(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外線による輻射熱を受ける赤外線感応抵抗体と、この赤外線感応抵抗体と同一の抵抗値であり且つ同一の温度に対する抵抗値変化を示し赤外線による輻射熱を受けない基準抵抗と、直流電圧を出力する直流電圧発生手段と、上記赤外線感応抵抗体を帰還抵抗とするとともに上記基準抵抗を入力抵抗として直流電圧発生手段の直流電圧を反転増幅する反転増幅手段と、上記直流電圧発生手段の直流電圧と反転増幅手段の出力電圧とを加算する加算手段とを備えて成ることを特徴とする赤外線検知回路。
【請求項２】
赤外線による輻射熱を受ける赤外線感応抵抗体と、この赤外線感応抵抗体と同一の抵抗値であり且つ同一の温度に対する抵抗値変化を示し赤外線による輻射熱を受けない基準抵抗と、直流電圧を出力する直流電圧発生手段と、上記赤外線感応抵抗体と基準抵抗との何れか一方を帰還抵抗とし他方を入力抵抗として直流電圧発生手段の直流電圧を反転増幅する反転増幅手段と、上記直流電圧発生手段の直流電圧と反転増幅手段の出力電圧とを加算する加算手段と、上記赤外線感応抵抗体が赤外線による輻射熱を受けていないとき、上記加算手段の出力が生じないように加算手段の加算比率または反転増幅手段の利得を調節する調節手段を設けて成ることを特徴とする赤外線検知回路。
【請求項３】
赤外線による輻射熱を受ける赤外線感応抵抗体と、この赤外線感応抵抗体と同一の抵抗値であり且つ同一の温度に対する抵抗値変化を示し赤外線による輻射熱を受けない基準抵抗と、直流電圧を出力する第１の直流電圧発生手段と、この第１の直流電圧発生手段と絶対値が同一で極性が逆の直流電圧を出力する第２の直流電圧発生手段と、上記赤外線感応抵抗体を帰還抵抗として第１の直流電圧発生手段の直流電圧を反転増幅する第１の反転増幅手段と、上記基準抵抗を帰還抵抗として第２の直流電圧発生手段の直流電圧を反転増幅する第２の反転増幅手段と、上記第１及び第２の反転増幅手段の出力電圧を加算する加算手段とを備えて成ることを特徴とする赤外線検知回路。
【請求項４】
上記赤外線感応抵抗体が赤外線による輻射熱を受けていないとき、上記加算手段の出力が生じないように加算手段の加算比率または第１及び第２の反転増幅手段のいずれかの利得または第１及び第２の直流電圧発生手段のいずれかの直流電圧を調節する調節手段を設けて成ることを特徴とする請求項３記載の赤外線検知回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、赤外線を検知する存在検知型の赤外線検知回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の赤外線検知回路を図１７に示す。この赤外線検知回路は、直流電源１１の両端に基準抵抗Ｒref を介して直列接続された赤外線感応抵抗体Ｒｔで赤外線を感知し、その感知出力が比較電圧１３との差分を直流差動増幅器１２で増幅した電圧を出力電圧Ｖout とするものである。
【０００３】
赤外線感応抵抗体（以下、感応抵抗体と呼ぶ）Ｒｔは、温度変化に応じて抵抗値が変化する例えばサーミスタなどの抵抗体である。代表的なサーミスタの温度変化に対する抵抗値変化（いわゆる温度特性）を図１８に示す。ここで、上記感応抵抗体Ｒｔとしては、熱容量が極力小さく、且つ熱抵抗が極力大きいものを用いることにより、わずかな輻射熱によっても、感応抵抗体Ｒｔ自体の温度が上昇し、抵抗値変化を起こすようにしてある。
【０００４】
基準抵抗Ｒref は、上記感応抵抗体Ｒｔと全く同一の抵抗値のものであり、且つ感応抵抗体Ｒｔと全く同一の温度変化に対する抵抗変化率を有する抵抗体である。但し、外部からの輻射熱からは完全に遮断されている。つまりは、抵抗値や抵抗変化率に影響を与えない方法、あるいは空間的に絶縁する方法で、赤外線による輻射熱を遮断してある。従って、輻射熱が感応抵抗体Ｒｔに入射されない場合は、たとえ周囲温度が変化しても、感応抵抗体Ｒｔと基準抵抗Ｒref による分圧電圧は一定となるようにしてある。
【０００５】
比較電圧１３は、直流電源１１の電圧をＥとすると、Ｅ／２に設定してある。なお、比較電圧１３は、図２１に示すように、直流電源１１の電圧Ｅを抵抗Ｒd1，Ｒｄ2で分圧して得るようにしてもよい。
【０００６】
上記赤外線検知回路では、感応抵抗体Ｒｔの輻射熱による抵抗値変化がない場合には、感応抵抗体Ｒｔと基準抵抗Ｒref との抵抗値は等しく、感応抵抗体Ｒｔと基準抵抗Ｒref との分圧電圧（直流差動増幅器１２の入力電圧Ｖin）が比較電圧１３と一致するので、直流差動増幅器１２の出力電圧Ｖout が０Ｖとなる。そして、感応抵抗体Ｒｔの輻射熱による抵抗値変化があると、感応抵抗体Ｒｔと基準抵抗Ｒref とによる分圧電圧と比較電圧１３の電圧Ｅ／２との差に応じた出力電圧Ｖout が直流差動増幅器１２から出力される。即ち、周囲温度の変化は相殺され、輻射熱量に応じた値のみが直流差動増幅器１２から出力される。
【０００７】
ここで、直流差動増幅器１２の利得をＡとした場合、直流差動増幅器１２の入力電圧Ｖinと出力電圧Ｖout は次式で表される。
【０００８】
