紅外線傳感器以及空調機的製作方法

2023-05-21 00:38:46 1

專利名稱：紅外線傳感器以及空調機的製作方法
技術領域：
本發明涉及紅外線傳感器以及空調機。
背景技術：
在空調機中，為了根據室內的溫度信息、是否存在人體來控制例如溫度、風量以及風向，而配備了用於溫度檢測的紅外線傳感器。為了使設置了空調機的室內的溫度分布變得均勻，以往，通過使用多個紅外線傳感器來進行室內的多個區域的溫度檢測(例如，參照專利文獻1)。通過其他手段也改善了通過紅外線傳感器進行的溫度檢測(例如，參照專利文獻 2 5)。專利文獻1日本特開昭61-1952專利文獻2日本特開平8-15M8專利文獻3日本特開2006-58專利文獻4日本特開2009_27612專利文獻5日本特開2008_29866
發明內容
本發明的實施方式的目的在於，提供一種提高了例如期望的位置的溫度探測靈敏度的紅外線傳感器。本發明的紅外線傳感器，其特徵在於，具備多元件受光單元，多個受光元件在直線上配置成一列；以及一個聚光透鏡，所述多元件受光單元配置在接收通過了所述聚光透鏡的紅外線的位置，接收通過了所述聚光透鏡的紅外線的強度分布的峰值的位置從所述多元件受光單元的中心偏移。本發明的紅外線傳感器可以將多元件受光單元中的紅外線檢測靈敏度的峰值設定到期望的位置。


圖1是示出實施方式1的圖，是空調機100的立體圖。圖2是示出實施方式1的圖，是空調機100的立體圖。圖3是示出實施方式1的圖，是空調機100的縱剖面圖。圖4是示出實施方式1的圖，是示出紅外線傳感器1的構造的圖。((a)是剖面圖、 (b)是示出聚光透鏡3與多元件受光單元2的位置關係的投影圖。)圖5是示出實施方式1的圖，是在示出紅外線傳感器1的構造的剖面圖中示出了聚光強度的分布的圖。((a)是剖面圖、(b)是示出聚光透鏡3與多元件受光單元2的位置關係的投影圖。)
圖6是示出實施方式1的圖，是示出紅外線傳感器1的紅外線檢測靈敏度分布的圖。圖7是示出實施方式1的圖，是示出紅外線傳感器1中的聚光透鏡3的焦點20與多元件受光單元2的位置關係的圖。((a)是剖面圖、(b)是示出聚光透鏡3與多元件受光單元2的位置關係的投影圖。)圖8是示出實施方式1的圖，是示出紅外線傳感器1的周邊的結構的圖。圖9是示出實施方式1的圖，是示出紅外線傳感器1的SN(信號/噪聲比)比特性的圖。圖10是示出實施方式1的圖，是示出紅外線傳感器1與受光元件的各配光視場角的圖。圖11是示出實施方式1的圖，是示出紅外線傳感器1的縱剖面中的縱配光視場角的圖。圖12是示出實施方式1的圖，是收納紅外線傳感器1的殼體5的立體圖。圖13是示出實施方式1的圖，是示出紅外線傳感器1的受光元件加 池與各縱配光視場角Ila lib的位置關係的圖。圖14是示出實施方式1的圖，是紅外線傳感器1附近的立體圖((a)是紅外線傳感器1向右端端部移動了的狀態、(b)是紅外線傳感器1向中央部移動了的狀態、(C)是紅外線傳感器1向左端端部移動了的狀態)。圖15是示出實施方式1的圖，是示出主婦12抱著幼兒13的房間的熱圖像數據的圖。圖16是示出實施方式1的圖，是示出紅外線傳感器1的縱剖面中的縱配光視場角，並記載了具體的數值的圖。圖17是示出實施方式1的圖，是示出紅外線傳感器1可探測的地面部分距空調機 100的距離的圖。圖18是示出實施方式1的圖，是示出紅外線傳感器1的縱剖面中的縱配光視場角，並在地面部分中配置了就座人體模型15的圖。圖19是示出實施方式1的圖，是示出紅外線傳感器1的配光靈敏度特性的圖。圖20是示出實施方式1的圖，是示出紅外線傳感器1的縱剖面中的縱配光視場角，並用記號常數一般化了的圖。圖21是示出實施方式2的圖，是示出受光元件是10個元件的情況的紅外線傳感器1的縱剖面中的縱配光視場角的圖。圖22是示出實施方式2的圖，是示出紅外線傳感器1的構造的剖面圖。圖23是示出實施方式2的圖，是示出紅外線傳感器1的紅外線檢測靈敏度分布的圖。圖M是示出實施方式2的圖，是示出紅外線傳感器1的SN(信號/噪聲比)比特性的圖。圖25是示出實施方式2的圖，是示出紅外線傳感器1的配光靈敏度特性的圖。圖沈是示出實施方式3的圖，是示出在聚光透鏡3中使用了片凸透鏡的情況的紅外線傳感器1的構造的剖面圖。
