(57)【要約】【課題】回路の小型化等により発生する寄生容量による誤動作を防止することができる赤外線検出回路を提供する。【解決手段】Ｉ／Ｖ変換回路２は、焦電素子１から出力される電流信号を電圧信号に変換し、電圧増幅回路３は、Ｉ／Ｖ変換回路２から出力される電圧信号を増幅し、比較器４は、電圧増幅回路３から出力される電圧信号の振幅を所定の閾値と比較し、出力回路５は、比較器４からの比較結果信号を基に検出信号を出力し、制御回路６は、Ｉ／Ｖ変換回路２、電圧増幅回路３及び比較器４のいずれかが制御回路６の制御信号に従って寄生容量７を通じてＩ／Ｖ変換回路２の入力部に入力された電荷の影響を除去するように、Ｉ／Ｖ変換回路２、電圧増幅回路３及び比較器４のいずれかの補正動作を制御する。【選択図】　図１
2004144691.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
焦電素子から出力される電流信号を電圧信号に変換する変換手段と、
前記変換手段から出力される電圧信号を増幅する増幅手段と、
前記増幅手段から出力される電圧信号の振幅を所定の閾値と比較する比較手段と、
前記比較手段の比較結果を基に検出信号を出力する出力手段と、
前記変換手段の入力側と前記出力手段の出力側との間に発生する寄生容量を通じて前記変換手段に入力される電荷による前記比較手段又は前記出力手段の出カへの影響を除去するように前記変換手段、前記増幅手段、前記比較手段のいずれかを制御する制御手段を備えることを特徴とする赤外線検出回路。
【請求項２】
前記制御手段は、前記増幅手段を制御するための制御信号を前記増幅手段に出力し、
前記増幅手段は、
増幅器、前記増幅器の反転入力端子にその出力側が接続された第１の容量、前記増幅器の反転入力端子と出力端子との間に接続された第２の容量、及び前記第２の容量に並列に接続された抵抗を含むハイパスフィルタと、
前記制御信号に応じて、前記比較手段又は前記出力手段の出力が切り替ったときに前記寄生容量による前記第１の容量の入力側の電位の変位量を検出し、この変位量を基に前記第１の容量の出力側に生じる電荷と等しい電荷を前記第１の容量の出力側に入力する補正回路とを含むことを特徴とする請求項１記載の赤外線検出回路。
【請求項３】
前記制御手段は、前記増幅手段を制御するための制御信号を前記増幅手段に出力し、
前記増幅手段は、
増幅器、前記増幅器の反転入力端子にその出力側が接続された第１の容量、前記増幅器の反転入力端子と出力端子との間に接続された第２の容量、及び前記第２の容量に並列に接続された抵抗を含むハイパスフィルタと、
前記制御信号に応じて、前記比較手段又は前記出力手段の出力が切り替ったときに前記寄生容量により前記第１の容量の出力側に生じる既知の電荷と等しい電荷を前記第１の容量の出力側に入力する補正回路とを含むことを特徴とする請求項１記載の赤外線検出回路。
【請求項４】
前記制御手段は、前記変換手段を制御するための制御信号を前記変換手段に出力し、
前記変換手段は、
前記焦電素子から出力される電流信号を電圧信号に変換するＩ／Ｖ変換回路と、
前記制御信号に応じて、前記比較手段又は前記出力手段の出力が切り替ったときに前記寄生容量により前記Ｉ／Ｖ変換回路の入力部に入力される既知の電荷と等しい電荷を前記Ｉ／Ｖ変換回路の入力部に入力する補正回路とを含むことを特徴とする請求項１記載の赤外線検出回路。
【請求項５】
前記制御手段は、前記比較手段を制御するための制御信号を前記比較手段に出力し、
前記比較手段は、前記制御信号に応じて、自身の出力又は前記出力手段の出力が切り替ったときに比較動作に用いるウインドウ電圧をシフトさせることを特徴とする請求項１記載の赤外線検出回路。
【請求項６】
前記変換手段は、
前記焦電素子から出力される電流信号を電圧信号に変換するＩ／Ｖ変換回路と、
前記Ｉ／Ｖ変換回路の入力部に設けられたスイッチ手段とを含み、
前記制御手段は、前記比較手段の出力が切り替ったときに前記スイッチをオフすることを特徴とする請求項１記載の赤外線検出回路。
【請求項７】
前記変換手段又は前記増幅手段は、所定のノードを急速に充電するスタートアップ回路を含み、
前記制御手段は、前記比較手段又は前記出力手段の出力が切り替ったときに前記スタートアップ回路を動作させることを特徴とする請求項１記載の赤外線検出回路。
【請求項８】
前記制御手段は、前記比較手段又は前記出力手段の出力が切り替ったときに前記増幅手段の利得を低下させることを特徴とする請求項１記載の赤外線検出回路。
【請求項９】
前記出力手段は、前記検出信号として一定時間幅のパルスを出力することを特徴とする請求項８記載の赤外線検出回路。
【請求項１０】
前記出力手段は、前記一定時間幅のパルスを出力した後に一定期間パルスを出力しない無出力期間を有することを特徴とする請求項９記載の赤外線検出回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、焦電素子を用いて赤外線を検出する赤外線検出回路に関し、特に、焦電素子を用いて人体や動物から輻射される赤外線エネルギーを検出し、人体や動物の存在及び移動の検知を行う赤外線検出回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
焦電素子を用いた従来の赤外線検出回路としては、チャタリングノイズ等の影響を受けて誤った出力を行うことを防止するため、焦電素子からの出力と予め定めた閾値とを比較判別して検知信号を出力する際、検知信号の出力を所定時間にわたって遅延させる赤外線検出装置がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、焦電素子を用いた他の従来の赤外線検出回路としては、以下のものがある。図２６は従来の赤外線検出回路の構成を示すブロック図であり、図２７は図２６に示す従来の赤外検出回路の各部における通常の動作波形を示す波形図である。
【０００４】
赤外線の検出部としては、焦電素子が広く利用されており、図２６に示す赤外線検出回路では、レンズ系等を用いて検知エリア内からの赤外線を焦電素子１０１に集め、集められた赤外線量の変化に応じた電流（図２７の（ａ）に示すＳＩＮ波形）が焦電素子１０１から出力される。焦電素子１０１から出力された電流は、Ｉ／Ｖ変換回路１０２により電圧（図２７の（ｂ）に示すＳＯＵＴ波形）に変換され、この後、電圧増幅回路１０３により増幅される（図２７の（ｃ）に示すＶＯＵＴ波形）。比較器１０４は、電圧増幅回路１０３により増幅された出力が予め定められた上限閾値ＶＨ１を越えるか又は下限閾値ＶＬ１を下回った場合にデジタル信号を出力する。このとき、出力回路１０５は、比較器１０４からの出力信号を受け、検知エリア内に人体が存在・移動するとして発報信号（図２７の（ｄ）に示すＯＵＴ波形）を出力する。なお、出力回路１０５では、ノイズによる誤報を防ぐため、パルス幅が一定の幅より狭い場合は出力をしない機能や、Ｉ／Ｖ変換回路１０２から比較器１０４までの各回路の電源電圧と発報信号の電源電圧とが異なる場合に電源電圧を変換するレベルシフトの機能を有する場合もある。
【０００５】
上記のように構成された従来の赤外線検出回路における周波数特性は、人体の動きに合わせて設定されており、電圧増幅回路１０３には、１Ｈｚ付近を中心周波数とするバンドパスフィルタが付加されている。これにより、人体に対する感度を上げることが可能になるとともに、人体の移動に関係しない帯域の信号により誤動作が生じることを防止することができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−１３２６３号公報　（第２−３頁、図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来の赤外線検出回路では、焦電素子１０１の出力電流は非常に微弱であるため、数ｆＡ〜数十ｆＡの電流変化を検出する必要があり、Ｉ／Ｖ変換回路１０２の入力ラインのインピーダンスが非常に高くなる。このような従来の赤外線検出回路を小型化する場合、赤外線検出回路の入力側であるＩ／Ｖ変換回路１０２の入力ラインと、赤外線検出回路の出力側である出力回路１０５の出力ラインとの間の距離が物理的に接近するため、出力回路１０５との間に寄生容量１０７が発生し、この寄生容量１０７により容量結合する場合がある。例えば、寄生容量値が１ｆＦであり、出力回路１０５の出力が５Ｖ振幅で切り替えられるとすると、５ｆＣ（＝１ｆＦ×５Ｖ）の電荷がＩ／Ｖ変換回路１０２の入力部に入力されることになり、以下のようにして誤動作を生じる場合がある。