【数１】
0003900007.tif 000002
【０００９】
上記赤外線検知回路を人体検知装置に適用した場合を図１９に示す。この人体検知装置では、レンズなどの適当な光学手段Ｌを用い、感応抵抗体Ｒｔに赤外線を照射するようにし、直流差動増幅器１２の出力電圧Ｖout を適当な基準電圧６と比較する比較器５を設け、基準電圧６の設定により決まるある一定レベル以上の輻射熱に対してハイ，ロー２値の出力（いわゆるオン，オフ出力）が得られる。
【００１０】
赤外線輻射物体である人体Ｘが図１９における（あ）→（い）→（う）というように移動した場合の上記人体検知装置の動作を図２０に示す。ここで、人体Ｘが周囲温度よりΔＴ℃高い（ある場合は低い）エネルギを有するものとし、図１９における（あ）→（い）→（う）というように検知視野（検知エリア）を通過したときの検知視野内における輻射エネルギの変化を図２０（ａ）に示す。ここで、検知視野内に人体Ｘが存在しない場合は、検知視野内の温度と感応抵抗体Ｒｔ及び基準抵抗Ｒref の温度とは等しいとする。
【００１１】
人体Ｘが上述のように移動した場合、図２０（ａ）の検知視野内の輻射熱により同図（ｂ）に示すように感応抵抗体Ｒｔの抵抗値が変化する。この感応抵抗体Ｒｔの抵抗値の変化に伴い直流差動増幅器１２の入力電圧Ｖinが図２０（ｃ）に示すように変化する。ここで、図２０（ｃ）に示すように直流差動増幅器１２の入力電圧Ｖinが基準電圧Ｅ／２に対してΔＶinだけ高くなったとすると、直流差動増幅器１２から同図（ｄ）に示す出力電圧Ｖout が得られる。いま、比較器５の基準電圧６を図２０（ｄ）に示すように設定してある場合、比較器５の出力は同図（ｅ）に示すようになる。
【００１２】
このように、検知視野内に人体Ｘが存在することによって、感応抵抗体Ｒｔの抵抗値が変化し、その抵抗値の変化を電圧値変化として直流増幅することにより、人体Ｘの存在を検知することができる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した赤外線検知回路では次のような問題がある。即ち、上記赤外線検知回路では、直流電源１１の直流電圧を感応抵抗体Ｒｔと基準抵抗Ｒref との直列回路により分圧することにより直流差動増幅器１２の入力電圧Ｖinを得ているため、感応抵抗体Ｒｔの抵抗値変化と入力電圧Ｖinの変化とが比例せずに非線形となってしまう。具体的には、感応抵抗体Ｒｔの微小な抵抗値変化ΔＲｔに対する入力電圧Ｖinの変化分ΔＶinは次式で表される。
【００１４】
【数２】
0003900007.tif 000003
【００１５】
すなわち、上式（２）に示すごとく、感応抵抗体Ｒｔの抵抗値変化ΔＲｔと入力電圧Ｖinの変化分ΔＶinとは比例せず、感応抵抗体Ｒｔの抵抗値の変化幅によってΔＲｔに対する入力電圧変化率（ΔＶin）が大きく変化することになる。
【００１６】
例えば、周囲温度Ｔ1 においては感応抵抗体Ｒｔの抵抗値と基準抵抗Ｒref の抵抗値とは等しい（Ｒｔ＝Ｒref ）が、そこに輻射熱が入射して感応抵抗体Ｒｔの抵抗値がΔＲｔだけ変化したとすると、この場合の入力電圧Ｖinの変化分ΔＶinは次式により表される。
【００１７】
【数３】
0003900007.tif 000004
【００１８】
上記式（３）は、感応抵抗体Ｒｔの抵抗値変化ΔＲｔと入力電圧Ｖinの変化分Ｖinとが比例すなわち線形の関係にあることを示している。しかし、この式（３）はΔＲｔ1 が微小な場合に限って成立するものであり、感応抵抗体Ｒｔの抵抗値が大きく変化した場合にはＲｔ＝Ｒref という関係が崩れるため、上記式（３）が成立せず、それぞれの感応抵抗体Ｒｔの抵抗値において抵抗値変化ΔＲｔに対する入力電圧Ｖinの変化分Ｖinを計算しなければならない。
【００１９】
つまり、仮に輻射熱により感応抵抗体Ｒｔの抵抗値が、Ｒｔ＝０．５×Ｒrefとなるまで変化したとすると、この感応抵抗体Ｒｔの抵抗値におけるΔＲｔに対する入力電圧Ｖinの変化分ΔＶinは、Ｒｔ＝０．５×Ｒref を式（２）に代入して次式のように表される。
【００２０】
【数４】
0003900007.tif 000005
【００２１】
ここで、感応抵抗体Ｒｔの入射輻射熱に対する変化率が一定であるとすると、同一の微小輻射熱の変化に対する感応抵抗体Ｒｔの抵抗値変化ΔＲｔは、ΔＲｔ2 ＝０．５×ΔＲｔ1 であるから、この場合の入力電圧Ｖinの変化分Ｖinは次式にて表される。
【００２２】
【数５】
0003900007.tif 000006
【００２３】
つまり、上記式（４）と式（５）に示されたΔＶin2 の差が非線形性を示している。したがって、従来回路においては、上記の非線形性を補正するための補正手段を設ける必要があり、そのためにコストアップになったり、あるいは充分な補正ができずに赤外線の輻射量に対する赤外線検知回路の出力（輻射温度計における温度計測値など）に誤差が生じてしまうという問題がある。
【００２４】