圖27是示出實施方式4的圖，是示出聚光透鏡3的焦點20偏心了的情況的紅外線傳感器1的構造的剖面圖。圖觀是示出實施方式5的圖，是示出使探測遠方的受光元件的縱配光視場角變窄並使探測附近的受光元件的縱配光視場角變寬了的情況的紅外線傳感器1的受光元件 2a 池與各縱配光視場角Ila Ilh的位置關係的圖。圖四是示出實施方式5的圖，是示出使探測遠方的受光元件的縱配光視場角變窄並使探測附近的受光元件的縱配光視場角變寬了的情況的紅外線傳感器1的縱剖面中的縱配光視場角，並配置了就座人體模型15的圖。(

)1 紅外線傳感器；2 多元件受光單元；加 2h 受光元件；3 聚光透鏡；4 金屬罐；5 殼體；6 步進電動機；7 安裝部；8 基板；9 傳感器輸出微型機；10 連接器；11 配光視場角；12 主婦；13 幼兒；15 就座人體模型；20 焦點；21a 21h 檢測靈敏度；22 垂線；40 室內機殼體；41 吸入口 ；42 吹出口 ；43 上下活葉；44 左右活葉；45 送風機； 46 熱交換器；46a 前面上部熱交換器；妨b 前面下部熱交換器；46c 背面熱交換器；52 多元件受光單元；54 配光視場角；55 受光靈敏度；100 空調機。
具體實施例方式實施方式1.首先，說明本實施方式的概要。空調機(室內機)具備一邊對溫度檢測對象範圍進行掃描一邊檢測溫度的紅外線傳感器，通過紅外線傳感器進行熱源探測，探測人、發熱設備的存在，進行溫度、風量以及風向的控制。該紅外線傳感器例如是熱電堆傳感器。通過圖1至圖3，說明空調機100(室內機)的整體結構。圖1、圖2都是空調機 100的外觀立體圖，但不同點在於觀察的角度不同；在圖1中上下活葉43 (上下風向控制板、左右2個)關閉，相對於此，在圖2中上下活葉43打開而看到裡面的左右活葉44 (左右風向控制板、多個)。另外，圖3是空調機100的縱剖面圖。如圖1 圖3所示，空調機100 (室內機)在大致箱狀的室內機殼體40 (定義為本體)的上表面形成了吸入房間的空氣的吸入口 41。另外，在前面的下部形成了吹出調和空氣的吹出口 42，並在吹出口 42中設置有控制吹出風的風向的上下活葉43和左右活葉44。上下活葉43控制吹出風的上下風向，左右活葉44控制吹出風的左右風向。在室內機殼體40的前面的下部且在吹出口 42之上，設置了紅外線傳感器1。紅外線傳感器1以俯角約24. 5度的角度朝下安裝。俯角是指，紅外線傳感器1的中心軸和水平線所形成的角度。換言之，紅外線傳感器1相對水平線以約24. 5度的角度朝下安裝。使該紅外線傳感器左右進行驅動掃描，獲取室內環境的熱圖像數據。如圖3所示，空調機100(室內機)在內部具備送風機45，以包圍該送風機45的方式配置了熱交換器46。
在送風機45中，使用具有直徑比較小且在橫向上長的風扇的橫向流通風扇 (corss flow fan)。橫向流通風扇所產生的風不會像螺旋槳風扇那樣成為旋渦狀，而成為寬度為風扇長度的平靜的層流。可以得到靜壓低且大的風量。橫向流通風扇的別稱為線流式風扇(註冊商標)、切向風扇、橫流風扇、或者、貫流風扇。橫向流通風扇從葉輪的一方的半徑方向吸入空氣，向90° (直角)左右的半徑方向送風，且易於延長吹出口的長度，所以用於壁掛型空調機的室內機風扇、隔板牆部的狹縫型吹出口等。熱交換器46與搭載於室外機(未圖示)的壓縮機等連接而形成冷凍循環。熱交換器46在製冷運轉時作為蒸發器工作，在制熱運轉時作為冷凝器工作。熱交換器46的側視的剖面形狀是大致倒V字形狀。熱交換器46由前面上部熱交換器46a、前面下部熱交換器46b、背面熱交換器46c構成。另外，熱交換器46是由傳熱管和散熱片構成的交叉翅片管型熱交換器。從吸入口 41通過送風機45吸入室內空氣，在熱交換器46中與冷凍循環的製冷劑進行熱交換而生成調和空氣，通過送風機45從吹出口 42向室內吹出調和空氣。在吹出口 42中，通過上下活葉43和左右活葉44，控制上下方向以及左右方向的風向。在圖3中，上下活葉43關閉。圖4是示出用於進行熱源探測的紅外線傳感器的構造的圖。圖中的坐標軸示出XY 平面和高度Z。圖4(a)是紅外線傳感器1的剖面圖。紅外線傳感器1在金屬罐4內部在X方向上一列地排列例如8個受光元件加 2h，形成了多元件受光單元2。在金屬罐4的上表面、多元件受光單元2的Z方向上部，設置了用於使紅外線高效地聚光到多元件受光單元2的聚光透鏡3。聚光透鏡3是例如凸透鏡。另外，圖4(b)是示出從聚光透鏡3的上方觀察時的聚光透鏡3與多元件受光單元 2的位置關係的投影圖。在圖4(b)所示的Y方向上，聚光透鏡3和多元件受光單元2的中心配置到大致一致的位置。圖5是示出由聚光透鏡3聚光了的光的強度的圖。圖5(a)示出X方向的聚光強度的強度分布，圖5(b)示出Y方向的聚光強度的分布。如圖5那樣聚光透鏡3是例如圓形的凸透鏡的情況下，被聚光的光的強度在圖5 所示的坐標軸的X方向、Y方向上，聚光透鏡3的中心的光的強度都最強，隨著向聚光透鏡3 的外周，光的強度變弱。即，在紅外線傳感器1的聚光透鏡3的聚光特性上，能最高效地對來自探測對象物的紅外線進行聚光的受光元件是配置於聚光透鏡3中央部的受光元件。在此，在圖5所示的坐標軸的Y方向上，光或者紅外線的強度分布的峰值位置與多元件受光單元2的中心大致一致。另一方面，關於X方向，光或者紅外線的強度分布的峰值位置從多元件受光單元2的中心偏移，構成多元件受光單元2的受光元件加 池輸出與光或者紅外線的強度對應的例如電壓等檢測值。到達受光元件加 池的光的強度越強，受光元件加 池的檢測值越大，檢測靈
6敏度越高，所以受光元件加 的每一個的檢測靈敏度特性如圖6所示。在此，圖6是示出紅外線傳感器1的紅外線檢測靈敏度分布的圖。檢測靈敏度21a 表示通過受光元件加得到的檢測靈敏度，檢測靈敏度2ih表示通過受光元件池得到的檢測靈敏度，圖6示出與從探測對象物得到的紅外線對應的輸出根據聚光透鏡3和受光元件排列場所而存在差異的情形。S卩，通過使對通過了聚光透鏡3的光或者紅外線的強度分布的峰值進行受光的多元件受光單元2的位置，從多元件受光單元2的中心偏移，從而可以得到期望的檢測靈敏度特性或者在期望的位置處具有檢測靈敏度的峰值的多元件受光單元2。圖7是示出紅外線傳感器1中的聚光透鏡3的焦點20與多元件受光單元2的位置關係的圖。通過了聚光透鏡3的光或者紅外線的強度分布的峰值可以成為聚光透鏡3的焦點20的位置。因此，通過使從聚光透鏡3的焦點20到多元件受光單元2的垂線22與多元件受光單元2的交點，從多元件受光單元2的中心偏移，由此得到圖5的結構。紅外線傳感器1安裝在例如空調機100中。通過具備紅外線傳感器1，得到期望的場所的感知優良的空調機。圖8示出紅外線傳感器1的周邊的結構。紅外線傳感器1搭載於基板8，將紅外線傳感器1的模擬輸出變換為數字輸出的傳感器輸出微型機9和用於連接到空調機100的連接器10也同樣地搭載於基板8。紅外線傳感器1獲取例如室內環境的熱圖像數據，在構成多元件受光單元2的各個受光元件加 池中需要與探測對象物的溫度對應的傳感器輸出。