【０００８】
図２８は、容量結合がある場合の図２６に示す従来の赤外検出回路の各部における動作波形を示す波形図である。まず、時刻ｔ１において、出力回路１０５の出力（図２８の（ｄ）に示すＯＵＴ波形）が立ち上がると、寄生容量１０７を介してＩ／Ｖ変換回路１０２の入力部に正の電荷が入力され、Ｉ／Ｖ変換回路１０２の出力がステップ変動を起こす（図２８の（ｂ）に示すＳＯＵＴ波形）。図２８に示す例では、負の方向にステップ変動が発生し、このステップ変動が電圧増幅回路１０３の出力に変動を及ぼす（図２８の（ｃ）に示すＶＯＵＴ波形）。ここでは、電圧増幅回路１０３の入力と出力間の位相を非反転としているので、負の方向に変動させ、これは元の動作を強める方向に作用している。このとき、電圧増幅回路１０３は１Ｈｚ付近を中心周波数とするバンドパスフィルタの特性を持っているので、ステップ変動する入力に対して出力は１Ｈｚ付近の時定数で変動する。
【０００９】
次に、時刻ｔ２において、出力回路１０５の出力が立ち下がると、今度は負の電荷がＩ／Ｖ変換回路１０２の入力部に入力され、Ｉ／Ｖ変換回路１０２の出力は正の方向にステップ変動し、それにより電圧増幅回路１０３の出力を正の方向に変動させようとする。この場合も、元の動作を強める方向に作用している。
【００１０】
次に、時刻ｔ３において、再び出力回路１０５の出力が立ち上がると、時刻ｔ１の場合と同様にして電圧増幅回路１０３の出力を負の方向に変動させようとするが、これは元の動作を弱める方向に作用している。
【００１１】
次に、時刻ｔ４において、出力回路１０５の出力が立ち下がると、時刻ｔ３の場合と同様に電圧増幅回路１０３の出力を正の方向に変動させようとする。この場合も、元の動作を弱める方向に作用しているが、もともと負の方向に変動していたのが正の方向に反転して変動するため、比較器１０４における上限閾値ＶＨ１を跨いで変動する。このため、再び出力回路１０５の出力が立ち上がり、この変動を何度か繰り返した後に、待機時の動作点に向かって下降してくるが、寄生容量１０７による容量結合が大きいと、待機時の動作点を通り越して下限閾値ＶＬ１を越えて下降してしまう。そして、時刻ｔ１と同じ動作が起こり、以上の一連の動作を繰り返してしまうという誤動作が生じることになる。
【００１２】
本発明は、上述のような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、回路の小型化等により発生する寄生容量による誤動作を防止することができる赤外線検出回路を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る赤外線検出回路は、焦電素子から出力される電流信号を電圧信号に変換する変換手段と、変換手段から出力される電圧信号を増幅する増幅手段と、増幅手段から出力される電圧信号の振幅を所定の閾値と比較する比較手段と、比較手段の比較結果を基に検出信号を出力する出力手段と、変換手段の入力側と出力手段の出力側との間に発生する寄生容量を通じて変換手段に入力される電荷による比較手段又は出力手段の出カへの影響を除去するように変換手段、増幅手段、比較手段のいずれかを制御する制御手段を備えるものである。
【００１４】
本発明に係る赤外線検出回路においては、変換手段の入力側と出力手段の出力側との間に発生する寄生容量を通じて変換手段に入力される電荷による比較手段又は出力手段の出カへの影響を除去するように変換手段、増幅手段、比較手段のいずれかを制御しているので、回路の小型化等により変換手段の入力側と出力手段の出力側との間に発生する寄生容量による誤動作を防止することができ、信頼性の高い赤外線検出回路を提供することができる。
【００１５】
制御手段は、増幅手段を制御するための制御信号を増幅手段に出力し、増幅手段は、増幅器、増幅器の反転入力端子にその出力側が接続された第１の容量、増幅器の反転入力端子と出力端子との間に接続された第２の容量、及び第２の容量に並列に接続された抵抗を含むハイパスフィルタと、制御信号に応じて、比較手段又は出力手段の出力が切り替ったときに寄生容量による第１の容量の入力側の電位の変位量を検出し、この変位量を基に第１の容量の出力側に生じる電荷と等しい電荷を第１の容量の出力側に入力する補正回路とを含むことが好ましい。
【００１６】
この場合、比較手段又は出力手段の出力が切り替ったときに寄生容量による第１の容量の入力側の電位の変位量を検出し、この変位量を基に第１の容量の出力側に生じる電荷と等しい電荷を第１の容量の出力側に入力しているので、寄生容量の大きさ、すなわち容量結合の強さが未知であったり、容量結合の強さが異なる場合でも、蓄積された電荷を打ち消すことができ、赤外線検出回路の誤動作を防止することができる。
【００１７】
制御手段は、増幅手段を制御するための制御信号を増幅手段に出力し、増幅手段は、増幅器、増幅器の反転入力端子にその出力側が接続された第１の容量、増幅器の反転入力端子と出力端子との間に接続された第２の容量、及び第２の容量に並列に接続された抵抗を含むハイパスフィルタと、制御信号に応じて、比較手段又は出力手段の出力が切り替ったときに寄生容量により第１の容量の出力側に生じる既知の電荷と等しい電荷を第１の容量の出力側に入力する補正回路とを含むようにしてもよい。
【００１８】
この場合、寄生容量による第１の容量の入力側に生じる電圧変動値を予め測定しておき、この電圧変動値から求めた既知の電荷と等しい電荷を第１の容量の出力側に入力しているので、小規模の回路により補正回路を構成することができるとともに、寄生容量による変動分のみを補正しているので、焦電素子から入力される本来の信号に対する信号処理に影響を与えることがない。
【００１９】
制御手段は、変換手段を制御するための制御信号を変換手段に出力し、変換手段は、焦電素子から出力される電流信号を電圧信号に変換するＩ／Ｖ変換回路と、制御信号に応じて、比較手段又は出力手段の出力が切り替ったときに寄生容量によりＩ／Ｖ変換回路の入力部に入力される既知の電荷と等しい電荷をＩ／Ｖ変換回路の入力部に入力する補正回路とを含むようにしてもよい。
【００２０】
この場合、寄生容量によるＩ／Ｖ変換回路の入力部に生じる電圧変動値を予め測定しておき、この電圧変動値から求めた既知の電荷と等しい電荷をＩ／Ｖ変換回路の入力部に入力しているので、小規模の回路により補正回路を構成することができるとともに、寄生容量による変動分のみを補正しているので、焦電素子から入力される本来の信号に対する信号処理に影響を与えることがなく、また、赤外線検出回路の入力部分で補正を行っているので、赤外線検出回路の内部に変動を及ぼすことがほとんどない。
【００２１】
制御手段は、比較手段を制御するための制御信号を比較手段に出力し、比較手段は、制御信号に応じて、自身の出力又は出力手段の出力が切り替ったときに比較動作に用いるウインドウ電圧をシフトさせるようにしてもよい。
【００２２】
この場合、比較手段又は出力手段の出力が切り替ったときに比較動作に用いるウインドウ電圧をシフトさせているので、寄生容量により比較信号が変動しても、適正なウインドウ電圧で比較動作を行うことができ、赤外線検出回路の誤動作を防止することができる。
【００２３】
変換手段は、焦電素子から出力される電流信号を電圧信号に変換するＩ／Ｖ変換回路と、Ｉ／Ｖ変換回路の入力部に設けられたスイッチ手段とを含み、制御手段は、比較手段の出力が切り替ったときにスイッチをオフするようにしてもよい。