本発明は上述の点に鑑みて為されたものであり、その目的は、安価で、高性能且つ高信頼性の赤外線検知回路を提供することにある。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、赤外線による輻射熱を受ける赤外線感応抵抗体と、この赤外線感応抵抗体と同一の抵抗値であり且つ同一の温度に対する抵抗値変化を示し赤外線による輻射熱を受けない基準抵抗と、直流電圧を出力する直流電圧発生手段と、上記赤外線感応抵抗体を帰還抵抗とするとともに上記基準抵抗を入力抵抗として直流電圧発生手段の直流電圧を反転増幅する反転増幅手段と、上記直流電圧発生手段の直流電圧と反転増幅手段の出力電圧とを加算する加算手段とを備えて成ることを特徴とする。
【００２６】
請求項２の発明は、上記目的を達成するために、赤外線による輻射熱を受ける赤外線感応抵抗体と、この赤外線感応抵抗体と同一の抵抗値であり且つ同一の温度に対する抵抗値変化を示し赤外線による輻射熱を受けない基準抵抗と、直流電圧を出力する直流電圧発生手段と、上記赤外線感応抵抗体と基準抵抗との何れか一方を帰還抵抗とし他方を入力抵抗として直流電圧発生手段の直流電圧を反転増幅する反転増幅手段と、上記直流電圧発生手段の直流電圧と反転増幅手段の出力電圧とを加算する加算手段と、上記赤外線感応抵抗体が赤外線による輻射熱を受けていないとき、上記加算手段の出力が生じないように加算手段の加算比率または反転増幅手段の利得を調節する調節手段を設けて成ることを特徴とする。
【００２７】
請求項３の発明は、上記目的を達成するために、赤外線による輻射熱を受ける赤外線感応抵抗体と、この赤外線感応抵抗体と同一の抵抗値であり且つ同一の温度に対する抵抗値変化を示し赤外線による輻射熱を受けない基準抵抗と、直流電圧を出力する第１の直流電圧発生手段と、この第１の直流電圧発生手段と絶対値が同一で極性が逆の直流電圧を出力する第２の直流電圧発生手段と、上記赤外線感応抵抗体を帰還抵抗として第１の直流電圧発生手段の直流電圧を反転増幅する第１の反転増幅手段と、上記基準抵抗を帰還抵抗として第２の直流電圧発生手段の直流電圧を反転増幅する第２の反転増幅手段と、上記第１及び第２の反転増幅手段の出力電圧を加算する加算手段とを備えて成ることを特徴とする。
【００２８】
請求項４の発明は、請求項３の発明において、上記赤外線感応抵抗体が赤外線による輻射熱を受けていないとき、上記加算手段の出力が生じないように加算手段の加算比率または第１及び第２の反転増幅手段のいずれかの利得または第１及び第２の直流電圧発生手段のいずれかの直流電圧を調節する調節手段を設けて成ることを特徴とする。
【００３０】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
図１に本発明の第１の実施形態を示す。本実施形態の赤外線検知回路は、直流電源１１の直流電圧を感応抵抗体Ｒｔの赤外線の輻射熱による抵抗変化に応じて増幅度の変化する反転増幅器１４によって反転増幅し、この反転増幅器１４の出力電圧を直流電源１１の直流電圧に加算して、感応抵抗体Ｒｔの赤外線の輻射熱による抵抗変化に応じた直流電圧を得るものである。
【００３１】
具体的には、図１に示すように、図２１の従来例と同じく直流電源１１を用いるとともに、反転増幅器１４により直流電源１１の直流電圧を反転増幅し、さらに、その反転増幅された直流電圧Ｖinと直流電源１１の電源電圧とを加算直流増幅器１５において加算し増幅する構成としてある。
【００３２】
上記反転増幅器１４は、基準抵抗Ｒref を入力抵抗とするとともに、感応抵抗体Ｒｔを帰還抵抗として演算増幅器１４ａを用いて構成してある。この反転増幅器１４では、感応抵抗体Ｒｔが輻射熱を受けていないとき、感応抵抗体Ｒｔと基準抵抗Ｒref との抵抗値が等しいため、反転増幅器１４の増幅度は−１となり、反転増幅器１４からは直流電源１１の直流電圧と絶対値が等しく極性が反転した直流電圧が出力される。このため、加算直流増幅器１５にて直流電源１１の直流電圧と反転増幅器１４の出力電圧とを加算すると、互いに相殺され、加算直流増幅器１５の出力は０Ｖとなる。
【００３３】
逆に、感応抵抗体Ｒｔが輻射熱を受けたときは、感応抵抗体Ｒｔの抵抗値が変化し反転増幅器１４の増幅度の絶対値が１からずれるため、反転増幅器１４の出力電圧が変化し、これにより直流電源１１の直流電圧とに差を生じる。したがって、このときには、加算直流増幅器１５の出力として、感応抵抗体Ｒｔが受けた輻射熱に応じた直流電圧出力Ｖout が得られる。
【００３４】
すなわち、反転増幅器１４の出力電圧として加算直流増幅器１５に入力される電圧Ｖinと、加算直流増幅器１５の出力電圧Ｖout との間には次式の関係がある。なお、Ｅは直流電源１１の直流電圧、Ａは加算直流増幅器１５の増幅度である。
【００３５】
【数６】
0003900007.tif 000007
【００３６】
よって、上記式（６）より、感応抵抗体Ｒｔの抵抗値変化ΔＲｔに対する入力電圧Ｖinの変化分ΔＶinは次式により求められる。
【００３７】
【数７】
0003900007.tif 000008
【００３８】
上記式（８）より明らかなように、上述の構成によれば、抵抗値変化ΔＲｔと入力電圧Ｖinの変化分ΔＶinとは、感応抵抗体Ｒｔの抵抗値に依らず、常に線形関係（比例関係）を維持することができる。したがって、従来のように抵抗値変化ΔＲｔに対する入力電圧Ｖinの変化分ΔＶinを線形とするための補正回路が不要となり、コストの削減を図ることができ、併せて赤外線検知回路全体の小型化も図れる。また、補正回路が必要でなくなることから、補正回路の精度に起因する誤差が生じなくなり、赤外線検知回路の全体の精度を向上させることができる。さらに、補正回路を備えた場合に上記誤差を回避して精度を確保するために、従来では補正回路の調整を行わなければならず、その調整に多大な時間と労力（調整のためのヒートアップ、エージングあるいは補正値の微調整等）を要していたのが、全て不要となり、この点においてもコストの削減を図ることができるという利点がある。ここで、上述のように反転増幅器１４を用いることにより、赤外線検知回路の全体のインピーダンスを下げることができ、外来ノイズの影響を受けにくくできるという利点もある。
【００３９】
なお、抵抗値変化ΔＲｔと入力電圧Ｖinの変化分ΔＶinとが線形関係を維持することができるため、周囲温度との演算により、対象物の温度を非接触に測定することができる輻射温度計にこの赤外線検知回路を応用することができる。
【００４０】
本実施形態の赤外線検知回路を用いて、輻射温度計を構成した場合を図２に示す。構成的には、上記実施形態１〜８に示した存在検知型の人体検知装置と同様に、レンズなどの適当な光学手段Ｌを用い、感応抵抗体Ｒｔに赤外線を照射するようにし、演算増幅器１５ａにて構成される加算直流増幅器１５から、赤外線の輻射量に応じた直流の出力電圧Ｖout が得られる。この出力電圧Ｖout と周囲温度とを演算することにより、測定対象の表面温度を非接触にて計測することができる。
【００４１】
赤外線輻射物体である人体Ｘが図２における（あ）→（い）→（う）というように移動した場合の上記輻射温度計の動作を図３に示す。ここで、人体Ｘが図２における（あ）→（い）→（う）というように検知視野（検知エリア）を通過したときの検知視野内における輻射エネルギーの変化は図３（ａ）に示すようになる。従って、この人体Ｘの移動に伴う図３（ａ）の検知視野内の輻射熱により同図（ｂ）に示すように感応抵抗体Ｒｔの抵抗値が変化する。この感応抵抗体Ｒｔの抵抗値の変化に伴い加算直流増幅器１５の入力電圧Ｖinが図３（ｃ）に示すように変化し、加算直流増幅器１５から同図（ｄ）に示す出力電圧Ｖout が得られる。この出力電圧Ｖout を他の適当な手段により得られた周囲温度に応じた出力との間で演算することにより、人体Ｘの表面温度を非接触で計測することができる。
【００４２】
ただし、図２の場合には、加算直流増幅器１５を演算増幅器１５ａから成る反転増幅器にて構成してあるため、出力電圧Ｖout の極性は図３（ｄ）とは反対になる。
【００４３】
（実施形態２）
図４に本発明の第２の実施形態を示す。本実施形態では、図１に示した上記第１の実施形態において、加算直流増幅器１５を用いる代わりに、反転増幅器１４の出力端と直流電源１１の正極とを抵抗Ｒｄ1 ，Ｒｄ2 を介して接続し、直流増幅器１６により直流増幅している点に特徴がある。すなわち、反転増幅器１４の出力電圧を直流電源１１の電源電圧Ｅとを抵抗Ｒｄ1 ，Ｒｄ2 により加算しており、これらの抵抗Ｒｄ1 ，Ｒｄ2 が加算手段となる。
【００４４】
上述の赤外線検知回路の動作は、出力電圧Ｖout が低下（約半分）する以外は基本的に実施形態１のものと同一であり、説明は省略する。
【００４５】
上述の構成によれば、加算直流増幅器１５は必要でなく、通常の１入力の直流増幅器１６を用いればよいから、コストの削減を図ることができる。
【００４６】
（実施形態３）
図５に本発明の第３の実施形態を示す。本実施形態では、上記実施形態１の赤外線検知回路（図１参照）において、感応抵抗体Ｒｔに赤外線が輻射されていないときにおける加算直流増幅器１５の出力電圧Ｖout が０Ｖとなるように、加算直流増幅器１５における加算比率を制御するフィードバック回路１７を設けた点に特徴がある。
【００４７】
上記フィードバック回路１７は、加算直流増幅器１５のオフセット電圧・電流の温度による変動および長期的なレンジにおける安定性、あるいは感応抵抗体Ｒｔと基準抵抗Ｒref の抵抗値の不安定性による問題を回避するように働く。即ち、このような目的で上記フィードバック回路１７は使用されるので、フィードバック制御系における時定数は非常に大きな値（例えば、数時間）であればよい。
【００４８】
なお、本実施形態の場合には、図示しないが実施形態２と同様に、感応抵抗体Ｒｔに輻射熱が加わっているかどうかを検知する検知手段を備えている。この検知手段では、例えば加算直流増幅器１５の出力電圧Ｖout の短期的な変動を測定して、感応抵抗体Ｒｔに輻射熱が加わっているかどうかを検知するようにしてある。即ち、人体の移動であれば、０．１〜１０Ｈｚくらいの周波数成分の短期的な変動が測定されるので、その有無により感応抵抗体Ｒｔに輻射熱が加わっているかどうかを検知することが可能である。
【００４９】
