995-06-02 | 1996-12-13 | Murata Mfg Co Ltd | 熱源検知装置 |
| JPH0915036A (ja) * | 1995-06-28 | 1997-01-17 | Shimadzu Corp | 発光体検知器 |
| JPH1068904A (ja) * | 1996-08-28 | 1998-03-10 | Matsushita Electric Works Ltd | 太陽光集光装置 |
| JP3389806B2 (ja) * | 1997-01-30 | 2003-03-24 | 松下電工株式会社 | マルチレンズ |
-
1997
- 1997-12-05 JP JP33620397A patent/JP3685608B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11167005A (ja) | 1999-06-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3689720B2 (ja) | 三次元形状測定装置 | |
| KR101275076B1 (ko) | 이미지 검출 시스템 및 적어도 하나의 이미지 검출시스템을 생성하는 방법 | |
| US8680451B2 (en) | Light receiving device, focus detection device and imaging device | |
| EP1582846B1 (en) | Scale for use with a translation and orientation sensing system | |
| WO2003073121A1 (en) | Spherically mounted light source with angle measuring device, tracking system, and method for determining coordinates | |
| JP2001153630A (ja) | 凹凸パターン検出装置 | |
| JPS6041013A (ja) | カメラの焦点検出装置 | |
| KR101534119B1 (ko) | 프레넬 렌즈 | |
| JP3685608B2 (ja) | 赤外線センサ用マルチレンズ | |
| JP2018156008A (ja) | 受光光学系 | |
| KR20130139962A (ko) | 집광 렌즈 및 다분할 렌즈 | |
| JP3647135B2 (ja) | 光学式変位情報測定装置 | |
| JP2013137442A (ja) | フレネルレンズ | |
| JP2007264402A (ja) | 全方位視覚センサ | |
| JP4686853B2 (ja) | 再結像レンズの製造方法 | |
| JP3477729B2 (ja) | ドーム型マルチレンズ | |
| JPH03186802A (ja) | 赤外線式検知装置用集光レンズ | |
| JPH03186801A (ja) | 赤外線式検知装置用集光レンズ | |
| JP2018531427A (ja) | サーマルイメージャのための光学システム | |
| JP2007155545A (ja) | 光電式ロータリエンコーダ | |
| JPH03186803A (ja) | 赤外線式検知装置用集光レンズ | |
| JP2643453B2 (ja) | 自動焦点検出用の投光系 | |
| JPH05256695A (ja) | 光学式検知装置 | |
| JP2534789B2 (ja) | 合焦検出光学系 | |
| JPS62144132A (ja) | 投光光学系 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050413 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050531 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090610 Year of fee payment: 4 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090610 Year of fee payment: 4 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100610 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100610 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110610 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120610 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120610 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130610 Year of fee payment: 8 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |