(57)【要約】【課題】少ない出力階調度を持つ場合にも高精度なＡ／Ｄ変換を行い、適切な出力を得る。【解決手段】遠赤外領域に感度を有する複数のセンサセルを有し、センサセルが受けたエネルギーに対応するアナログ信号を出力するセンサセル群１１と；センサセル群１１の出力信号を、設定された入力電圧範囲においてＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部２５と；Ａ／Ｄ変換部２５からの出力信号に基づきＡ／Ｄ変換部の入力電圧範囲を設定する設定手段とを具備する。【選択図】図１
2011147036.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
遠赤外領域に感度を有する複数のセンサセルを有し、センサセルが受けたエネルギーに対応するアナログ信号を出力するセンサ部と；
センサ部の出力信号を、設定された入力電圧範囲においてＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部と；
Ａ／Ｄ変換部からの出力信号に基づきＡ／Ｄ変換部の入力電圧範囲を設定する設定手段と
を具備することを特徴とするセンサ装置。
【請求項２】
設定手段は、少なくともセンサ装置の動作開始時を含む所定のときに、Ａ／Ｄ変換部からの出力信号を受け、この出力信号に基づきＡ／Ｄ変換部の入力電圧範囲を更新設定することを特徴とする請求項１に記載のセンサ装置。
【請求項３】
Ａ／Ｄ変換部の出力信号からアナログの実電圧値を求める実電圧取得手段と；
求められた実電圧値に基づく制御信号を電気機器へ与える制御手段と
を具備することを特徴とする請求項１または２に記載のセンサ装置。
【請求項４】
請求項３に記載のセンサ装置と；
電気負荷と、センサ装置の制御手段から制御信号を受けて電気負荷の電力制御を行う電力制御部とを備える電気機器と
を具備することを特徴とする電力制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、遠赤外領域に感度を有する複数のセンサセルを有するセンサ装置及び、このセンサ装置を用いて構成した電力制御システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のセンサ装置を用いたシステムにおいては、センサ装置から得られる信号を画像信号として扱い、フレーム間差分やラベリングなどの複雑な画像処理を行うものが殆どであった（特許文献１参照）。従って、用いられるセンサ装置の出力階調度（ビット数）が多いものが用いられている。このため、センサ装置は高度な機能を有し価格も高くなるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開９−４２９２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記のようなセンサ装置の現状に鑑みてなされたもので、その目的は、少ない出力階調度を持つ場合にも高精度なＡ／Ｄ変換を行い、適切な出力を得ることができるセンサ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係るセンサ装置は、遠赤外領域に感度を有する複数のセンサセルを有し、センサセルが受けたエネルギーに対応するアナログ信号を出力するセンサ部と；センサ部の出力信号を、設定された入力電圧範囲においてＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部と；Ａ／Ｄ変換部からの出力信号に基づきＡ／Ｄ変換部の入力電圧範囲を設定する設定手段とを具備することを特徴とする。
【０００６】
設定するＡ／Ｄ変換部の入力電圧範囲は、その上限値と下限値により設定することができる。設定手段としては、プロセッサなどの演算処理手段と、この演算処理手段による制御のもとでＡ／Ｄ変換部へ入力電圧範囲に係る信号を与えるＤ／Ａ変換器とを用いることができる。
【０００７】
本発明に係るセンサ装置では、設定手段は、少なくともセンサ装置の動作開始時を含む所定のときに、Ａ／Ｄ変換部からの出力信号を受け、この出力信号に基づきＡ／Ｄ変換部の入力電圧範囲を更新設定することを特徴とする。
【０００８】
所定のときとしては、初期の設定から所定時間毎や、所定時刻の度を選択することができる。温度や湿度を検出するセンサを用いて、このセンサの出力に応じて更新設定するようにしても良く、温度は当該センサ装置が検出したものであっても良い。また、当該センサ装置が検出した信号によりトレンドを監視し、上昇傾向や下降傾向が所定時間以上続くような場合に、更新設定を行うようにしても良い。
【０００９】
本発明に係るセンサ装置は、Ａ／Ｄ変換部の出力信号からアナログの実電圧値を求める実電圧取得手段と；求められた実電圧値に基づく制御信号を電気機器へ与える制御手段とを具備することを特徴とする。