但し、さらに確実に感応抵抗体Ｒｔに輻射熱が加わっているかどうかを検知する場合には、感応抵抗体Ｒｔの前に、光学的なシャッタなどの輻射熱遮蔽手段を配置し、必要に応じた時間間隔で輻射熱を遮断した状態で、上記フィードバック制御を行うことが望ましい。
【００５０】
上述の構成とすれば、感応抵抗体Ｒｔに入射される輻射エネルギーに応じた直流電圧出力Ｖout を得ることができるとともに、実施形態１の場合と同様に感応抵抗体Ｒｔの抵抗値変化ΔＲｔと加算直流増幅器１５の入力電圧Ｖinの変化分ΔＶinとの線形性を常時維持することができる。しかも、加算直流増幅器１５においては反転増幅器１４からの入力電圧Ｖinと直流電源１１からの直流電圧Ｅとが加算されるため、従来例のように直流差動増幅器を用いた場合に問題であったオフセット電圧、電流値の変動あるいは感応抵抗体Ｒｔや基準抵抗Ｒref の抵抗値の不安定性に起因するドリフトによる直流的誤差の発生は全く起こらないことになる。すなわち、加算直流増幅器１５においては上記のようなオフセット電圧や電流値変動あるいはドリフトが相殺され、出力には一切現れないからである。従って、従来のように入力オフセットに関して要求されていた非常に高精度な性能は不要であり、一般的に市販されている安価な演算増幅器を用いて加算直流増幅器１５を構成しても、十分に安定した特性を得ることができる。
【００５１】
また、上記直流的な誤差を回避するために、従来では直流差動増幅器１２の温度上昇を抑えたり、温度勾配を無くしたりする構造的あるいは回路的な手段を講じる場合もあったが、本実施形態の場合には加算直流増幅器１５に対してそのような手段を講じる必要が全くないという利点もある。さらに、従来では直流的精度を確保するための調整に多大な時間と労力とがかかっていたが、本実施形態では直流的な精度は要求されないので、調整作業も軽減できる利点もある。
【００５２】
さらに、本実施形態では、フィードバック回路１７によって赤外線による輻射熱が感応抵抗体Ｒｔに加わっていないときに加算直流増幅器１５の出力Ｖout を０となるようにしているため、この点でも直流的誤差が生じず、信頼性すなわち長期的安定性を向上させることができるという利点がある。
【００５３】
それに加えて、本実施形態では、実施形態１と同様に抵抗値変化ΔＲｔと入力電圧Ｖinの変化分ΔＶinとは、感応抵抗体Ｒｔの抵抗値に依らず、常に線形関係（比例関係）を維持することができるから、従来のように抵抗値変化ΔＲｔに対する入力電圧Ｖinの変化分ΔＶinを線形とするための補正回路が不要となり、コストの削減を図ることができ、併せて赤外線検知回路全体の小型化も図れる。また、補正回路が必要でなくなることから、補正回路の精度に起因する誤差が生じなくなり、赤外線検知回路の全体の精度を向上させることができる。さらに、補正回路を備えた場合に上記誤差を回避して精度を確保するために、従来では補正回路の調整を行わなければならず、その調整に多大な時間と労力（調整のためのヒートアップ、エージングあるいは補正値の微調整等）を要していたのが、全て不要となり、この点においてもコストの削減を図ることができるという利点がある。ここで、上述のように反転増幅器１４を用いることにより、赤外線検知回路の全体のインピーダンスを下げることができ、外来ノイズの影響を受けにくくできるという利点もある。
【００５４】
本実施形態の赤外線検知回路を用いて、存在検知型の人体検知装置を構成した場合を図６に示す。なお、構成的には実施形態１のものと同じく、レンズなどの適当な光学手段Ｌを用い、感応抵抗体Ｒｔに赤外線を照射するようにし、加算直流増幅器１５の出力電圧Ｖout を適当なしきい値と比較し、しきち値を越えるある一定レベル以上の輻射熱に対してハイ，ロー２値の出力（オン，オフ出力）が得られるようにしてある。さらに、図６においては、感応抵抗体Ｒｔを反転増幅器１４の入力抵抗、基準抵抗Ｒref を帰還抵抗としており、直流電源１１からの直流電圧Ｅに対する加算直流増幅器１５の入力抵抗Ｒｄ2 として電圧制御型抵抗を用い、この抵抗Ｒｄ2 の抵抗値をフィードバック回路１７の出力で調節することで、感応抵抗体Ｒｔに赤外線による輻射熱が加わっていないとき、加算直流増幅器１５の出力電圧Ｖout を０Ｖに保つようにしてある。
【００５５】
赤外線輻射物体である人体Ｘが図６における（あ）→（い）→（う）というように移動した場合の上記人体検知装置の動作を図７に示す。ここで、人体Ｘが図６における（あ）→（い）→（う）というように検知視野（検知エリア）を通過したときの検知視野内における輻射エネルギの変化は図７（ａ）に示すようになる。従って、この人体Ｘの移動に伴う図７（ａ）の検知視野内の輻射熱により同図（ｂ）に示すように感応抵抗体Ｒｔの抵抗値が変化する。この感応抵抗体Ｒｔの抵抗値の変化に伴い加算直流増幅器１５の入力電圧Ｖinが図７（ｃ）に示すように変化し、加算直流増幅器１５から同図（ｄ）に示す直流の出力電圧Ｖout が得られる。この出力電圧Ｖout を比較器５の比較電圧６と比較することで、人体の有無が検知される。この人体検知装置の場合には、図６における（い）に示す状態に人体Ｘがたとえ長時間静止しても安定に検知することができる。
【００５６】