【００２４】
この場合、比較手段の出力が切り替ったときにＩ／Ｖ変換回路の入力部に設けられたスイッチ手段をオフしているので、寄生容量による不要な電荷の入力を遮断することができ、赤外線検出回路の内部への影響を抑制することができるとともに、非常に小規模の回路で構成することができる。
【００２５】
変換手段又は増幅手段は、所定のノードを急速に充電するスタートアップ回路を含み、制御手段は、比較手段又は出力手段の出力が切り替ったときにスタートアップ回路を動作させるようにしてもよい。
【００２６】
この場合、所定のノードを急速に充電するために既に設けられているスタートアップ回路を補正動作に兼用することができ、小規模の回路で構成することができる。
【００２７】
制御手段は、比較手段又は出力手段の出力が切り替ったときに増幅手段の利得を低下させるようにしてもよい。この場合、比較手段又は出力手段の出力が切り替ったときに増幅手段の利得を低下させているので、出力手段の出力を時間幅の短いパルスにすることができ、寄生容量による不要な電荷の蓄積を抑制して赤外線検出回路の誤動作を防止することができる。
【００２８】
出力手段は、検出信号として一定時間幅のパルスを出力することが好ましい。この場合、検出信号として一定時間幅のパルスを出力しているので、寄生容量による誤動作を防止しつつ、赤外線検出回路が人体を検出している間は出力が短いパルス列になることを防止することができる。
【００２９】
出力手段は、一定時間幅のパルスを出力した後に一定期間パルスを出力しない無出力期間を有することが好ましい。この場合、一定時間幅のパルスを出力した後に一定期間パルスを出力しないので、寄生容量の値が非常に大きく、容量結合が強い場合でも、一定幅のパルスを出力した後での赤外線検出回路の誤動作をより確実に防止することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施の形態による赤外線検出回路について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態による赤外線検出回路の構成を示すブロック図である。
【００３１】
図１に示す赤外線検出回路は、Ｉ／Ｖ変換回路２、電圧増幅回路３、比較器４、出力回路５及び制御回路６を備える。Ｉ／Ｖ変換回路２は、焦電素子１から出力される電流信号を電圧信号に変換する。電圧増幅回路３は、Ｉ／Ｖ変換回路２から出力される電圧信号を増幅する。比較器４は、電圧増幅回路３から出力される電圧信号の振幅を所定の閾値と比較する。出力回路５は、比較器４から出力される比較結果信号を基に検出信号を出力する。制御回路６は、比較器４又は出力回路５の出力に応じて、Ｉ／Ｖ変換回路２、電圧増幅回路３及び比較器４のいずれかの補正動作を制御する。
【００３２】
ここで、Ｉ／Ｖ変換回路２の入力ラインと出力回路５の出力ラインとの間に寄生容量７が発生し、Ｉ／Ｖ変換回路２の入力側と出力回路５の出力側とが容量結合された状態となっており、寄生容量７を通じてＩ／Ｖ変換回路２の入力部に不要な電荷が入力される。この電荷による比較器４の出力及び出力回路５の出力への影響を除去するため、制御回路６は、比較器４の出力又は出力回路５の出力を基に作成した制御信号をＩ／Ｖ変換回路２、電圧増幅回路３及び比較器４のいずれかへ出力する。この制御信号を受けた回路は、寄生容量７を通じてＩ／Ｖ変換回路２の入力部に入力された電荷の影響を除去するように補正動作を行う。なお、この場合の補正動作は、例えば、以下の各実施形態における補正動作を用いることができる。
【００３３】
このように、本実施の形態では、Ｉ／Ｖ変換回路２、電圧増幅回路３及び比較器４のいずれかが制御回路６の制御信号に従って寄生容量７を通じてＩ／Ｖ変換回路２の入力部に入力された電荷の影響を除去するように補正動作を行うので、回路の小型化等により発生する寄生容量による赤外線検出回路の誤動作を防止することができる。
【００３４】
次に、本発明の第２の実施の形態による赤外線検出回路について説明する。図２は、本発明の第２の実施の形態による赤外線検出回路の構成を示すブロック図である。
【００３５】
図２に示す赤外線検出回路は、焦電素子１、Ｉ／Ｖ変換回路２ａ、電圧増幅回路３ａ、比較器４ａ、出力回路５及び制御回路６ａを備える。Ｉ／Ｖ変換回路２ａは、焦電素子１から出力される電流信号を電圧信号に変換する。電圧増幅回路３ａは、Ｉ／Ｖ変換回路２ａから出力される電圧信号を増幅する。比較器４ａは、電圧増幅回路３ａから出力される電圧信号の振幅を所定の閾値と比較する。出力回路５は、比較器４ａから出力される比較結果信号を基に検出信号を出力する。制御回路６ａは、出力回路５の出力を基に作成した制御信号を電圧増幅回路３ａへ出力し、電圧増幅回路３ａの補正動作を制御する。なお、本実施の形態においても、Ｉ／Ｖ変換回路２ａの入力ラインと出力回路５の出力ラインとの間に寄生容量７が発生し、Ｉ／Ｖ変換回路２ａの入力側と出力回路５の出力側とが容量結合された状態となっている。
【００３６】
図３は、図２に示す電圧増幅回路３ａの構成を示す回路図である。電圧増幅回路３ａは、プリアンプ３１、１次ハイパスフィルタ回路部３２、補正回路部３３、並びに電圧増幅及びフィルタ回路３４を含む。１次ハイパスフィルタ回路部３２は、増幅器Ａ１、増幅器Ａ１の反転入力端子に一端を接続された容量Ｃ１、増幅器Ａ１の反転入力端子と出力端子との間に接続された容量Ｃ２、及び容量Ｃ２に並列に接続された抵抗Ｒ１からなるハイパスフィルタを含む。
【００３７】
補正回路部３３は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ５、増幅器Ａ２、及び容量Ｃ３，Ｃ４を含み、スイッチＳＷ１〜ＳＷ５は、制御回路６ａから出力される制御信号ＣＡ，ＣＢ，／ＣＢ（‘／’は相補信号を示す）に応じてオン／オフする。補正回路部３３は、出力回路５の出力が切り替った時の寄生容量７による容量Ｃ１の入力側の電位の変位量を検出し、この変位量により容量Ｃ１の出力側（増幅器Ａ１に接続された側）に生じる電荷と等しい電荷を入力する。なお、電圧増幅回路３ａ及び制御回路６ａの構成は、上記の例に特に限定されず、比較器４の出力が切り替った時の寄生容量７による容量Ｃ１の入力側の電位の変位量を検出し、この変位量により容量Ｃ１の出力側（増幅器Ａ１に接続された側）に生じる電荷と等しい電荷を入力するようにしてもよい。
【００３８】
図４は、図２に示す制御回路６ａの構成を示す回路図である。図４に示す制御回路６ａは、フリップフロップＤ１〜Ｄ３、ＥＸ−ＯＲゲートＥ１，Ｅ２、及びインバータＩ１，Ｉ２を含み、入力ＩＮから後述する波形を有する制御信号ＣＡ，ＣＢ，／ＣＢを補正回路部３３へ出力する。
【００３９】
図５は、図２に示す赤外線検出回路の各部の動作波形を示す波形図である。ここで、ＯＵＴ波形は出力回路５の出力ＯＵＴの波形、ＶＸ１波形は１次ハイパスフィルタ回路部３２の入力ＶＸ１の波形、ＶＸ２波形は１次ハイパスフィルタ回路部３２の出力ＶＸ２の波形、ＣＡ波形、ＣＢ波形及び／ＣＢ波形は制御回路６ａの制御信号ＣＡ，ＣＢ，／ＣＢの波形をそれぞれ示している。
【００４０】
まず、焦電素子１からの出力がない待機状態では、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３はオンしており、スイッチＳＷ４，ＳＷ５はオフしている。赤外線検出回路が人体を検出して出力回路５の出力ＯＵＴ（図５の（ａ）に示すＯＵＴ波形）が立ち上がると、寄生容量７を通じて電荷がＩ／Ｖ変換回路２ａの入力部に入力され、この影響で１次ハイパスフィルタ回路部３２の入力ＶＸ１及び出力ＶＸ２の電位がステップ変動する（図５の（ｂ）及び（ｃ）に示すＶＸ１波形及びＶＸ２波形）。
【００４１】
このとき、制御回路６ａは、出力回路５の出力ＯＵＴの立ち上がりに同期して、スイッチＳＷ１をオフさせる制御信号ＣＡ（図５の（ｄ）に示すＣＡ波形）を出力する。この制御信号ＣＡの遅延時間は、出力回路５の出力ＯＵＴの立ち上がりから入力ＶＸ１及び出力ＶＸ２の電位が変動するまでの遅延時間に比べて充分小さいので、入力ＶＸ１の変動前の電位が図３に示すノードＮ１にホールドされる。
【００４２】
ここで、出力回路５の出力ＯＵＴの変動による入力ＶＸ１の変動幅を△Ｖ、容量Ｃ１，Ｃ２の値をＣ１，Ｃ２で表すと、出力ＶＸ２では−△Ｖ（Ｃ１／Ｃ２）の変動が生じる（図５の（ｃ）に示すＶＸ２波形）。このとき、容量Ｃ１のノードＮ１側に＋Ｑの電荷、ノードＮ２側に−Ｑの電荷、容量Ｃ２のノードＮ２側に＋Ｑの電荷、ノードＮ３側に−Ｑの電荷、容量Ｃ３のノードＮ４側に−Ｑの電荷、ノードＮ５側に＋Ｑの電荷がそれぞれ蓄積される。
【００４３】
次に、制御回路６ａは、制御信号ＣＡの出力から一定時間Ｔ後に、スイッチＳＷ２，ＳＷ３をオフさせる制御信号ＣＢ（図５の（ｅ）に示すＣＢ波形）と、スイッチＳＷ４，ＳＷ５をオンさせる制御信号／ＣＢ（図５の（ｆ）に示す／ＣＢ波形）とを出力する。このようにして、基準電位に対して−Ｑの電荷が図３に示すノードＮ２に注入されることになり、容量Ｃ２に蓄積された電荷が打ち消され、出力ＶＸ２は変動前の電位に戻る（図５の（ｃ）に示すＶＸ２波形）。
【００４４】
この結果、出力ＶＸ２における電位の変動は、時間幅Ｔのパルス変動となる。ここで、時間幅Ｔは、出力ＶＸ１の変動に要する時間よりも大きいが、電圧増幅及びフィルタ回路３４におけるバンドパスフィルタの中心周波数である１Ｈｚ付近の周期と比べると充分小さいので、時間幅Ｔのパルス変動は、電圧増幅及びフィルタ回路３４により完全に除去される。なお、出力回路５の出力が立ち下がるときも、上記と同様である。
【００４５】
上記のように、本実施の形態では、出力回路５の出力が切り替ったときに寄生容量による容量Ｃ１の入力側の電位の変位量を検出し、容量Ｃ１の出力側に生じる電荷と等しい電荷を容量Ｃ１の出力側に入力しているので、寄生容量７の大きさ、すなわち容量結合の強さが未知であったり、容量結合の強さが異なる場合でも、蓄積された電荷を補正回路部３３により打ち消すことができ、赤外線検出回路の誤動作を防止することができる。また、電圧増幅回路３ａの初段すなわちプリアンプ３１により電圧増幅を行った後に補正を行っているので、補正する電荷量の絶対値が大きくなり、スイッチングノイズの影響を受けにくい。
【００４６】
次に、本発明の第３の実施の形態による赤外線検出回路について説明する。図６は、本発明の第３の実施の形態による赤外線検出回路の構成を示すブロック図である。
【００４７】
図６に示す赤外線検出回路と図２に示す赤外線検出回路とで異なる点は、電圧増幅回路３ａ及び制御回路６ａが電圧増幅回路３ｂ及び制御回路６ｂに変更された点であり、その他の点は図２に示す赤外線検出回路とほぼ同様であるので同様の部分には同一符号を付し、以下本実施の形態の特徴的な点について説明する。
【００４８】
図７は、図６に示す電圧増幅回路３ｂの構成を示す回路図である。図７に示す電圧増幅回路３ｂと図３に示す電圧増幅回路３ａとで異なる点は、補正回路部３３が補正回路部３３ａに変更された点であり、その他の点は図３に示す電圧増幅回路３ａとほぼ同様であるので同様の部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００４９】
図７に示す補正回路部３３ａは、スイッチＳＷ６〜ＳＷ１０、抵抗Ｒ２，Ｒ３及び容量Ｃ５を含み、スイッチＳＷ６〜ＳＷ１０は、制御回路６ｂから出力される制御信号ＣＡ，ＣＢ，ＣＣ，ＣＤ，ＣＥに応じてオン／オフする。補正回路部３３ａは、出力回路５の出力が切り替った時の寄生容量７による容量Ｃ１の出力側（増幅器Ａ１に接続された側）に生じる既知の電荷と等しい電荷を入力する。なお、電圧増幅回路３ｂ及び制御回路６ｂの構成は、上記の例に特に限定されず、比較器４ａの出力が切り替った時の寄生容量７による容量Ｃ１の出力側に生じる既知の電荷と等しい電荷を入力するようにしてもよい。
【００５０】
図８は、図６に示す赤外線検出回路の各部の動作波形を示す波形図である。ここで、ＯＵＴ波形は出力回路５の出力ＯＵＴの波形、ＶＸ１波形は１次ハイパスフィルタ回路部３２の入力ＶＸ１の波形、ＶＸ２波形は１次ハイパスフィルタ回路部３２の出力ＶＸ２の波形、ＣＡ波形〜ＣＥ波形は制御回路６ｂの制御信号ＣＡ〜ＣＥの波形をそれぞれ示している。また、以下の説明では、１次ハイパスフィルタ回路部３２の入力ＶＸ１すなわち容量Ｃ１の入力側の電圧変動値を予め測定し、この電圧変動値から電圧増幅回路３ｂに蓄積される先の電荷がＱｘであることが予めわかっているものとする。
【００５１】
まず、焦電素子１からの出力がない待機状態では、スイッチＳＷ６，ＳＷ７はオンしており、スイッチＳＷ８〜ＳＷ１０はオフしている。ここで、補正回路部３３ａ内には、抵抗Ｒ２，Ｒ３による抵抗分圧により定電圧ＶＺが作成されるとともに、容量Ｃ５が設けられ、Ｑｘ＝Ｃ５×ＶＺ（容量Ｃ５の値をＣ５とする）となるように定電圧ＶＺ及び容量Ｃ５の値が決定され、容量Ｃ５のノードＮ４側に＋Ｑｘの電荷、ノードＮ５側に−Ｑｘの電荷が蓄積されている。
【００５２】
このとき、赤外線検出回路が人体を検出して出力回路５の出力ＯＵＴ（図８の（ａ）に示すＯＵＴ波形）が立ち上がると、寄生容量７を通じて電荷がＩ／Ｖ変換回路２ａの入力部に入力され、この影響で１次ハイパスフィルタ回路部３２の入力ＶＸ１及び出力ＶＸ２の電位がステップ変動する（図８の（ｂ）及び（ｃ）に示す前段（ｉ）のＶＸ１波形及びＶＸ２波形）。
【００５３】
ここで、出力回路５の出力の変動による入力ＶＸ１の変動幅を△Ｖ、容量Ｃ１，Ｃ２の値をＣ１，Ｃ２とすると、出力ＶＸ２では−△Ｖ（Ｃ１／Ｃ２）の変動が生じる（図８の（ｃ）に示す前段（ｉ）のＶＸ２波形）。このとき、容量Ｃ１のノードＮ１側に＋Ｑｘの電荷、ノードＮ２側に−Ｑｘの電荷、容量Ｃ２のノードＮ２側に＋Ｑの電荷、ノードＮ３側に−Ｑの電荷がそれぞれ蓄積される。
【００５４】
次に、制御回路６ｂは、出力回路５の出力ＯＵＴの立ち上がりから一定時間Ｔ後にスイッチＳＷ６，ＳＷ７をオフさせる制御信号ＣＡ，ＣＢ（図８の（ｄ）及び（ｅ）に示す前段（ｉ）のＣＡ波形及びＣＢ波形）と、スイッチＳＷ８，ＳＷ１０をオンさせる制御信号ＣＣ，ＣＥ（図８の（ｆ）及び（ｈ）に示す前段（ｉ）のＣＣ波形及びＣＥ波形）とを出力する。このようにして、基準電位に対して−Ｑｘの電荷がノードＮ２に注入されることになり、容量Ｃ２に蓄積された電荷が打ち消され、出力ＶＸ２は変動前の電位に戻る（図８の（ｃ）に示す前段（ｉ）のＶＸ２波形）。
【００５５】
この結果、出力ＶＸ２における電位の変動は、時間幅Ｔのパルス変動となる。ここで、時間幅Ｔは、出力ＶＸ１の変動に要する時間よりも大きいが、電圧増幅及びフィルタ回路３４におけるバンドパスフィルタの中心周波数である１Ｈｚ付近の周期と比べると充分小さいので、時間幅Ｔのパルス変動は、電圧増幅及びフィルタ回路３４により完全に除去される。
【００５６】
次に、赤外線検出回路が人体を検出した後、出力回路５の出力ＯＵＴが立ち下がると、寄生容量７を通じて電荷がＩ／Ｖ変換回路２ａの入力部に入力され、この影響で１次ハイパスフィルタ回路部３２の入力ＶＸ１及び出力ＶＸ２の電位がステップ変動する（図８の（ｂ）及び（ｃ）に示す後段（ｉｉ）のＶＸ１波形及びＶＸ２波形）。
【００５７】
ここで、出力回路５の出力の変動による入力ＶＸ１の変動幅を△Ｖとすると、出力ＶＸ２では−△Ｖ（Ｃ１／Ｃ２）の変動が生じる（図８の（ｃ）に示す後段（ｉｉ）のＶＸ２波形）。このとき、容量Ｃ１のノードＮ１側に−Ｑｘの電荷、ノードＮ２側に＋Ｑｘの電荷、容量Ｃ２のノードＮ２側に−Ｑの電荷、ノードＮ３側に＋Ｑの電荷がそれぞれ蓄積される。
【００５８】
次に、制御回路６ｂは、出力回路５の出力ＯＵＴの立ち下がりから一定時間Ｔ後にスイッチＳＷ６をオフさせる制御信号ＣＡ（図８の（ｄ）に示す後段（ｉｉ）のＣＡ波形）と、スイッチＳＷ９をオンさせる制御信号ＣＤ（図８の（ｇ）に示す後段（ｉｉ）のＣＤ波形）とを出力する。このようにして、基準電位に対して＋Ｑｘの電荷がノードＮ２に注入されることになり、容量Ｃ２に蓄積された電荷が打ち消され、出力ＶＸ２は変動前の電位に戻る（図８の（ｃ）に示す後段（ｉｉ）のＶＸ２波形）。この場合も、出力ＶＸ２における電位の変動が時間幅Ｔのパルス変動となり、時間幅Ｔのパルス変動が電圧増幅及びフィルタ回路３４により完全に除去される。
【００５９】
上記のように、本実施の形態では、寄生容量７による容量Ｃ１の入力側に生じる電圧変動値を予め測定しておき、この電圧変動値から求めた既知の電荷と等しい電荷を容量Ｃ１の出力側に入力しているので、小規模の回路により補正回路部３３ａを構成することができるとともに、寄生容量７による変動分のみを補正しているので、焦電素子１から入力される本来の信号に対する信号処理に影響を与えることがない。また、電圧増幅回路３ｂの初段すなわちプリアンプ３１により電圧増幅を行った後に補正を行っているので、補正する電荷量の絶対値が大きくなり、スイッチングノイズの影響を受けにくい。
【００６０】
次に、本発明の第４の実施の形態による赤外線検出回路について説明する。図９は、本発明の第４の実施の形態による赤外線検出回路の構成を示すブロック図である。
【００６１】
図９に示す赤外線検出回路と図６に示す赤外線検出回路とで異なる点は、電圧増幅回路３ｂ及び制御回路６ｂが電圧増幅回路３ｃ及び制御回路６ｃに変更されるとともに、補正回路８が付加された点であり、その他の点は図６に示す赤外線検出回路とほぼ同様であるので同様の部分には同一符号を付し、以下本実施の形態の特徴的な点について説明する。
【００６２】
図９に示す電圧増幅回路３ｃは、Ｉ／Ｖ変換回路２ａから出力される電圧信号を増幅し、例えば、図３に示す電圧増幅回路３ａから補正回路部３３を省略したものを用いることができる。
【００６３】
補正回路８は、スイッチＳＷ１１〜ＳＷ１５、抵抗Ｒ４，Ｒ５及び容量Ｃ６を含み、スイッチＳＷ１１〜ＳＷ１５は、制御回路６ｃから出力される制御信号ＣＡ，ＣＢ，ＣＣ，ＣＤ，ＣＥに応じてオン／オフする。補正回路８は、出力回路５の出力が切り替った時の寄生容量７によりＩ／Ｖ変換回路２ａの入力部Ｎ２に入力される既知の電荷と等しい電荷を入力部Ｎ２に入力する。なお、補正回路８及び制御回路６ｃの構成は、上記の例に特に限定されず、比較器４ａの出力が切り替った時の寄生容量７によりＩ／Ｖ変換回路２ａの入力部Ｎ２に入力される既知の電荷と等しい電荷を入力するようにしてもよい。
【００６４】
図１０は、図９に示す赤外線検出回路の各部の動作波形を示す波形図である。ここで、ＯＵＴ波形は出力回路５の出力ＯＵＴの波形、ＳＩＮ波形はＩ／Ｖ変換回路２ａの入力部Ｎ２の入力ＳＩＮの波形、ＳＯＵＴ波形はＩ／Ｖ変換回路２ａの出力ＳＯＵＴの波形、ＣＡ波形〜ＣＥ波形は制御回路６ｃの制御信号ＣＡ〜ＣＥの波形をそれぞれ示している。また、以下の説明では、Ｉ／Ｖ変換回路２ａの入力部Ｎ２の電圧変動値を予め測定し、この電圧変動値からＩ／Ｖ変換回路２ａの入力部Ｎ２に蓄積される電荷がＱｙであることが予めわかっているものとする。
【００６５】
まず、焦電素子１からの出力がない待機状態では、スイッチＳＷ１１，ＳＷ１２はオンしており、スイッチＳＷ１３〜ＳＷ１５はオフしている。ここで、補正回路８内には、抵抗Ｒ４，Ｒ５による抵抗分圧により定電圧ＶＺが作成されるとともに、容量Ｃ６が設けられ、Ｑｙ＝Ｃ６×ＶＺ（容量Ｃ６の値をＣ６とする）となるように定電圧ＶＺ及び容量Ｃ６の値が決定され、容量Ｃ６のノードＮ４側に＋Ｑｙの電荷、ノードＮ５側に−Ｑｙの電荷が蓄積される。
【００６６】
このとき、赤外線検出回路が人体を検出して出力回路５の出力ＯＵＴ（図１０の（ａ）に示す前段（ｉ）のＯＵＴ波形）が立ち上がると、寄生容量７を通じて電荷＋ＱｙがＩ／Ｖ変換回路２ａの入力部Ｎ２に入力され、この影響でＩ／Ｖ変換回路２ａの出力ＳＯＵＴの電位がステップ変動する（図１０の（ｃ）に示す前段（ｉ）のＳＯＵＴ波形）。
【００６７】
次に、制御回路６ｃは、出力回路５の出力ＯＵＴの立ち上がりから一定時間Ｔ後にスイッチＳＷ１１，ＳＷ１２をオフさせる制御信号ＣＡ，ＣＢ（図１０の（ｄ）及び（ｅ）に示す前段（ｉ）のＣＡ波形及びＣＢ波形）と、スイッチＳＷ１３，ＳＷ１５をオンさせる制御信号ＣＣ，ＣＥ（図１０の（ｆ）及び（ｈ）に示す前段（ｉ）のＣＣ波形及びＣＥ波形）とを出力する。このようにして、基準電位に対して−Ｑｙの電荷が入力部Ｎ２に注入されることになり、寄生容量７により蓄積された電荷が打ち消され、出力ＳＯＵＴは変動前の電位に戻る（図１０の（ｃ）に示す前段（ｉ）のＳＯＵＴ波形）。
【００６８】
この結果、出力ＳＯＵＴにおける電位の変動は、時間幅Ｔのパルス変動となる。ここで、時間幅Ｔは、出力ＳＯＵＴの変動に要する時間よりも大きいが、電圧増幅回路３ｃにおけるバンドパスフィルタの中心周波数である１Ｈｚ付近の周期と比べると充分小さいので、時間幅Ｔのパルス変動は、電圧増幅回路３ｃにより完全に除去される。
【００６９】
次に、赤外線検出回路が人体を検出した後、出力回路５の出力ＯＵＴが立ち下がると、寄生容量７を通じて電荷−ＱｙがＩ／Ｖ変換回路２ａの入力部Ｎ２に入力され、この影響でＩ／Ｖ変換回路２の出力ＳＯＵＴの電位がステップ変動する（図１０の（ｃ）に示す後段（ｉｉ）のＳＯＵＴ波形）。
【００７０】
次に、制御回路６ｃは、出力回路５の出力ＯＵＴの立ち下がりから一定時間Ｔ後にスイッチＳＷ１１をオフさせる制御信号ＣＡ（図１０の（ｄ）に示す後段（ｉｉ）のＣＡ波形）と、スイッチＳＷ１４をオンさせる制御信号ＣＤ（図１０の（ｇ）に示す後段（ｉｉ）のＣＤ波形）とを出力する。このようにして、基準電位に対して＋Ｑｙの電荷が入力部Ｎ２に注入されることになり、寄生容量７により蓄積された電荷が打ち消され、出力ＳＯＵＴは変動前の電位に戻る（図１０の（ｃ）に示す後段（ｉｉ）のＳＯＵＴ波形）。この場合も、出力ＳＯＵＴにおける電位の変動が時間幅Ｔのパルス変動となるが、時間幅Ｔのパルス変動が電圧増幅回路３ｃにより完全に除去される。
【００７１】
上記のように、本実施の形態では、寄生容量７によるＩ／Ｖ変換回路２ａの入力部Ｎ２に生じる電圧変動値を予め測定しておき、この電圧変動値から求めた既知の電荷と等しい電荷をＩ／Ｖ変換回路２ａの入力部Ｎ２に入力しているので、小規模の回路により補正回路８を構成することができる。また、寄生容量７による変動分のみを補正しているので、焦電素子１から入力される本来の信号に対する信号処理に影響を与えることがなくなる。さらに、赤外線検出回路の入力部Ｎ２で補正を行っているので、赤外線検出回路の内部に変動を及ぼすことがほとんどない。
【００７２】
次に、本発明の第５の実施の形態による赤外線検出回路について説明する。図１１は、本発明の第５の実施の形態による赤外線検出回路の構成を示すブロック図である。
【００７３】
図１１に示す赤外線検出回路と図９に示す赤外線検出回路とで異なる点は、補正回路８が省略されるとともに、比較器４ａ及び制御回路６ａが比較器４ｂ及び制御回路６ｄに変更された点であり、その他の点は図９に示す赤外線検出回路とほぼ同様であるので同様の部分には同一符号を付し、以下本実施の形態の特徴的な点について説明する。
【００７４】
図１２は、図１１に示す比較器４ｂの構成を示す回路図である。図１２に示す比較器４ｂは、抵抗Ｒ６〜Ｒ９及びトランジスタＴ１，Ｔ２から構成される補正回路部４１を含み、電圧増幅回路３ｃの出力ＶＯＵＴが予め定められた基準値である上限閾値ＶＨ１以上の場合又は下限閾値ＶＬ１以下の場合に比較結果信号を出力する。このとき、比較器４ｂは、制御回路６ｄから出力される制御信号ＣＳに応じて上限閾値ＶＨ１を第１の上限閾値ＶＨ１１又は第２の上限閾値ＶＨ１２に切り替え、出力回路５の出力が切り替った時に上限閾値ＶＨ１と下限閾値ＶＬ１間のウインドウ電圧をシフトさせる。なお、比較器４ｂ及び制御回路６ｄの構成は、上記の例に特に限定されず、比較器４ｂの出力が切り替った時に上限閾値ＶＨ１と下限閾値ＶＬ１間のウインドウ電圧をシフトさせるようにしてもよい。