【００１０】
アナログの実電圧値を求める場合には、センサ装置の入力上限電圧と入力下限電圧と設定されている入力電圧範囲の上限値及び下限値とを用いることになる。求められた実電圧値に基づく制御信号には、求められた実電圧値そのもの或いは実電圧値を加工してオンオフ制御する信号等を含む。
【００１１】
本発明に係る電力制御システムは、請求項３に記載のセンサ装置と；電気負荷と、センサ装置の制御手段から制御信号を受けて電気負荷の電力制御を行う電力制御部とを備える電気機器とを具備することを特徴とする。電気負荷は照明負荷を含むもので、電力消費を行う全ての機器を含む。請求項３に記載のセンサ装置と電気器とは一体に構成されたものでも別体に構成されたものでも良い。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように本発明に係るセンサ装置によれば、Ａ／Ｄ変換部からの出力信号に基づきＡ／Ｄ変換部の入力電圧範囲を設定するので、この設定された入力電圧範囲をＡ／Ｄ変換の階調度により区分することになり、無駄なく高精度で適切なＡ／Ｄ変換出力を得ることができる。
【００１３】
また、本発明に係るセンサ装置によれば、少なくともセンサ装置の動作開始時を含む所定のときに、Ａ／Ｄ変換部からの出力信号を受け、この出力信号に基づきＡ／Ｄ変換部の入力電圧範囲を更新設定するので、状態変化により実際に入力する入力電圧範囲が変化しても適切に対応することができ、高精度で適切なＡ／Ｄ変換出力を得ることができる。
【００１４】
また、本発明に係るセンサ装置によれば、Ａ／Ｄ変換部の出力信号からアナログの実電圧値を求め、求められた実電圧値に基づく制御信号を電気機器へ与えるので、画像処理などの複雑で高度な処理を行うことなく、電気機器と組み合わせて適切な制御を行うことができる。
【００１５】
更に、本発明に係る電力制御システムは、Ａ／Ｄ変換部の出力信号からアナログの実電圧値を求め、求められた実電圧値に基づく制御信号を電気機器へ与えるセンサ装置を備えており、画像処理などの複雑で高度な処理を行うことなく、適切な電力制御がなされるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るセンサ装置の構成図。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るセンサ装置による動作を説明するためのフローチャート。
【図３】本発明の第２の実施形態に係るセンサ装置による動作を説明するためのフローチャート。
【図４】本発明の第３の実施形態に係るセンサ装置の要部構成図。
【図５】本発明の第３の実施形態に係るセンサ装置の動作説明図。
【図６】本発明の実施形態に係る電力制御システムの構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して本発明に係るセンサ装置及び電力制御システムの実施例を説明する。各図において同一の構成要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。図１には、第１の実施形態に係るセンサ装置１のブロック図が示されている。センサ装置１は、遠赤外領域に感度を有する複数のセンサセルがマトリックス状やハニカム構造状に配列されたセンサ部を構成するセンサセル群１１を有している。このセンサセル群１１の入力面側には、レンズやフィルタなどの光学手段１０が設けられている。
【００１８】
センサ装置１には、センサ装置１を制御するためのＣＰＵにより構成される演算処理手段２０が備えられている。演算処理手段２０はバス２１に接続されており、このバス２１には演算処理手段２０以外に、駆動信号生成手段２２、メモリ素子２３、Ｄ／Ａ変換部２４及びＡ／Ｄ変換部２５が接続されている。
【００１９】
センサセル群１１には、駆動信号生成手段２２から制御信号を受けてセンサセル群１１を駆動するためのパルス列を出力するセンサ駆動手段１２、１３が接続されている。更にセンサセル群１１には、上記駆動の結果、センサセル群１１から信号を出力させるためのセンサ信号出力手段１４が接続されている。
【００２０】
センサ信号出力手段１４の出力信号は増幅手段１５により増幅されてサンプリングホールド回路１６に送られて保持され、更に、サンプリングホールド回路１６からＡ／Ｄ変換部２５へ送出される構成となっている。
【００２１】
上記の構成に係るセンサ装置１においては、次の通りに動作が行われる。演算処理手段２０の制御により駆動信号生成手段２２がセンサ駆動手段１２、１３へ制御信号を送り、駆動用のパルスを出力させる。
【００２２】
センサ駆動手段１２、１３から駆動用のパルス列を受けたセンサセル群１１の各センサセルは順次に駆動されて入力面側から到来する遠赤外の放射エネルギーに応じた信号を出力し、この信号がセンサ信号出力手段１４により取り出されて各センサセル毎の信号が順次に増幅手段１５へ出力される。
