(57)【要約】【課題】入射光に応じて発生する熱を検出することにより光を検出する光検出装置に関し、精度良く検出対象からの光検出することができる光検出装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明は、入射光に応じた信号を出力する第１の検出部（１１１）と、入射光に応じた信号を出力する第２の検出部（１１２）と、第１の検出部（１１１）に所定の成分の光を集光させて入射する集光手段（１１３）と、第２の検出部（１１２）に所定の成分の光を入射する入射手段（１１４）と、第１の検出部（１１１）の出力信号と第２の検出部（１１２）の出力信号との差分に応じた検出信号を出力する出力手段（１１５）とを有することを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光に応じた信号を出力する第１の検出部と、
入射光に応じた信号を出力する第２の検出部と、
前記第１の検出部に所定の成分の光を集光させて入射する集光手段と、
前記第２の検出部に所定の成分の光を入射する入射手段と、
前記第１の検出部の出力信号と前記第２の検出部の出力信号との差分に応じた検出信号を出力する出力手段とを有する光検出装置。
【請求項２】
前記集光手段は、所定の成分を透過する材料をレンズ状に成形した構成としたことを特徴とする請求項１記載の光検出装置。
【請求項３】
前記集光手段は、検出対象からの光を前記第１の検出部に集光することを特徴とする請求項１又は２記載の光検出装置。
【請求項４】
前記入射手段は、前記集光手段を構成する材料と同じ材料から構成されたことを特徴とする請求項２記載の光検出装置。
【請求項５】
前記所定の成分の光は、赤外線であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項記載の光検出装置。
【請求項６】
前記第１の検出部及び前記第２の検出部は、サーモパイルから構成されたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項記載の光検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光検出装置に係り、特に、入射光に応じて発生する熱を検出することにより光を検出する光検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
検出対象から放射される赤外線を検出して、検出対象の存在、通過を検出する検出センサが開発されている。赤外線を検出するセンサとしては、例えば、サーミスタを用いたものやサーモパイルと呼ばれるものが存在する。
【０００３】
このうち、サーモパイルは、微小な熱電対を複数対直列に接続したデバイスでありサーミスタに比べて応答性がよい。このため、サーモパイルを用いた赤外線検出装置が注目されている。
【０００４】
サーミスタやサーモパイルは、周囲温度の影響を受けやすく、温度補償が必要不可欠となる。サーミスタを用いた温度検知デバイスでは、同じパッケージ内に赤外線検知用サーミスタの他に温度補償用サーミスタを設け、その差分を出力として用いることにより温度補償を行なう温度検出装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−３０２２８８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかるに、従来の検出装置は、パッケージを構成するアルミニウムケース内に温度補償用サーミスタを設け、単に、パッケージ内の温度を検出し、赤外線検知用サーミスタの出力との差分をとる構成であったため、パッケージ外の周囲の赤外光の影響を反映した構成とはなっていなかった。このため、精度よく検出を行なうことができなかった。
【０００６】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、精度良く検出対象からの光検出することができる光検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、入射光に応じた信号を出力する第１の検出部（１１１）と、入射光に応じた信号を出力する第２の検出部（１１２）と、第１の検出部（１１１）に所定の成分の光を集光させて入射する集光手段（１１３）と、第２の検出部（１１２）に所定の成分の光を入射する入射手段（１１４）と、第１の検出部（１１１）の出力信号と第２の検出部（１１２）の出力信号との差分に応じた検出信号を出力する出力手段（１１５）とを有することを特徴とする。
【０００８】
集光手段（１１３）は、所定の成分を透過する材料をレンズ状に成形した構成としたことを特徴とする。また、集光手段（１１３）は、検出対象からの光を第１の検出部（１１１）に集光することを特徴とする。
【０００９】
入射手段（１１４）は、集光手段（１１３）を構成する材料と同じ材料から構成されたことを特徴とする。所定の成分の光は、赤外線であることを特徴とする。第１の検出部（１１１）及び第２の検出部（１１２）は、サーモパイルから構成されたことを特徴とする。
【００１０】
なお、上記参照符号はあくまでも参考であり、これによって、特許請求の範囲の記載が限定されるものではない。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、集光手段により第１の検出部に所定の成分の光を集光させて入射し、入射手段により第２の検出部に所定の成分の光を入射し、第１の検出部の出力信号と第２の検出部の出力信号との差分に応じた検出信号を出力することにより、周囲環境で生じている所定の成分の光を検出対象からの光からキャンセルすることができ、検出対象からの光だけを精度良く検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は本発明の一実施例の構成図、図２は本発明の一実施例の断面図、図３は本発明の一実施例のブロック構成図を示す。
【００１３】
本実施例の光検出装置１００は、第１の検出部１１１、第２の検出部１１２、集光手段１１３、入射手段１１４、出力手段１１５をプリント配線板１３１上に搭載し、樹脂１３２によりモールドした構成とされている。
【００１４】
第１の検出部１１１は、サーモパイルから構成されており、入射する赤外光に応じた信号を出力する。第１の検出部１１１は、プリント配線板１３１に半田付けされている。
【００１５】
第２の検出部１１２は、サーモパイルから構成されており、入射する赤外光に応じた信号を出力する。第２の検出部１１２は、プリント配線板１３１に半田付けされている。
【００１６】
集光手段１１３は、高密度ポリエチレンから形成されたフレネルレンズを凸状に成形した構成とされており、赤外光を集光して、第１の検出部１１１に入射させる。集光手段１１３は、ケース１４１及びスペーサ１４２により保持されている。
【００１７】
入射手段１１４は、集光手段１１３と同じ材料の高密度ポリエチレンを平板状に成形したものであり、入射光を集光することなく、周囲環境の赤外光を第２の検出部１１２に入射する。入射手段１１４は、ケース１１４とスペーサ１４２との間に配置され、ケース１４１に形成された貫通孔１４３を介して周囲環境から赤外光をケース１４１の内部に入射する。
【００１８】
集光手段１１３により検出対象からの赤外光が第１の検出部１１１に供給される。また、入射手段１１４により周囲環境の赤外光が第２の検出部１１２に供給される。
【００１９】
出力手段１１５には、第１の検出部１１１の出力信号と第２の検出部１１２の出力信号とが供給される。出力手段１１５は、第１の検出部１１１の出力信号と第２の検出部１１２の出力信号との差分に応じた検出信号を出力する。
【００２０】
出力手段１１５は、図３に示すように抵抗Ｒ11、Ｒ12、Ｒ21、Ｒ22、Ｒ31、アンプ１２１、１２２、差動アンプ１２３、コンパレータ１２４、サーミスタ１２５から構成されている。
【００２１】
抵抗Ｒ11、Ｒ12は、電源電圧Ｖccと接地との間に直列に接続されており、電源電圧Ｖccを分圧し、第１の検出部１１１に印加するバイアス電圧を生成する。抵抗Ｒ11、Ｒ12で生成されたバイアス電圧は、第１の検出部１１１の一端に印加される。
【００２２】
第１の検出部１１１には、集光手段１１３から検出対象の赤外光が入射する。第１の検出部１１１は、集光手段１１３から入射した赤外光に応じた検出信号を発生する。第１の検出部１１１で発生した検出信号は、アンプ１２１に供給される。アンプ１２１は、第１の検出部１１１で発生した検出信号を増幅して、差動アンプ１２３の非反転入力端子に供給する。
【００２３】
抵抗Ｒ21、Ｒ22は、電源電圧Ｖccと接地との間に直列に接続されており、電源電圧Ｖccを分圧し、第２の検出部１１２に印加するバイアス電圧を生成する。抵抗Ｒ21、Ｒ22で生成されたバイアス電圧は、第２の検出部１１２の一端に印加される。
【００２４】
第２の検出部１１２には、入射手段１１４から周囲環境の赤外光が入射する。第２の検出部１１２は、入射手段１１４から入射した周囲環境の赤外光に応じて基準信号を発生する。第２の検出部１１２で発生した基準信号は、アンプ１２２に供給される。アンプ１２２は、第２の検出部１１２で発生した基準信号を増幅して、差動アンプ１２３の反転入力端子に供給する。
【００２５】
差動アンプ１２３は、アンプ１２１からの検出信号からアンプ１２２からの基準信号を減算して出力する。このとき、アンプ１２１からの検出信号には、検出対象からの赤外光に応じた信号のみならず、周囲環境からの赤外光に応じた信号も含まれている。よって、差動アンプ１２３によりアンプ１２１からの検出信号からアンプ１２２からの基準信号を減算して出力することにより、差動アンプ１２３から周囲環境の赤外光による信号を除去した検出対象からの赤外光に応じた信号成分のみを出力することができる。
【００２６】
差動アンプ１２３の出力信号は、コンパレータ１２４の非反転入力端子に供給される。コンパレータ１２４の反転入力端子には、抵抗Ｒ31及びサーミスタ１２５の接続点から電源電圧Ｖccを分圧して生成された基準電圧が印加されている。サーミスタ１２５は、第１の検出部１１１に内蔵、あるいは、近接して設けられており、第１の検出部１１１で発生する熱に応じて抵抗が大きくなる。これによって、第１の検出部１１１の温度が高くなると基準電圧が大きくなるように温度補償が行なわれる。なお、第１の検出部１１１は、自己熱により温度変化があり、これによって、検出信号に温度特性が発生する。サーミスタ１２５によって温度による検出信号をキャンセルするように基準電圧を補償することにより、温度変化による検出誤差をキャンセルすることができる。
【００２７】
コンパレータ１２４の出力は差動アンプ１２３の出力が基準電圧より小さい状態では出力をローレベルとなり、差動アンプ１２３の出力が基準電圧より大きくなると出力ハイレベルとなる。コンパレータ１２４の出力は、出力端子Ｐoutから出力される。出力端子Ｐoutがハイレベルのときに集光手段１１３の向いている方向に検出対象が存在し、出力端子Ｐoutがローレベルのときに集光手段１１３の向いている方向に検出対象が存在しないことを認識できる。なお、出力端子Ｐoutは、上位装置に接続される。
【００２８】
本実施例によれば、集光手段１１３により第１の検出部１１１に赤外成分の光を集光させて入射し、入射手段１１４により第２の検出部１１２に所定の成分の光を入射し、第１の検出部１１１の出力信号と第２の検出部１１２の出力信号との差分に応じた検出信号を取得し、基準電圧と比較して出力することにより、周囲環境で生じている赤外成分の光を検出対象からの光からキャンセルすることができ、検出対象からの光だけを精度良く検出することができる。
【００２９】
なお、本実施例では、検出対象が人体などであり、このため、集光手段１１３及び入射手段１１４により人体などから放射される赤外成分を透過し、第１の検出部１１１及び第２の検出部１１２に供給するようにしたが、透過光は赤外成分に限定されるものではなく、検出対象に応じた成分を透過するように設定すればよい。
【００３０】
また、本実施例では、出力手段１１５の回路構成を簡略化するために、第１の検出部１１１に内蔵あるいは近接して設けられたサーミスタ１２５によりコンパレータ１２４の基準電圧を温度に応じて制御することにより、温度補償を行なっているが、第１の検出部１１１及び第２の検出部１１２の出力を各々に対して温度補償を行なうようにしてもよい。
【００３１】
図４は本発明の他の実施例のブロック構成図を示す。同図中、図３と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００３２】
本実施例の光検出装置２００は、出力手段２１１の構成が図３とは相違する。本実施例の出力手段２１１は、新たに差動アンプ２２１、２２２、サーミスタ２２３、２２４、抵抗Ｒ41、Ｒ42を設けるとともに、サーミスタ１２５に代えて抵抗Ｒ32を接続した構成とされている。
【００３３】
差動アンプ２２１は、非反転入力端子にアンプ１２１の出力が供給され、反転入力端子に抵抗Ｒ41とサーミスタ２２３との接続点が接続されている。サーミスタ２２３は、第１の検出部１１１に内蔵あるいは近接して設けられている。
【００３４】
抵抗Ｒ41とサーミスタ２２３とは、電源電圧Ｖccと接地との間に直列に接続されており、電源電圧Ｖccを分圧した電圧を発生する。抵抗Ｒ41とサーミスタ２２３との接続点の電圧は、第１の検出部１１１の周囲の温度に応じて変化し、差動アンプ２２１の出力より第１の検出部１１１の出力の温度変動をキャンセルしている。
【００３５】
差動アンプ２２２は、非反転入力端子にアンプ１２２の出力が供給され、反転入力端子に抵抗Ｒ42とサーミスタ２２４との接続点が接続されている。サーミスタ２２４は、第２の検出部１１２に内蔵あるいは近接して設けられている。
【００３６】
抵抗Ｒ42とサーミスタ２２４とは、電源電圧Ｖccと接地との間に直列に接続されており、電源電圧Ｖccを分圧した電圧を発生する。抵抗Ｒ42とサーミスタ２２４との接続点の電圧は、第２の検出部１１２の周囲の温度に応じて増加する。これによって、差動アンプ２２２の出力より第２の検出部１１２の出力の温度による変動がキャンセルされる。
【００３７】
これによって、差動アンプ１２３の反転入力端子、及び、非反転入力端子に供給される信号は第１の検出部１１１及び第２の検出部１１２の温度による変動分がキャンセルされた信号となっている。したがって、差動アンプ１２３の出力も第１の検出部１１１及び第２の検出部１１２の温度による変動分がキャンセルされた信号となる。差動アンプ１２３の出力をコンパレータ１２４によって固定抵抗Ｒ31、Ｒ32により生成された基準電圧と比較することによって第１の検出部１１１及び第２の検出部１１２の温度変動の影響を受けずに検出対象からの赤外光を検出することが可能となる。
【００３８】
通常、第１の検出部１１１及び第２の検出部１１２を構成するサーモパイルには、サーミスタが内蔵されており、これを用いることによりサーミスタを追加することなく、温度ノイズを除去することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施例の構成図である。
【図２】本発明の一実施例の断面図である。
【図３】本発明の一実施例のブロック構成図である。
【図４】本発明の他の実施例のブロック構成図である。
【符号の説明】
【００４０】
１００、２００  光検出装置
１１１  第１の検出部、１１２  第２の検出部、１１３  集光手段、１１４  入射手段
１１５、２１１  出力手段
１２１、１２２  アンプ、１２３、２２１、２２２  差動アンプ
１２４  コンパレータ
１２５、２２３、２２４  サーミスタ
１３１  プリント配線板、１３２  樹脂
１４１  ケース、１４２  スペーサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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