為此，在傳感器輸出微型機9中以使受光元件加 池的每一個的輸出成為相同的方式設定放大率，受光元件 2a 池將信號靈敏度特性設為相同。圖9示出設定了使受光元件加 池的每一個的輸出成為相同那樣的放大率時的、受光元件加 的每一個的SN(信號/噪聲)比特性。受光元件加 池的每一個的SN (信號/噪聲)比表示信號輸出的比例越高，靈敏度特性越好。圖10是示出各受光元件的配光視場角11的圖。空調機100設置在例如屋內，構成多元件受光單元2的各受光元件加 池相對屋內地面，縱向配置。各受光元件加 池的配光視場角1 Ia 1 Ih全部相同，是縱向(縱配光視場角)7 度、橫向(橫配光視場角)8度。另外，雖然示出了各受光元件加 池的配光視場角Ila Ilh是縱向7度、橫向8度的例子，但不限於縱向7度、橫向8度。根據各受光元件加 池的配光視場角Ila llh，受光元件的數量變化。例如，對於受光元件的數量，使1個受光元件的縱配光視場角與受光元件的數量之積恆定為例如56°即可。圖11是示出紅外線傳感器1的縱剖面中的縱配光視場角的圖。圖11示出將空調機100從房間的地面安設於任意的高度的狀態下，8個受光元件加 ai縱向排列成一列的紅外線傳感器1的縱剖面中的縱配光視場角。隨著從配光視場角Ilh成為配光視場角11a， 基於配光視場角11的探測距離增加。這樣各受光元件加 池相對屋內地面縱向配置，從而可以實現屋內的縱深方向上的溫度檢測，並且可以使縱深方向上的檢測靈敏度分布變化。圖12是收納紅外線傳感器1的殼體5的立體圖。
如從裡側(空調機100的內部)觀察了紅外線傳感器1附近的圖12所示，紅外線傳感器1在搭載於基板8的狀態下收納於殼體5內。而且，在殼體5的上方設置了對搭載了紅外線傳感器1的基板8進行驅動的步進電動機6。與殼體5 —體的安裝部7被固定於空調機100的前面下部，由此搭載了紅外線傳感器1的基板8被安裝到空調機100。在紅外線傳感器1安裝於空調機100的狀態下，步進電動機6和殼體5成為垂直。而且，在殼體5 的內部，紅外線傳感器1以俯角約24. 5度的角度朝下安裝。在此，聚光透鏡3是例如凸透鏡，由於在該聚光透鏡3中像發生反轉，所以以使分配給圖10中位於最上部的配光視場角Ila的受光元件加位於最下部、使分配給圖10中位於最下部的配光視場角Iih的受光元件池位於最上部的方式，將紅外線傳感器1安裝在空調機100中。即，如圖13所示。從聚光透鏡3的焦點20到多元件受光單元2的垂線22與多元件受光單元2的交點相對多元件受光單元的全長，位於下半部分的位置。圖14是紅外線傳感器1附近的立體圖。紅外線傳感器1通過步進電動機6在左右方向上在規定角度範圍內進行旋轉驅動(將這樣的旋轉驅動在此表現為移動)。例如，紅外線傳感器1如圖14所示，從右端端部(a)經由中央部(b)移動至左端端部(c)(用未塗黑的箭頭表示)。紅外線傳感器1如圖14所示在到左端端部(C)時逆向地反轉，從左端端部(C)經由中央部(b)移動至右端端部(a)(用塗黑的箭頭表示)。反覆該動作。紅外線傳感器1 一邊對房間的溫度檢測對象範圍進行左右掃描一邊檢測溫度檢測對象的溫度。另外，此處的左右是從空調機100側觀察時的左右。在此，敘述通過紅外線傳感器1獲取房間的壁、地面的熱圖像數據的獲取方法。另外，紅外線傳感器1等的控制是通過編入了規定的動作的微型計算機進行的。將編入了規定的動作的微型計算機定義為控制部。在以下的說明中，省略由控制部(編入了規定的動作的微型計算機)進行各個控制這樣的記載。在獲取房間的壁、地面的熱圖像數據的情況下，通過步進電動機6使紅外線傳感器1在左右方向上移動，針對步進電動機6的移動角度(紅外線傳感器1的旋轉驅動角度) 的每1. 6度，在各位置處使紅外線傳感器1停止規定時間(0. 1 0. 2秒)。