【００２３】
増幅手段１５では到来する信号の増幅が行われ、サンプリングホールド回路１６へ送られて、サンプリングホールド回路１６において信号の保持がなされる。サンプリングホールド回路１６の出力信号（電圧）はＡ／Ｄ変換部２５によりセンサセル毎の離散的電圧値にディジタル変換されて、演算処理手段２０の制御下においてメモリ素子２３に格納される。
【００２４】
ここで、Ａ／Ｄ変換部２５は、外部から電圧を供給することにより入力電圧範囲を設定可能となっており、本実施例では、演算処理手段２０から与えられる上限値と下限値の電圧情報を受けてアナログの入力範囲電圧を設定するＤ／Ａ変換部２４が用いられている。
【００２５】
本実施形態においては、センサ装置１の電源が投入された場合に、演算処理手段２０及びＤ／Ａ変換部２４は、Ａ／Ｄ変換部２５からの出力信号に基づきＡ／Ｄ変換部２５の入力電圧範囲を設定する設定手段として機能する。具体的には図２に示すフローチャートに従って動作するので、これを説明する。まず、処理を開始し、このセンサ装置１の電源電圧に応じた電圧（最大入力レンジとなる電圧）の設定をＤ／Ａ変換部２４に指示する（Ｓ１１）。
【００２６】
より詳細には、電源が単電源である場合には＋ＶDD（例えば、3.3V）とＶss＝ＧＮＤ（0V）とを与えるに指示を送り、両電源である場合には＋ＶDD（例えば、3.3V）と−Ｖss（例えば、-3.3V）とを与える指示を送る。これにより、Ａ／Ｄ変換部２５は最大限の入力レンジに設定され、センサセル群１１から到来する出力信号の電圧値が確実に入力レンジ内に収まることになる。
【００２７】
上記のようにＤ／Ａ変換部２４に指示を送ることによって、Ｄ／Ａ変換部２４から上記の上限値と下限値の電圧がＡ／Ｄ変換部２５へ与えられＡ／Ｄ変換部２５は最大限の入力レンジによる動作を開始する（Ｓ１２）。そして、センサセル群１１においては、入力面側から到来する遠赤外の放射エネルギーに応じた信号が検出され、前述の通りに処理されてＡ／Ｄ変換部２５の出力とされてメモリ素子２３に格納される（Ｓ１３）。
【００２８】
メモリ素子２３には、センサセル群１１の全センサセルの検出結果に応じてそれぞれの離散的電圧値（ディジタル値）が格納されるので、演算処理手段２０は、格納完了のときに上記離散的電圧値の最大値と最小値とを求める（Ｓ１４）。この処理を所定回繰り返し（Ｓ１４Ａ）、各回の最大値中の最大最大値と各回の最小値中の最小最小値とを求める（Ｓ１５）。
【００２９】
演算処理手段２０は、Ｄ／Ａ変換部２４へ上記最大最大値と最小最小値をＡ／Ｄ変換部２５へ設定するように指示を与える（Ｓ１６）。これを受けたＤ／Ａ変換部２４は、Ａ／Ｄ変換部２５に対して上記最大最大値と最小最小値を入力電圧範囲として設定する（Ｓ１７）。Ａ／Ｄ変換部２５は、設定された入力電圧範囲を当該Ａ／Ｄ変換の階調数で分割して入力電圧対応のディジタル信号を出力する処理を行う（Ｓ１８）。
【００３０】
例えば、単電源で＋3.3V,0Vで動作し、１６ビットのＡ／Ｄ変換部を例とすると、電源投入直後は3.3Vの範囲を１６ビットに変換するので、１ビット当たり50.4μVである。この状態で最大最大値と最小最小値を求めて入力電圧範囲が0.5V〜2.0Vまでの1.5Vが得られ、設定を行うと1.5Vの範囲を１６ビットに変換するので、１ビット当たり22.9μVとなり、分解能が上がり、変換精度が向上する。
【００３１】
次に第２の実施形態に係るセンサ装置を説明する。このセンサ装置１は、図１に示した構成を有し、センサ装置１の動作開始時以外に、自らが検出している遠赤外領域のエネルギー変化（基本的には、温度変化）のトレンドを監視して、所要の場合にＡ／Ｄ変換部２５の入力電圧範囲を更新設定する。この動作は図３に示すフローチャートに対応し、基本的には演算処理手段２０の動作により行われるので、これを説明する。
【００３２】
まず、演算処理手段２０は内蔵する時計を用いて所定時間（例えば、１０分）の経過を検出し（Ｓ２１）、現在のＡ／Ｄ変換部２５の出力を記憶し（Ｓ２２）、所定回の記憶データが蓄積されたかを検出する（Ｓ２３）。所定回の記憶データが蓄積されたときに、トレンドを解析し（Ｓ２４）、所定ビット以上の上昇傾向または下降傾向にあるかを検出する（Ｓ２５）。この結果、ステップＳ２５においてＮＯとなるとステップＳ２１へ戻って処理を続け、ステップＳ２５においてＹＥＳとなるとＡ／Ｄ変換部２５の入力電圧範囲を更新設定の処理を起動する（Ｓ２６）。これにより、図２に示したフローチャートに対応する処理が行われる。従って、温度変化があり周囲環境に変化があると、自動的にＡ／Ｄ変換部２５の入力電圧範囲が更新設定され、適切なＡ／Ｄ変換が確保される。
【００３３】