なお、図８に示すように、直流電源１１の正極と反転増幅器１４の出力端とを入力抵抗Ｒｄ1 ，Ｒｄ2 を介して接続し、１入力の直流増幅器１６の入力端に接続して実施形態２と同様に構成してもよい。
【００５７】
（実施形態４）
図９に本発明の第４の実施形態を示す。本実施形態の赤外線検知回路は、直流電圧Ｅを発生する直流電源１１1 と、この直流電圧Ｅと絶対値が等しく逆極性の直流電圧Ｅ’（Ｅ’＝−Ｅ）を発生する直流電源１１2 と、抵抗Ｒ1 を入力抵抗とし感応抵抗体Ｒｔを帰還抵抗とする反転増幅器１４1 と、抵抗Ｒ2 を入力抵抗とし基準抵抗Ｒref を帰還抵抗とする反転増幅器１４2 と、２つの反転増幅器１４1 ，１４2 からの入力電圧Ｖin1 ，Ｖin2 を加算増幅する加算直流増幅器１５とを備え、一方の反転増幅器１４1 に直流電源１１1 の直流電圧Ｅを入力し、他方の反転増幅器１４2 に直流電源１１2 の直流電圧Ｅ’を入力している。なお、各反転増幅器１４1 ，１４2 の入力抵抗Ｒ1 ，Ｒ2 の抵抗値は等しくしてある。
【００５８】
２つの反転増幅器１４1 ，１４2 は、それぞれ同じ抵抗値の抵抗Ｒ1 ，Ｒ2 を入力抵抗とし、感応抵抗体Ｒｔと基準抵抗Ｒref とをそれぞれ帰還抵抗として演算増幅器１４ａ1 ，１４ａ2 を用いて構成してある。ここで、感応抵抗体Ｒｔが輻射熱を受けていないとき、感応抵抗体Ｒｔと基準抵抗Ｒref との抵抗値が等しいため、反転増幅器１４1 ，１４2 の増幅度は−１となり、各反転増幅器１４1，１４2 から加算直流増幅器１５に入力される入力電圧Ｖin1 ，Ｖin2 は絶対値が等しく逆極性となるから加算直流増幅器１５の出力電圧Ｖout は０Ｖとなる。
【００５９】
逆に、感応抵抗体Ｒｔが輻射熱を受けたときは、感応抵抗体Ｒｔの抵抗値が変化し反転増幅器１４1 の増幅度の絶対値が１からずれるため、２つの反転増幅器１４1 ，１４2 の増幅度の間に感応抵抗体Ｒｔの抵抗値の変化に応じた差が生じる。すなわち、加算直流増幅器１５の出力電圧Ｖout は、反転増幅器１４1 からの入力電圧Ｖin1 と、反転増幅器１４2 からの入力電圧Ｖin2 とにより、以下の式で表される。なお、Ａは加算直流増幅器１５の増幅度である。
【００６０】
【数８】
0003900007.tif 000009
【００６１】
よって、上記式（９）より、感応抵抗体Ｒｔの抵抗値変化ΔＲｔに対する入力電圧Ｖinの変化分ΔＶinは次式により求められる。
【００６２】
【数９】
0003900007.tif 000010
【００６３】
上記式（１０）より明らかなように、上述の構成によれば、抵抗値変化ΔＲｔと入力電圧Ｖin1 の変化分ΔＶin1 とは、感応抵抗体Ｒｔの抵抗値に依らず、常に線形関係（比例関係）を維持することができる。したがって、線形に補正するための補正回路が不要となり、コストの削減を図ることができ、併せて赤外線検知回路全体の小型化も図れる。また、補正回路が必要でなくなることから、補正回路の精度に起因する誤差が生じなくなり、赤外線検知回路の全体の精度を向上させることができる。さらに、補正回路を備えた場合に上記誤差を回避して精度を確保するために、従来では補正回路の調整を行わなければならず、その調整に多大な時間と労力（調整のためのヒートアップ、エージングあるいは補正値の微調整等）を要していたのが、全て不要となり、この点においてもコストの削減を図ることができるという利点がある。ここで、上述のように反転増幅器１４1 ，１４2 を用いることにより、赤外線検知回路の全体のインピーダンスを下げることができ、外来ノイズの影響を受けにくくできるという利点もある。
【００６４】
なお、抵抗値変化ΔＲｔと入力電圧Ｖin1 の変化分ΔＶin1 とが線形関係を維持することができるため、周囲温度との演算により、対象物の温度を非接触に測定することができる輻射温度計にこの赤外線検知回路を応用することができる。
【００６５】
本実施形態の赤外線検知回路を用いて、存在検知型の人体検知装置を構成した場合を図１０に示す。図１１は図１０の（あ）→（い）→（う）と人体Ｘが移動したときの動作を示す。図１０における（い）の位置に人体Ｘが存在する場合、上述したように感応抵抗体Ｒｔと基準抵抗Ｒref との抵抗値のバランスが崩れ、同図（ｃ）に示すように反転増幅器１４1 ，１４2 からの加算直流増幅器１５への入力電圧Ｖin1 ，Ｖin2 間に差が生じ、この差に応じて加算直流増幅器１５から入射した赤外線の輻射量に比例した直流電圧出力Ｖout が得られる。この出力電圧Ｖout を比較器５の比較電圧６と比較することで、人体の有無が検知される。この人体検知装置の場合には、図１０における（い）に示す状態に人体Ｘがたとえ長時間静止しても安定に検知することができる。ただし、図１０の場合には、加算直流増幅器１５を演算増幅器１５ａから成る反転増幅器にて構成してあるため、出力電圧Ｖout の極性は図１１（ｄ）とは反対になる。
【００６６】
なお、図１２に示すように、反転増幅器１４1 ，１４2 の出力端を抵抗Ｒｄ1，Ｒｄ2 を介して接続し、１入力の直流増幅器１６の入力端に接続して実施形態２と同様に構成してもよい。
【００６７】
（実施形態５）