【００７５】
図１３は、図１１に示す赤外線検出回路の各部の動作波形を示す波形図である。ここで、ＶＯＵＴ波形は電圧増幅回路３ｃの出力ＶＯＵＴの波形、ＯＵＴ波形は出力回路５の出力ＯＵＴの波形をそれぞれ示している。
【００７６】
まず、焦電素子１からの出力がない待機状態では、トランジスタＴ１がオンしており、上限閾値ＶＨ１は第１の上限閾値ＶＨ１１に設定されている。次に、赤外線検出回路が人体を検出して出力回路５の出力ＯＵＴ（図１３の（ｂ）に示すＯＵＴ波形）が立ち上がると、寄生容量７を通じて電荷がＩ／Ｖ変換回路２ａの入力部に入力され、この影響で電圧増幅回路３ｃの出力ＶＯＵＴの電位が大きく変動する（図１３の（ａ）に示すＶＯＵＴ波形）。
【００７７】
すなわち、出力回路５の出力ＯＵＴが立ち上がると電圧増幅回路３ｃの出力ＶＯＵＴが負の方向に変動し、出力回路５の出力ＯＵＴが立ち下がると電圧増幅回路３の出力ＶＯＵＴが正の方向に変動するので、比較器４ｂにおける上限閾値ＶＨ１を跨いで変動すると再び出力回路５の出力ＯＵＴが立ち上がり、この変動を何度か繰り返した後に待機時の動作点に向かって下降する。
【００７８】
この上限閾値ＶＨ１を跨ぐ繰り返し動作をなくすため、制御回路６ｄは、出力回路５の出力に同期した制御信号ＣＳを比較器４ｂへ出力する。ここで、出力回路５の出力ＯＵＴが立ち上がると、比較器４ｂは、トランジスタＴ２をオンさせて上限閾値ＶＨ１を第２の上限閾値ＶＨ１２を低下させる。次に、出力回路５の出力ＯＵＴが立ち下がると、比較器４ｂは、トランジスタＴ１をオンさせて上限閾値ＶＨ１を第１の上限閾値ＶＨ１１に戻す。このとき、第１の上限閾値ＶＨ１１＞第２の上限閾値ＶＨ１２であるから、電圧増幅回路３ｃの出力ＶＯＵＴが第２の上限閾値ＶＨ１２を超えた後の変動△Ｖｆは、第１の上限閾値ＶＨ１１を越えず、上記の繰り返し変動が防止される（図１３の（ａ）に示すＶＯＵＴ波形）。
【００７９】
上記のように、本実施の形態では、出力回路５の出力が切り替ったときに寄生容量７による不要な電荷がＩ／Ｖ変換回路２ａの入力部に入力された場合でも、比較器４ｂのウインドウ電圧をシフトさせて上限閾値ＶＨ１を跨ぐ繰り返し動作を防止することができるので、比較器４ｂの出力に影響を与えることがなくなるとともに、入力ＳＩＮに重畳される高周波ノイズの影響を受けにくくなり、赤外線検出回路の誤動作を防止することができる。また、抵抗Ｒ６〜Ｒ９による抵抗分割とトランジスタＴ１，Ｔ２から構成されるスイッチにより上限閾値ＶＨ１を設定しているので、小規模の回路で補正回路部４１を構成することができる。
【００８０】
次に、本発明の第６の実施の形態による赤外線検出回路について説明する。図１４は、本発明の第６の実施の形態による赤外線検出回路の構成を示すブロック図である。
【００８１】
図１４に示す赤外線検出回路と図９に示す赤外線検出回路とで異なる点は、制御回路６ｃ及び補正回路８が制御回路６ｅ及びスイッチ部９に変更された点であり、その他の点は図９に示す赤外線検出回路とほぼ同様であるので同様の部分には同一符号を付し、以下本実施の形態の特徴的な点について説明する。
【００８２】
図１４に示すように、スイッチ部９は、焦電素子１とＩ／Ｖ変換回路２ａの入力部との間に接続されたトランジスタＴ３から構成され、トランジスタＴ３は制御回路６ｅから出力される制御信号ＣＳに応じてオン／オフする。制御回路６ｅは、比較器４ａの出力が切り替ったときにスイッチ部９をオフさせ、寄生容量７を通じて電荷がＩ／Ｖ変換回路２ａの入力部に入力されることを防止する。
【００８３】
図１５は、図１４に示す赤外線検出回路の各部の動作波形を示す波形図である。ここで、ＳＩＮ波形はスイッチ部９の入力ＳＩＮの波形、ＳＯＵＴ波形はＩ／Ｖ変換回路２ａの出力ＳＯＵＴの波形、ＶＯＵＴ波形は電圧増幅回路３ｃの出力ＶＯＵＴの波形、ＯＵＴ波形は出力回路５の出力ＯＵＴの波形をそれぞれ示している。
【００８４】
まず、赤外線検出回路が人体を検出して焦電素子１から電流信号が入力ＳＩＮとして出力される（図１５の（ａ）に示すＳＩＮ波形）。この入力ＳＩＮにより比較器４ａの出力ＣＯＵＴがハイレベル（ＨＩＧＨ）に切り替ると、制御回路６ｅが制御信号ＣＳをハイレベルで出力し、スイッチ部９をオフさせる。このため、入力ＳＩＮがＩ／Ｖ変換回路２ａに入力されなくなり、Ｉ／Ｖ変換回路２ａ及び電圧増幅回路３ｃの出力はそれぞれの回路が持つ時定数で待機時の動作点に戻ろうとする。
【００８５】
次に、電圧増幅回路３ｃの出力ＶＯＵＴが比較器４ａの下限閾値ＶＬ１を越えると、比較器４ａの出力はローレベル（ＬＯＷ）に戻り、遅延時間Ｔ１（図１６参照）の後に出力回路５の出力ＯＵＴもローレベルに戻る。その後、制御信号ＣＳもローレベルに戻り、スイッチ部９が再びオンする。このとき、焦電素子１がまだ電流信号を出力中であれば、この信号に各部の波形は再び応答を始める。
【００８６】
図１６は、図１４に示す制御回路６ｅが生成するパルス波形を詳細に示す波形図である。ここで、ＣＯＵＴ波形は比較器４ａの出力ＣＯＵＴの波形、ＯＵＴ波形は出力回路５の出力ＯＵＴの波形、ＣＳ波形は制御回路６ｅの制御信号ＣＳの波形をそれぞれ示している。
【００８７】
上記のように、赤外線検出回路が人体を検出すると、比較器４ａの出力ＣＯＵＴがハイレベルに切り替り、遅延時間Ｔ１の後に出力回路５の出力ＯＵＴがハイレベルに切り替る。このとき、制御回路６ｅの制御信号ＣＳは、比較器４ａの出力ＣＯＵＴがハイレベルに切り替り、遅延時間Ｔ２の後にハイレベルに切り替る。その後、比較器４ａの出力ＣＯＵＴがローレベルに戻ると遅延時間Ｔ１の後に出力回路５の出力ＯＵＴもローレベルに戻る。また、制御回路６ｅの制御信号ＣＳは出力回路５の出力ＯＵＴがローレベルに戻り、さらに遅延時間Ｔ２の後にローレベルに戻る。
【００８８】
ここで、遅延時間Ｔ１＞遅延時間Ｔ２となるように遅延時間Ｔ１，Ｔ２は設定されており、出力回路５の出力ＯＵＴがハイレベル期間は制御回路６ｅの制御信号ＣＳが常にハイレベルにあり、出力回路５の出力中はスイッチ部９がオフしている状態となり、寄生容量７を通じて電荷がＩ／Ｖ変換回路２ａの入力部に入力されることが防止される。
【００８９】
上記のように、本実施の形態では、比較器４ａの出力が切り替ったときにスイッチ部９がオフしているため、寄生容量７による不要な電荷の入力がＩ／Ｖ変換回路２ａの入力部に入力されることを防止することができ、赤外線検出回路の内部に全く影響を及ぼすことがなくなるとともに、スイッチとなるトランジスタの付加という非常に小規模の回路で補正回路を構成することができる。
【００９０】
次に、本発明の第７の実施の形態による赤外線検出回路について説明する。図１７は、本発明の第７の実施の形態による赤外線検出回路の構成を示すブロック図である。
【００９１】
図１７に示す赤外線検出回路と図９に示す赤外線検出回路とで異なる点は、補正回路８が省略されるとともに、Ｉ／Ｖ変換回路２ａ及び制御回路６ｃがＩ／Ｖ変換回路２ｂ及び制御回路６ｆに変更された点であり、その他の点は図９に示す赤外線検出回路とほぼ同様であるので同様の部分には同一符号を付し、以下本実施の形態の特徴的な点について説明する。
【００９２】
図１８は、図１７に示すＩ／Ｖ変換回路２ｂ及び制御回路６ｆの構成を示す回路図である。図１８に示すＩ／Ｖ変換回路２ｂは、増幅器Ａ３、抵抗Ｒ１０、容量Ｃ７、及びスタートアップ回路２１を含み、スタートアップ回路２１は、抵抗Ｒ１１、容量Ｃ８及びトランジスタＴ４を含む。制御回路６ｆは、ＮＡＮＤゲートＧ１及びＮＯＲゲートＧ２を含む。制御回路６ｆは、出力回路５の出力ＯＵＴを基に制御信号を作成し、Ｉ／Ｖ変換回路２ｂは、出力回路５の出力ＯＵＴが切り替ったときに制御回路６ｆから出力される制御信号に応じて内部のスタートアップ回路２１を動作させる。
【００９３】