この第２の実施形態では、自らの検出データを用いたが、温度センサや湿度センサを別に設け、その出力をディジタル化して取得し、上記図３のフローチャートと同様の処理により自動的にＡ／Ｄ変換部２５の入力電圧範囲を更新設定する構成としても良い。また、上記の各構成と共に、或いは上記構成を用いずに、演算処理手段２０は内蔵する時計を用いて所定時間（例えば１時間）毎に自動的にＡ／Ｄ変換部２５の入力電圧範囲を更新設定する構成としても良い。
【００３４】
図４は、第３の実施形態に係るセンサ装置の演算処理手段２０Ａの構成を示すもので、この演算処理手段２０Ａの構成以外は図１に示したセンサ装置１の構成を有する。演算処理手段２０Ａは、実電圧取得手段３１と制御手段３２を備える。実電圧取得手段３１は、Ａ／Ｄ変換部２５の出力信号からアナログの実電圧値を求めるものである。
【００３５】
実電圧取得手段３１による処理を説明する。前述の通り、センサ装置の電源により＋ＶDDとＶssが定まっており、例えば、図５に示すように、＋ＶDDとＶss＝０Ｖであるとする。電源投入の当初の期間t0〜t1では、Ｄ／Ａ変換部２４によってＡ／Ｄ変換部２５に対して設定された入力電圧範囲は、上限値が＋ＶDDであり、下限値がＶss＝０Ｖである。その後の処理により、Ｄ／Ａ変換部２４によってＡ／Ｄ変換部２５に対して設定された入力電圧範囲は、上限値（最大最大値）がhigh0であり、下限値（最小最小値）がlow0として設定され、これが期間t1〜t2において用いられる。
【００３６】
期間t1〜t2においてＡ／Ｄ変換部２５の出力がVdとして得られたとき、v1＝high0とv3＝low0を用いると、v3≦Vd≦v1である。ここで、Vd＝v3であればＡ／Ｄ変換部２５の出力は０であり、Vd＝v1であればＡ／Ｄ変換部２５の出力はその階調を２Nビットとして、２N-1と表すことができる。
【００３７】
上記より、期間t0〜t1における分解能は、（ＶDD−Ｖss）／２Nであり、期間t1〜t2における分解能は、（v1−v3）／２Nである。期間t1〜t2においてＡ／Ｄ変換部２５により電圧Vdがａに変換されたとすると、次の（式１）によりアナログの実電圧値を求めることができる。
【００３８】
実電圧値＝low0×（ＶDD−Ｖss）／２N＋ａ×（v1−v3）／２N・・・（式１）
【００３９】
上記（式１）において、第１項はlow0をアナログ電圧v3とする式であり、第２項はlow0を０としたときのａ対応のアナログ電圧である。図５の期間t2〜t5において得られるＡ／Ｄ変換部２５によるディジタル値についても、v2＝high1とv4＝low1を用いて上記と同様にしてアナログ電圧を得ることができる。
【００４０】
図５における制御手段３２は、上記実電圧取得手段３１により求められた実電圧値に基づく制御信号を電気機器へ与えるものであり、制御信号は例えばポート３３から出力される。このような構成によって、電気機器と組み合わせて適切な制御を行うことができる。
【００４１】
図６には、電力制御システムの構成図が示されている。センサ装置１Ｂは、第３の実施形態の構成を有している。電気機器４０は、電気負荷４１と、センサ装置１Ｂの制御手段（図５の３２）から制御信号を受けて電気負荷４１の電力制御を行う電力制御部４２とを備える。
【００４２】
従って、センサ装置１Ｂから検出信号のディジタル信号に対応するアナログの実電圧値による制御信号が送られることから、電力制御部４２は電気負荷４１のオンオフや電力制御を行うことができ、センサ装置１Ｂにより人に対応する信号が検出されているときに必要な電力により照明や暖房冷房などを効率良く行うことが可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１０  光学手段
１１  センサセル群
１２、１３  センサ駆動手段
１４  センサ信号出力手段
１５  増幅手段
１６  サンプリングホールド回路
２０、２０Ａ  演算処理手段
２２  駆動信号生成手段
２３  メモリ素子
２４  Ｄ／Ａ変換部
２５  Ａ／Ｄ変換部
３１  実電圧取得手段
３２  制御手段
【図１】
2011147036.tif 000003
【図２】
2011147036.tif 000004
【図３】
2011147036.tif 000005
【図４】
2011147036.tif 000006
【図５】
2011147036.tif 000007
【図６】
2011147036.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成22年1月20日(2010.1.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
期間t1〜t2においてＡ／Ｄ変換部２５の出力がVdとして得られたとき、v1＝high0とv3＝low0を用いると、v3≦Vd≦v1である。ここで、Vd＝v3であればＡ／Ｄ変換部２５の出力は０であり、Vd＝v1であればＡ／Ｄ変換部２５の出力はその階調を２Nビットとして、２N−１と表すことができる。