在使紅外線傳感器1停止之後，等待規定時間(比0. 1 0. 2秒短的時間)，取入紅外線傳感器1的8個受光元件的檢測結果(熱圖像數據)。在結束取入紅外線傳感器1的檢測結果之後，再次使步進電動機6驅動(移動角度1. 6度)之後停止，通過同樣的動作，取入紅外線傳感器1的8個受光元件的檢測結果 (熱圖像數據)。反覆進行上述動作，根據左右方向94個部位的紅外線傳感器1的檢測結果，運算探測區域內的熱圖像數據。由於針對步進電動機6的移動角度的每1. 6度在94個部位處使紅外線傳感器1 停止而取入熱圖像數據，所以紅外線傳感器1的左右方向的移動範圍(在左右方向上旋轉驅動的角度範圍)是約150.4°。圖15示出基於在使例如圖11那樣的縱配光視場角的紅外線傳感器1在左右方向上移動約150. 4°的同時得到的檢測結果將主婦12抱著幼兒13的一個生活場景作為熱圖像數據進行運算而得到的結果。圖像的最上部的列是通過受光元件加探測到的遠方的數據，依次從上第2列是通過受光元件2b探測到的數據、圖像的最下部的列是通過受光元件池探測到的附近的數據。通過進行在每規定時間所獲取的熱圖像數據的差分，由此可以實現在室內居住空間內出現的人體的探測。圖15是在季節為冬天並且天氣為多雲的日子所獲取的熱圖像數據。因此，窗14 的溫度低至10 15°C。主婦12和幼兒13的溫度最高。特別是，主婦12和幼兒13的上半身的溫度是26 30°C。這樣，通過使紅外線傳感器1在左右方向上移動，可以獲取例如房間的各部的溫度信息。圖16是對圖11進一步詳細地進行數值化而得到的圖。縱軸表示高度、橫軸表示距空調機100的設置壁面的距離。圖16示出將空調機100安裝於距房間的地面ail的高度的狀態下8個受光元件縱向排列成一列的紅外線傳感器1的縱剖面中的縱配光視場角。圖16示出的角度 。是1個受光元件的縱配光視場角。因此，通過8個受光元件，紅外線傳感器視場角成為56°。另外，圖16的角度37. 5°表示沒有進入到紅外線傳感器1的縱視場區域中的區域的從安裝了空調機100的壁的角度。如果紅外線傳感器1的俯角是0°，則該角度成為 90° -4(水平以下的受光元件的數量)X7° (1個受光元件的縱配光視場角)=62°。本實施方式的紅外線傳感器1的俯角是對.5°，所以成為62° -24.5° =37.5°。圖17是示出紅外線傳感器1可探測的地面部分距空調機100的距離的圖。通過與各受光元件加 池對應的配光視場角Ila llh，可探測的地面部分距空調機100的距離如圖17所示。圖18是示出紅外線傳感器1的縱剖面中的縱配光視場角，並配置了就座人體模型 15的圖。在圖18中，在與圖16相同的條件下，在距空調機設置壁面的距離為lm、3m、6m的距離位置，示出了大人的就座人體模型15。將大人的就座人體模型15的頭部位置用1 表現，將軀體位置用1 表現。在希望探測距空調機的安設位置就座於例如Im的被試驗者時，以配光視場角 llh、llg、llf探測。另一方面，在希望探測就座於遠方的例如6m的被試驗者時，以配光視場角IlbUlc探測。在該情況下，在紅外線傳感器的特性上，探測距離越延長，傳感器元件單體的視場範圍越寬，所以有如下趨勢相對傳感器探測區域面積的被試驗者的佔有面積比例變低，更難以探測。為了對在室內起居室生活的用戶進行探測，不言而喻需要大幅改善傳感器的靈敏度特性，但如果用非常高價的部件來構成就沒有意義。例如，為了通過具有圖10的配光視場角的紅外線傳感器來探測圖18所示的6m位置的就座人體，需要大幅改善配光視場角IlbUlc的SN(信號/噪聲)比。這意味著提高受光元件整體的靈敏度，存在成本提高等大的課題。為了克服該課題，原樣地挪用金屬罐4和聚光透鏡3，將多元件受光單元2的位置錯開而配置，以使將比空調機100的安裝位置遠方的就座人體進行探測的上部的配光視場角、例如Ila Ild的SN(信號/噪聲)比變得最有效。