本実施の形態の赤外線検出回路も、他の実施の形態と同様に１Ｈｚ付近の中心周波数を持ったバンドパスフィルタの特性を有しており、１秒以上の長い時定数のフィルタ部を含んでいる。図１８に示すＩ／Ｖ変換回路２ｂは、このようなフィルタ部を容量Ｃ７と抵抗Ｒ１０とにより構成しており、その時定数は１秒以上である。したがって、電源投入時、ノードＮ６はこの時定数で充電され、動作点Ｖｒに収束し、それに伴いノードＮ７もこの時定数で立ち上がる。したがって、電源投入直後にのみ、抵抗Ｒ１０に並列に接続されたトランジスタＴ４をオンさせることにより、ノードＮ６を急速に充電し、電源投入時の立ち上がり時間を短縮している。
【００９４】
上記の特性を有するスタートアップ回路２１を電源投入時ではなく、電源投入後の待機時に動作させることにより、それまでの動作状態をリセットして電源投入直後の状態に戻すことができる。本実施の形態では、制御回路６ｆの制御信号を用いてスタートアップ回路２１をオンさせることにより、出力回路５の出力の切り替り時に寄生容量７を通じて入力された電荷の影響をリセットし、この電荷の入力による誤動作を防止している。
【００９５】
ここで、制御回路６ｆの制御信号としては、図１６に示す制御信号を用いることもできるが、容量結合による電荷が入力されてしまった直後でも、その影響をリセットすることができるので、制御信号の立ち上がりタイミングとして、比較器４ａの出力の立ち上がりから一定の遅延時間を持たせて設定するのではなく、出力回路５の出力の立ち上がりから一定の遅延時間を持たせて設定している。なお、スタートアップ回路２１を具備する回路は、上記の例に特に限定されず、電圧増幅回路に上記のようなスタートアップ回路を組み込み、当該スタートアップ回路を制御してもよく、また、制御回路６ｆの構成も、上記の例に特に限定されず、比較器４ａの出力が切り替ったときにスタートアップ回路を動作させるようにしてもよい。
【００９６】
図１９は、図１７に示す赤外線検出回路の各部の動作波形を示す波形図である。ここで、ＳＩＮ波形はＩ／Ｖ変換回路２ｂの入力部の入力ＳＩＮの波形、ＳＯＵＴ波形はＩ／Ｖ変換回路２ｂの出力ＳＯＵＴの波形、ＶＯＵＴ波形は電圧増幅回路３ｃの出力ＶＯＵＴの波形、ＯＵＴ波形は出力回路５の出力ＯＵＴの波形をそれぞれ示している。
【００９７】
図１９に示すように、スタートアップ回路２１を動作させると、出力回路５の出力ＯＵＴはローレベルに戻り、スタートアップ回路２１がオフになったときに、焦電素子１が出力信号をまだ出力していれば、再びその出力を検知して出力回路５の出力ＯＵＴがハイレベルになる。この場合、スタートアップ回路２１が動作したときの動作点の変動が大きいため、人体を検出したときの出力として不規則なパルスを出力することになるが、人体を検出したときにパルスを出力し、検出していないときにはパルスを出力することはないので、赤外線検出回路の出力が誤動作することはない。
【００９８】
上記のように、本実施の形態では、出力回路５の出力が切り替ったときにスタートアップ回路２１を動作させているため、寄生容量７による不要な電荷がリセットされ、赤外線検出回路の誤動作を防止することができるとともに、既に設けられているスタートアップ回路２１を補正動作に兼用しているので、赤外線検出回路を小規模の回路で構成することができる。また、スタートアップ回路がインピーダンスの高い部分に複数設けられている場合、寄生容量がＩ／Ｖ変換回路２ｂの入力部以外のインピーダンスの高い他の部分と結合しても、上記と同様にスタートアップ回路を動作させることにより、当該部分においても寄生容量による不要な電荷がリセットすることができ、赤外線検出回路の誤動作を防止することができる。
【００９９】
次に、本発明の第８の実施の形態による赤外線検出回路について説明する。図２０は、本発明の第８の実施の形態による赤外線検出回路の構成を示すブロック図である。
【０１００】
図２０に示す赤外線検出回路と図２に示す赤外線検出回路とで異なる点は、電圧増幅回路３ａ及び制御回路６ａが電圧増幅回路３ｄ及び制御回路６ｇに変更された点であり、その他の点は図２に示す赤外線検出回路とほぼ同様であるので同様の部分には同一符号を付し、以下本実施の形態の特徴的な点について説明する。
【０１０１】
図２０に示す電圧増幅回路３ｃは、スイッチＳＷ１６、抵抗Ｒ１２，Ｒ１３及び増幅器Ａ４を含み、抵抗Ｒ１２は、増幅器Ａ４の反転入力端子と出力端子との間に接続され、抵抗Ｒ１３は、スイッチＳＷ１６を介して抵抗Ｒ１２に並列に接続され、スイッチＳＷ１６は、制御回路６ｇから出力される制御信号ＣＳに応じてオン／オフする。制御回路６ｇは、出力回路５の出力ＯＵＴを基に制御信号ＣＳを作成し、出力回路５の出力が切り替ったときにスイッチＳＷ１６をオンさせ、電圧増幅回路３ｄの利得を低下させる。なお、制御回路３ｄの構成は、上記の例に特に限定されず、比較器４ａの出力が切り替ったときに電圧増幅回路３ｃの利得を低下させるようにしてもよい。
【０１０２】
図２１は、図２０に示す赤外線検出回路の各部の動作波形を示す波形図である。ここで、ＳＩＮ波形はＩ／Ｖ変換回路２の入力部の入力ＳＩＮの波形、ＶＯＵＴ波形は電圧増幅回路３ｄの出力ＶＯＵＴの波形、ＯＵＴ波形は出力回路５の出力ＯＵＴの波形をそれぞれ示している。
【０１０３】
まず、人体の動きを検出して出力回路５の出力ＯＵＴがハイレベルに切り替ると、制御回路６ｇが制御信号ＣＳとしてハイレベルの信号を出力し、スイッチＳＷ１６がオンして抵抗Ｒ１２，Ｒ１３がともに増幅器Ａ４に接続される。したがって、電圧増幅回路３ｄの利得が低下して電圧増幅回路３ｄの出力変動の振幅が小さくなるので、電圧増幅回路３ｄの出力ＶＯＵＴの電位は瞬時に待機時の動作点に近付き、比較器４ａの出力及び出力回路５の出力ＯＵＴはローレベルに戻る。その後、制御信号ＣＳもローレベルに戻り、スイッチＳＷ１６がオフされる。
【０１０４】
このとき、焦電素子１は出力ＳＩＮとして信号を出力中なので、電圧増幅回路３ｄの出力ＶＯＵＴは再び出力ＳＩＮに対する応答を始める。次に、出力回路５の出力ＯＵＴがハイレベルに切り替ると、すぐに制御回路６ｇによりスイッチＳＷ１６がオンされる。スイッチＳＷ１６がオンすると、電圧増幅回路３ｄの出力ＶＯＵＴも瞬時に待機時の動作点に近付くため、出力回路５の出力ＯＵＴは必ず時間幅の短いパルスになる。
【０１０５】
上記のように、本実施の形態では、出力回路５の出力が切り替ったときに電圧増幅回路３ｄの利得を低下させ、出力回路５の出力を時間幅の短いパルスにしているので、寄生容量７による不要な電荷の蓄積が抑制され、赤外線検出回路の誤動作を防止することができる。また、増幅器Ａ４の反転入力端子と出力端子とに接続される抵抗の抵抗値を調整することにより電圧増幅回路３ｄの利得を低下させているので、寄生容量７による変動を除去する程度を容易に最適な値に調整することができる。
【０１０６】
次に、本発明の第９の実施の形態による赤外線検出回路について説明する。図２２は、本発明の第９の実施の形態による赤外線検出回路の構成を示すブロック図である。
【０１０７】
図２２に示す赤外線検出回路と図２０に示す赤外線検出回路とで異なる点は、出力回路５が出力回路５ａに変更された点であり、その他の点は図２０に示す赤外線検出回路とほぼ同様であるので同様の部分には同一符号を付し、以下本実施の形態の特徴的な点について説明する。
【０１０８】
図２２に示す出力回路５ａは、図２０に示す出力回路５と同様に構成された出力回路部（図示省略）と、タイマー回路５１とを備え、タイマー回路５１は、出力回路部の出力ＯＵＴを受け、常に一定時間幅のパルスを出力ＯＵＴ’として出力する。上記の第６乃至第８の実施の形態では、誤動作をすることはないが、人体を検出しているときに、出力回路５の出力ＯＵＴとして不規則なパルスを出力することになるが、本実施の形態では、出力回路５ａの出力ＯＵＴ’として一定時間幅のパルスを出力することにより、規則的なパルスを出力する。
【０１０９】
図２３は、図２２に示す赤外線検出回路の各部の動作波形を示す波形図である。ここで、ＳＩＮ波形はＩ／Ｖ変換回路２ａの入力部の入力ＳＩＮの波形、ＶＯＵＴ波形は電圧増幅回路３ｄの出力ＶＯＵＴの波形、ＯＵＴ波形は出力回路部の出力ＯＵＴの波形、ＯＵＴ’波形はタイマー回路５１の出力ＯＵＴ’の波形をそれぞれ示している。