図１３に本発明の第５の実施形態を示す。本実施形態の赤外線検知回路においては、実施形態４の赤外線検知回路において、実施形態３で説明したと同様の働きをするフィードバック回路１７を設けた点に特徴がある。即ち、本実施形態のフィードバック回路１７では、感応抵抗体Ｒｔに赤外線が輻射されてないときにおける加算直流増幅器１５の出力Ｖout が０となるように、直流電源１１2 の直流電圧Ｅ’を制御するようにしてある。これにより、長期的なレンジにおける直流電源１１1 ，１１2 の不安定性や感応抵抗体Ｒｔと基準抵抗Ｒref の抵抗値の不安定性による問題を回避する。
【００６８】
図１４は本発明の赤外線検知回路を用いた人体検知装置を示し、その動作を図１５に示す。なお、図１４の人体検知装置では、反転増幅器１４2 の出力端に接続された加算直流増幅器１５の入力抵抗Ｒｄ2 に電圧制御型抵抗を用い、フィードバック回路１７で直流電源１１2 の電圧を制御することに代え、フィードバック回路１７の出力で上記抵抗Ｒｄ2 の抵抗値を調節することで、感応抵抗体Ｒｔに赤外線による輻射熱が加わっていないとき、加算直流増幅器１５の出力電圧Ｖout を０Ｖに保つようにしてある。
【００６９】
なお、図１６に示すように、反転増幅器１４1 ，１４2 の出力端を抵抗Ｒｄ1，Ｒｄ2 を介して接続し、１入力の直流増幅器１６の入力端に接続して実施形態２と同様に構成してもよい。また、フィードバック回路１７で直流電源１１2 の電圧や入力抵抗Ｒｄを制御することに代え、基準抵抗Ｒref として電圧制御型抵抗を用い、この基準抵抗Ｒref の抵抗値をフィードバック回路１７の出力で調節するようにしてもよい。
【００７３】
【発明の効果】
請求項１の発明は、赤外線による輻射熱を受ける赤外線感応抵抗体と、この赤外線感応抵抗体と同一の抵抗値であり且つ同一の温度に対する抵抗値変化を示し赤外線による輻射熱を受けない基準抵抗と、直流電圧を出力する直流電圧発生手段と、上記赤外線感応抵抗体を帰還抵抗とするとともに上記基準抵抗を入力抵抗として直流電圧発生手段の直流電圧を反転増幅する反転増幅手段と、上記直流電圧発生手段の直流電圧と反転増幅手段の出力電圧とを加算する加算手段とを備えたものであり、赤外線の輻射熱による赤外線感応抵抗体の抵抗値変化に対する反転増幅手段の出力電圧変化が赤外線感応抵抗体に依存しないようにすることができ、これにより、赤外線感応抵抗体の抵抗値変化と加算手段から出力される赤外線検知出力とが比例することになり、両者の非線形性を補正するために従来必要であった補正回路を不要とすることができ、赤外線検知回路の高精度化が図れるとともに安価に構成することを可能とし、且つ小型化が図れる。さらに、補正回路が不要となることで、補正回路による調整作業が要らなくなって調整時間や調整作業にかかる時間や労力を不要とし、この点においてもコストの削減を図ることができる。
【００７４】
請求項２の発明は、赤外線による輻射熱を受ける赤外線感応抵抗体と、この赤外線感応抵抗体と同一の抵抗値であり且つ同一の温度に対する抵抗値変化を示し赤外線による輻射熱を受けない基準抵抗と、直流電圧を出力する直流電圧発生手段と、上記赤外線感応抵抗体と基準抵抗との何れか一方を帰還抵抗とし他方を入力抵抗として直流電圧発生手段の直流電圧を反転増幅する反転増幅手段と、上記直流電圧発生手段の直流電圧と反転増幅手段の出力電圧とを加算する加算手段と、上記赤外線感応抵抗体が赤外線による輻射熱を受けていないとき、上記加算手段の出力が生じないように加算手段の加算比率または反転増幅手段の利得を調節する調節手段を設けたものであり、直流電圧発生手段の直流電圧と、赤外線の輻射熱に応じて変化する反転増幅手段の出力電圧とを加算手段にて加算することにより、加算手段を構成する直流増幅器の直流的な誤差の影響を相殺して加算手段の出力に一切現れないようにするので、赤外線検知回路を安価に構成することができ、また、加算手段を構成する直流増幅器の直流的な誤差の影響が加算手段の出力に一切現れないことにより、高性能且つ高信頼性を確保することができる。さらに、経年変化で赤外線感応抵抗体及び基準抵抗の抵抗値が変化することにより、赤外線感応抵抗体が赤外線による輻射熱を受けていないとき、加算手段の出力が生じることを、調節手段により回避するができ、このため長期使用時の動作の安定性及び信頼性を確保することができる。なお、赤外線感応抵抗体を帰還抵抗とし基準抵抗を入力抵抗とすれば、請求項１の発明と同様に赤外線の輻射熱による赤外線感応抵抗体の抵抗値変化に対する反転増幅手段の出力電圧変化が赤外線感応抵抗体に依存しなくなり、赤外線感応抵抗体の抵抗値変化と加算手段から出力される赤外線検知出力とが比例し、両者の非線形性を補正するために従来必要であった補正回路を不要とすることが可能になり、赤外線検知回路の高精度化が図れるとともに安価に構成することができ、且つ小型化が図れ、さらに、補正回路が不要となることで、補正回路による調整作業が要らなくなって調整時間や調整作業にかかる時間や労力を不要とし、この点においてもコストの削減を図ることができる。一方、赤外線感応抵抗体を反転増幅手段の入力抵抗とし基準抵抗を帰還抵抗とすれば、赤外線感知回路の全体のインピーダンスを低下させることができ、外来ノイズの影響を受けにくくすることができる。