S卩，如圖4所示，以如下方式配置多元件受光單元2 從被聚光的光的強度最強的位置(即聚光透鏡3的焦點)到多元件受光單元2的垂線與多元件受光單元2的交點位於與配光視場角Ila Ild分別對應的受光元件加 2d之間。換言之，設置於空調機100中的紅外線傳感器1的多元件受光單元2以如下方式配置從聚光透鏡3的焦點到多元件受光單元2的垂線與多元件受光單元2的交點相對多元件受光單元2的全長位於下半部分的位置。通過如上方式提高縱向配置的多元件受光單元2的下半部分的檢測靈敏度，可以得到遠方探測優良的特性。如果進一步限定，則是將多元件受光單元2的位置錯開而配置，以使對探測距離 6m的就座人體進行探測的配光視場角IlbUlc的SN(信號/噪聲)比成為最有效。S卩，如圖4所示，以如下方式配置多元件受光單元2 使與配光視場角IlbUlc分別對應的受光元件2b、2c的中間位置成為從被聚光的光的強度最強的位置即聚光透鏡3的焦點到多元件受光單元2的垂線與多元件受光單元2的交點位置。換言之，設置於空調機100中的紅外線傳感器1的多元件受光單元2以如下方式配置從聚光透鏡3的焦點到多元件受光單元2的垂線與多元件受光單元2的交點相對多元件受光單元2的全長位於下部1/5的位置。通過該配置，得到圖6所示的受光元件加 池的每一個的紅外線入射靈敏度特性。同樣地得到圖9所示的受光元件加 池的每一個的SN(信號/噪聲)比特性。圖19是示出紅外線傳感器1的配光靈敏度特性的圖。在配光視場角Ila Ilh 的圖上，補記了多元件受光單元2即受光元件加 池的受光靈敏度25。通過使紅外線傳感器1的受光元件加 池的排列錯開，實現探測距離擴大和搭載於空調機中的人感傳感器所需的人探測功能的最佳化，可以實現廣大區域的起居室內的探測精度大幅改善和舒適性。具體而言，紅外線傳感器1在距空調機100的安裝位置6m的距離處探測Im高度的就座人體優良。通過使多元件受光單元2的位置錯開，相反地近距離側的元件靈敏度降低。但是， 如從圖18的配光特性也可知，對近距離Im時的就座人體進行探測的受光元件配光角可以通過配光覆蓋至Ilf llh。即，檢測被試驗者熱源的配光視場角的數量或者通過近距離下的傳感器配光中的被試驗者熱源的面積佔有率大幅提高，從而可以充分地補償由於配置偏差引起的近距離元件的SN(信號/噪聲)劣化量，所以不會產生問題，也不會探測解析度變粗。接下來，敘述通過公式求出與任意的距離D的就座人體的探測對應的受光元件的方法。圖20是示出紅外線傳感器1的縱剖面中的縱配光視場角，並用記號常數一般化了的圖。如圖20所示，如果將紅外線傳感器1的俯角設為δ、將每1個受光元件的縱配光角設為θ、將空調機100即紅外線傳感器1的安裝高度設為h、將形成多元件受光單元2的
10受光元件的數量設為N，則不進入到紅外線傳感器1的縱視場區域中的區域的角度η成為下式。n = 90" δ -NX θ +2(° )而且，縱向排列的受光元件的上數第n個受光元件可探測的距空調機100即紅外線傳感器1的安裝位置的地面部分的水平距離D成為下式。D = hXtan( n+nX θ ) (m)例如，上述第3個受光元件2f的配光Ilf可探測的距空調機的距離D是3. 26m,與圖17的表的值一致。據此，為了求出與任意的距離D的就座人體的腳底附近的探測對應的上數第n個受光元件，成為下式，n = (tarTHD + ti)-η) + θ對通過該計算得到的n的值在小數點第1位進行四捨五入而設成整數的數值為可以對就座人體的腳底附近進行探測的上數第n個受光元件。