【０１１０】
タイマー回路５１は、出力ＯＵＴ’として、出力回路部の出力ＯＵＴの立ち上がりに同期してそこから所定期間Ｔ１の間ハイレベルの信号を出力し続け、一旦ハイレベルの信号を出力すると、期間Ｔ１の間は出力回路部の出力ＯＵＴを受け付けない。その後、期間Ｔ１が経過した後にタイマー回路５１の出力ＯＵＴ’はローレベルに戻る。
【０１１１】
ここで、タイマー回路５１の出力ＯＵＴ’の変動により、寄生結合７を通じて不要な電荷がＩ／Ｖ変換回路２ａの入力部に入力され、電圧増幅回路３ｄの出力ＶＯＵＴが変動するが、このときには電圧増幅回路３ｄの出力ＶＯＵＴは既に待機時の動作点に落ち着いているので、電圧増幅回路３ｄの出力ＶＯＵＴが比較器４ａにおいて上限閾値ＶＨ１及び下限閾値ＶＬ１を超えることはなく、比較器４ａ以降の出力が変化することはない。
【０１１２】
上記のように、本実施の形態では、第８の実施の形態の効果に加え、タイマー回路５１により常に一定時間幅のパルスを出力することができるので、赤外線検出回路が人体を検出している間は出力が短いパルス列になることを防止することができ、赤外線検出回路の出力を利用するシステム等の適用範囲を拡大することができる。
【０１１３】
次に、本発明の第１０の実施の形態による赤外線検出回路について説明する。図２４は、本発明の第１０の実施の形態による赤外線検出回路の構成を示すブロック図である。
【０１１４】
図２４に示す赤外線検出回路と図２２に示す赤外線検出回路とで異なる点は、出力回路５ａが出力回路５ｂに変更された点であり、その他の点は図２２に示す赤外線検出回路とほぼ同様であるので同様の部分には同一符号を付し、以下本実施の形態の特徴的な点について説明する。
【０１１５】
図２２に示す出力回路５ｂは、図２０に示す出力回路５と同様に構成された出力回路部（図示省略）と、タイマー回路５１ａとを備え、タイマー回路５１ａは、出力回路部の出力ＯＵＴを受け、常に一定時間幅のパルスを出力ＯＵＴ”として出力するとともに、一定時間幅のパルスを出力した直後の所定期間は出力をしない待機機能を有する。
【０１１６】
図２５は、図２４に示す赤外線検出回路の各部の動作波形を示す波形図である。ここで、ＳＩＮ波形はＩ／Ｖ変換回路２ａの入力部の入力ＳＩＮの波形、ＶＯＵＴ波形は電圧増幅回路３ｄの出力ＶＯＵＴの波形、ＯＵＴ波形は出力回路部の出力ＯＵＴの波形、ＯＵＴ”波形はタイマー回路５１ａの出力ＯＵＴ”の波形をそれぞれ示している。
【０１１７】
タイマー回路５１ａは、出力ＯＵＴ”として、出力回路部の出力ＯＵＴの立ち上がりに同期してそこから所定期間Ｔ１の間ハイレベルの信号を出力し続け、一旦ハイレベルの信号を出力すると、所定期間Ｔ１の間は出力回路部の出力ＯＵＴを受け付けない。その後、期間Ｔ１が経過した後にタイマー回路５１ａの出力ＯＵＴ”はローレベルに戻る。次に、タイマー回路５１ａは、所定期間Ｔ２の間、出力信号を出力しせず、期間Ｔ２の禁止帯が設けられている。したがって、タイマー回路５１ａの出力ＯＵＴ”がハイレベルからローレベルに切り替ったときの電圧増幅回路３ｄの出力変動が大きく、比較器４ａ及び出力回路５ｂの出力がハイレベルに切り替ったとしても、タイマー回路５１ａの出力ＯＵＴ”がハイレベルに切り替ることはない。
【０１１８】
上記のように、本実施の形態では、第９の実施の形態の効果に加え、タイマー回路５１ａにより一定時間幅のパルスを出力した直後の一定時間は出力をしない禁止帯を設けているので、寄生容量７の値が非常に大きく、容量結合が強い場合でも、一定時間幅のパルスを出力した後に赤外線検出回路が誤動作することを確実に防止することができる。なお、上記の各実施の形態は、必要に応じて任意に組み合わせることができ、その場合も同様の効果を得ることができる。
【０１１９】
【発明の効果】
本発明によれば、変換手段の入力側と出力手段の出力側との間に発生する寄生容量を通じて変換手段に入力される電荷による比較手段又は出力手段の出カへの影響を除去するように変換手段、増幅手段、比較手段のいずれかを制御しているので、回路の小型化等により変換手段の入力側と出力手段の出力側との間に発生する寄生容量による誤動作を防止することができ、信頼性の高い赤外線検出回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による赤外線検出回路の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態による赤外線検出回路の構成を示すブロック図である。
【図３】図２に示す電圧増幅回路の構成を示す回路図である。
【図４】図２に示す制御回路の構成を示す回路図である。
【図５】図２に示す赤外線検出回路の各部の動作波形を示す波形図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態による赤外線検出回路の構成を示すブロック図である。
【図７】図６に示す電圧増幅回路の構成を示す回路図である。
【図８】図６に示す赤外線検出回路の各部の動作波形を示す波形図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態による赤外線検出回路の構成を示すブロック図である。
【図１０】図９に示す赤外線検出回路の各部の動作波形を示す波形図である。
【図１１】本発明の第５の実施の形態による赤外線検出回路の構成を示すブロック図である。
【図１２】図１１に示す比較器の構成を示す回路図である。
【図１３】図１１に示す赤外線検出回路の各部の動作波形を示す波形図である。
【図１４】本発明の第６の実施の形態による赤外線検出回路の構成を示すブロック図である。
【図１５】図１４に示す赤外線検出回路の各部の動作波形を示す波形図である。
【図１６】図１４に示す制御回路が生成するパルス波形を詳細に示す波形図である。
【図１７】本発明の第７の実施の形態による赤外線検出回路の構成を示すブロック図である。
【図１８】図１７に示すＩ／Ｖ変換回路及び制御回路の構成を示す回路図である。
【図１９】図１７に示す赤外線検出回路の各部の動作波形を示す波形図である。
【図２０】本発明の第８の実施の形態による赤外線検出回路の構成を示すブロック図である。
【図２１】図２０に示す赤外線検出回路の各部の動作波形を示す波形図である。
【図２２】本発明の第９の実施の形態による赤外線検出回路の構成を示すブロック図である。
【図２３】図２２に示す赤外線検出回路の各部の動作波形を示す波形図である。
【図２４】本発明の第１０の実施の形態による赤外線検出回路の構成を示すブロック図である。
【図２５】図２４に示す赤外線検出回路の各部の動作波形を示す波形図である。
【図２６】従来の赤外線検出回路の構成を示すブロック図である。
【図２７】図２６に示す従来の赤外検出回路の各部における通常の動作波形を示す波形図である。
【図２８】容量結合がある場合の図２６に示す従来の赤外検出回路の各部における動作波形を示す波形図である。
【符号の説明】
１　焦電素子
２，２ａ　Ｉ／Ｖ変換回路
３，３ａ〜３ｄ　電圧増幅回路
４，４ａ，４ｂ　比較器
５，５ａ，５ｂ　出力回路
６，６ａ〜６ｇ　制御回路
７　寄生容量
８　補正回路
９　スイッチ部
２１　スタートアップ回路
３１　プリアンプ
３２　１次ハイパスフィルタ回路部
３３，３３ａ，４１　補正回路部
３４　電圧増幅及びフィルタ回路
５１，５１ａ　タイマー回路
Ａ１〜Ａ４　増幅器
Ｃ１〜Ｃ８　容量
Ｄ１〜Ｄ３　フリップフロップ
Ｅ１，Ｅ２　ＥＸ−ＯＲゲート
Ｇ１　ＮＡＮＤゲート
Ｇ２　ＮＯＲゲート
Ｉ１，Ｉ２　インバータ
Ｒ１〜Ｒ１３　抵抗
Ｔ１〜Ｔ４　トランジスタ
ＳＷ１〜ＳＷ１６　スイッチ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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