【００７５】
請求項３の発明は、赤外線による輻射熱を受ける赤外線感応抵抗体と、この赤外線感応抵抗体と同一の抵抗値であり且つ同一の温度に対する抵抗値変化を示し赤外線による輻射熱を受けない基準抵抗と、直流電圧を出力する第１の直流電圧発生手段と、この第１の直流電圧発生手段と絶対値が同一で極性が逆の直流電圧を出力する第２の直流電圧発生手段と、上記赤外線感応抵抗体を帰還抵抗として第１の直流電圧発生手段の直流電圧を反転増幅する第１の反転増幅手段と、上記基準抵抗を帰還抵抗として第２の直流電圧発生手段の直流電圧を反転増幅する第２の反転増幅手段と、上記第１及び第２の反転増幅手段の出力電圧を加算する加算手段とを備えたものであり、赤外線の輻射熱による赤外線感応抵抗体の抵抗値変化に対する反転増幅手段の出力電圧変化が赤外線感応抵抗体に依存しないようにすることができるので、赤外線感応抵抗体の抵抗値変化と加算手段から出力される赤外線検知出力とが比例することになり、両者の非線形性を補正するために従来必要であった補正回路を不要とすることができ、赤外線検知回路の高精度化が図れるとともに安価に構成することができ、且つ小型化が図れる。さらに、補正回路が不要となることで、補正回路による調整作業が要らなくなって調整時間や調整作業にかかる時間や労力を不要とし、この点においてもコストの削減を図ることができる。なお、赤外線感応抵抗体及び基準抵抗をそれぞれ第１及び第２の反転増幅手段の帰還抵抗としているため、赤外線感知回路の全体のインピーダンスを低下させることができ、外来ノイズの影響を受けにくくすることができる。
【００７６】
請求項４の発明は、上記赤外線感応抵抗体が赤外線による輻射熱を受けていないとき、上記加算手段の出力が生じないように加算手段の加算比率または第１及び第２の反転増幅手段のいずれかの利得または第１及び第２の直流電圧発生手段のいずれかの直流電圧を調節する調節手段を設けてあるので、経年変化による赤外線感応抵抗体や基準抵抗の抵抗値の変化などにより、赤外線感応抵抗体が赤外線による輻射熱を受けていないときに加算手段の出力が生じることを調節手段により回避でき、このため長期使用時の動作の安定性及び信頼性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第１の実施形態の回路図である。
【図２】  同上を輻射温度計に用いた場合の回路図である。
【図３】  同上の輻射温度計の動作説明図である。
【図４】  第２の実施形態の回路図である。
【図５】  第３の実施形態の回路図である。
【図６】  同上を人体検知装置に用いた場合の回路図である。
【図７】  同上の人体検知装置の動作説明図である。
【図８】  同上の人体検知装置の一部構成を異ならせた場合の回路図である。
【図９】  第４の実施形態の回路図である。
【図１０】  同上を人体検知装置に用いた場合の回路図である。
【図１１】  同上の人体検知装置の動作説明図である。
【図１２】  同上の人体検知装置の一部構成を異ならせた場合の回路図である。
【図１３】  第５の実施形態の回路図である。
【図１４】  同上を人体検知装置に用いた場合の回路図である。
【図１５】  同上の人体検知装置の動作説明図である。
【図１６】  同上の人体検知装置の一部構成を異ならせた場合の回路図である。
【図１７】  従来例の回路図である。
【図１８】  赤外線感応抵抗体としてのサーミスタの温度特性図である。
【図１９】  従来例を人体検知装置に用いた場合の回路図である。
【図２０】  同上の人体検知装置の動作説明図である。
【図２１】  従来例の一部構成を異ならせた場合の回路図である。
【符号の説明】
１１  直流電源
１４  反転増幅器
１５  加算直流増幅器
【図１】
0003900007.tif 000011
【図２】
0003900007.tif 000012
【図３】
0003900007.tif 000013
【図４】
0003900007.tif 000014
【図５】
0003900007.tif 000015
【図６】
0003900007.tif 000016
【図７】
0003900007.tif 000017
【図８】
0003900007.tif 000018
【図９】
0003900007.tif 000019
【図１０】
0003900007.tif 000020
【図１１】
0003900007.tif 000021
【図１２】
0003900007.tif 000022
【図１３】
0003900007.tif 000023
【図１４】
0003900007.tif 000024
【図１５】
0003900007.tif 000025
【図１６】
0003900007.tif 000026
【図１７】
0003900007.tif 000027
【図１８】
0003900007.tif 000028
【図１９】
0003900007.tif 000029
【図２０】
0003900007.tif 000030
【図２１】
0003900007.tif 000031