接下來，如果為了求出與任意的距離D的就座人體的頭部附近的探測對應的上數第m個受光元件，將就座人體的身長設為L，則成為下式，m = (tarT1 +(h-L))_ η) + θ對通過該計算得到的m的值在小數點第1位進行四捨五入而設成整數的數值為可以對就座人體的頭部附近進行探測的上數第m個受光元件。S卩，為了探測任意的距離D的就座人體，需要縱向排列的受光元件的上數第n個 第m個受光元件。換言之，成為縱向排列的受光元件的下數第(N-m)個 第(N-n)個受光元件，如果用相對多元件受光單元2的全長的比例來表示，則成為下式。(N-m) +N 至(N_n) +N通過本實施方式，為了改善遠方被試驗者的探測精度，無需新開發紅外線傳感器1 的受光元件，可以通過已有的元件來改善遠方靈敏度。另外，為了改善遠方被試驗者的探測精度、即傳感器SN(信號/噪聲)比，無需使用紅外線透過特性高且價格非常高的矽濾色片，可以採用廉價且具有通用性的聚乙烯材質的濾色片。由此，具有降低成本的顯著的效果。進而，通過本實施方式，提高遠方探測元件的SN(信號/噪聲)比意味著針對利用通過使傳感器掃描而生成的熱圖像的差分來運算的人體探測軟體算法中的軟體閾值具有餘量，意味著還可以進一步提高放大率。另外，對於人體探測軟體算法，在日本特開2010-91253中示出。實施方式2.圖21是示出受光元件是10個元件的情況的紅外線傳感器1的縱剖面中的縱配光視場角的圖。圖21示出例如受光元件是10個、俯角是24. 5°、每1個受光元件的縱配光角是 6°的情況的紅外線傳感器1的縱剖面中的縱配光視場角。在該情況下，如果希望提高6m的距離的就座人體的檢測靈敏度，則需要提高配光視場角54b 5 的檢測靈敏度。
11
圖22是示出紅外線傳感器1的構造的剖面圖、圖23是示出紅外線傳感器1的紅外線檢測靈敏度分布的圖、圖M是示出紅外線傳感器1的SN(信號/噪聲比)比特性的圖。為了提高配光視場角54b 5 的檢測靈敏度，如圖22所示，在將受光元件5 52j排列成1列的多元件受光單元52的全長約1/5的位置處配置聚光透鏡3的中心。通過該配置，得到圖23所示的受光元件5 52j的每一個的紅外線入射靈敏度特性。同樣地，得到圖M所示的受光元件5 52j的每一個的SN(信號/噪聲)比特性。圖25是示出紅外線傳感器1的配光靈敏度特性的圖。圖25示出在配光視場角 54a 54j的圖上補記了多元件受光單元52、即受光元件5 52j的受光靈敏度55的配光靈敏度特性。實施方式3.圖沈是示出在聚光透鏡3中使用了例如片凸透鏡時的紅外線傳感器1的構造的剖面圖。如圖26那樣，聚光透鏡3既可以是片凸透鏡，也可以是其他形狀。實施方式4.圖27是示出聚光透鏡3的焦點20偏心時的紅外線傳感器1的構造的剖面圖。如圖27那樣，聚光透鏡3的焦點也可以從聚光透鏡3的中心偏心。如果聚光透鏡3的焦點處於期望的位置，則還可以使從聚光透鏡3的中心到多元件受光單元2的垂線與多元件受光單元2的交點和多元件受光單元2的中心一致。實施方式5.圖28是示出使探測遠方的受光元件的縱配光視場角變窄並使探測附近的受光元件的縱配光視場角變寬了的情況的紅外線傳感器ι的受光元件加 池與各縱配光視場角 Ila Ilh的位置關係的圖。圖四是示出使探測遠方的受光元件的縱配光視場角變窄並使探測附近的受光元件的縱配光視場角變寬了的情況的紅外線傳感器1的縱剖面中的縱配光視場角，並配置了就座人體模型15的圖。如圖觀，在縱向排列成一列的受光元件之中，使下部的受光元件的縱配光視場角變窄，隨著接近上部，使受光元件的縱配光視場角變寬。即，使探測遠方的受光元件的縱配光視場角變窄，使探測附近的受光元件的縱配光視場角變寬。在圖觀中，探測最遠方的受光元件加的縱配光視場角Ila最窄，隨著接近附近， 縱配光視場角變寬，探測最附近的受光元件池的縱配光視場角iih最寬。通過該結構，可以增加從空調機的安設位置探測遠方的受光元件的數量，進一步改善遠方的檢測靈敏度。例如，如圖四所示，在希望探測就座於距空調機的安設位置Im的被試驗者時，通過配光視場角IlhUlg進行探測。另一方面，在希望探測就座於遠方的例如6m的被試驗者時，通過配光視場角llb、llc、lld、lle、llf進行探測，探測遠方的受光元件的數量增加，遠
方探測靈敏度進一步提高。
權利要求
1.一種紅外線傳感器，其特徵在於，具備多元件受光單元，多個受光元件在直線上配置成一列；以及一個聚光透鏡，所述多元件受光單元配置在接收通過了所述聚光透鏡的紅外線的位置，接收通過了所述聚光透鏡的紅外線的強度分布的峰值的位置從所述多元件受光單元的中心偏移。
2.根據權利要求1所述的紅外線傳感器，其特徵在於，從所述聚光透鏡的焦點到所述多元件受光單元的垂線與所述多元件受光單元的交點從所述多元件受光單元的中心偏移。
3.—種空調機，其特徵在於，具備權利要求1所述的紅外線傳感器。
4.根據權利要求3所述的空調機，其特徵在於，所述空調機設置在屋內，形成所述多元件受光單元的多個受光元件相對屋內地面縱向配置。
5.根據權利要求4所述的空調機，其特徵在於，從所述聚光透鏡的焦點到所述多元件受光單元的垂線與所述多元件受光單元的交點相對所述多元件受光單元的全長，位於下半部分的位置。
6.根據權利要求4所述的空調機，其特徵在於，從所述聚光透鏡的焦點到所述多元件受光單元的垂線與所述多元件受光單元的交點相對所述多元件受光單元的全長，位於下部約1/5的位置。
7.根據權利要求4所述的空調機，其特徵在於，在將所述紅外線傳感器的俯角設為S、將每1個所述受光元件的配光角設為Θ、將所述紅外線傳感器的安裝高度設為h、將形成所述多元件受光單元的所述受光元件的數量設為N、將通過所述紅外線傳感器進行熱檢測的對象物的高度設為L、將通過所述紅外線傳感器進行熱檢測的對象物與所述紅外線傳感器的水平距離設為D時，從所述聚光透鏡的焦點到所述多元件受光單元的垂線與所述多元件受光單元的交點相對所述多元件受光單元的全長，處於下部的(N-m)+N (N-n)+N的範圍，其中，η是對n= (tan"1 (D^h) - (90-δ-NX θ +2))+ θ的計算值的小數點第1位進行四捨五入而得到的整數，m是對m= (tan"1 (D^ (h-L)) - (90-δ-NX θ +2))+ θ的計算值的小數點第1位進行四捨五入而得到的整數，而且，所述紅外線傳感器的俯角是指，所述紅外線傳感器相對水平線的安裝角度，所述每1個受光元件的配光角是指，每1個所述受光元件能探測的縱向的角度。
8.根據權利要求4所述的空調機，其特徵在於，所述多元件受光單元的下部的受光元件的配光角比上部的受光元件的配光角窄。
9.根據權利要求4所述的空調機，其特徵在於，通過所述紅外線傳感器進行人體的位置探測。
全文摘要
本發明公開了紅外線傳感器和空調機。無需花費新受光元件開發等開發成本就提供提高了期望的位置的溫度探測靈敏度的紅外線傳感器。特別是在具備於空調機中時，提供從空調機安裝位置位於遠方的熱探測靈敏度優良的紅外線傳感器。在具備多個受光元件(2a～2h)在直線上配置成一列的多元件受光單元(2)和聚光透鏡(3)的紅外線傳感器(1)中，使接收通過了聚光透鏡(3)的紅外線的強度分布的峰值的位置從多元件受光單元(2)的中心位置偏移而對準到期望的受光元件位置。特別是在具備於空調機中時，使接收紅外線的強度分布的峰值的位置對準到在從空調機安裝位置位於遠方的熱探測中所使用的受光元件的位置。
文檔編號F24F11/02GK102346073SQ20111011003
公開日2012年2月8日 申請日期2011年4月29日 優先權日2010年7月26日
發明者吉川利彰, 松本崇 申請人:三菱電機株式會社