(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
焦電素子と、この焦電素子から出力される電流を電圧に変換して出力するI／V変換部と、このI／V変換部の出力電圧から検知すべき信号の検出を行う信号検出部と、前記I／V変換部の出力電圧からポップコーンノイズの検出を行うポップコーンノイズ検出部とを備え、
前記信号検出部は、前記I／V変換部の出力電圧を増幅して出力する電圧増幅回路を有しており、この電圧増幅回路内にはタイマー回路に切り換えるためのスイッチが複数設けられ、
前記ポップコーンノイズ検出部でポップコーンノイズが検出されると、前記電圧増幅回路を前記タイマー回路に変換し、一定時間後に再び前記電圧増幅回路に戻すための制御部を備えたことを特徴とする赤外線検出装置。
【請求項２】
前記電圧増幅回路は、コンデンサと抵抗から成るフィルタを有しており、前記コンデンサと前記抵抗が、前記タイマー回路としての時間を設定する役割を担うように前記スイッチが設けられていることを特徴とする請求項１記載の赤外線検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人体から輻射される赤外線エネルギーを検出し、人体の存在や移動の検知を行うのに有用な赤外線検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来におけるこの種の赤外線検出装置の一例を図７に示す。この赤外線検出装置では、赤外線の検出部として焦電素子５１が用いられており、赤外線の輻射の変化に応じた電流が出力されるようになっている。この出力電流はI／V変換部５２の高抵抗を介して電圧に変換され、電圧増幅回路５３１によって増幅される。この増幅された電圧は、検知部５３２を通じて予め定められた設定値と比較され、その値を超えたときに検知信号が出力される。つまり、電圧増幅回路５３１の出力が検知レベルを超えたときに人体が存在、移動したことを検知するのである。
【０００３】
また、全体の利得に対する周波数特性は、人体の動きに合わせたほぼ１Ｈｚを中心とするバンドパスフィルタにより、人体に対する感度を上げるとともに、他の信号に対する誤動作を抑えるようになっている。
【０００４】
ところが、焦電素子５１からはポップコーンノイズと呼ばれる単発のノイズが生じることがある。そのための対策として、ポップコーンノイズによる焦電素子５１からの出力が人体等からの出力に比較してはるかに早い立上りをすることから、ポップコーンノイズ検出部５４として、別系統でポップコーンノイズを検出し、その検知信号によって、タイマー回路５５がある一定時間、人体を検出する側の検知部５３２からの出力を禁止したり、I／V変換部５２ないし電圧増幅回路５３１の利得を下げることによって、ポップコーンノイズによる誤動作を無くそうとしている。（特開平１１−２４８５３２号参照）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、実際のポップコーンノイズは、数ｍｓ以下のパルス幅であり、人体の動きに対する信号は１Ｈｚ前後であることから、人体の動きに対する信号とポップコーンノイズは周波数帯域にかなりの違いがあることがわかっている。この違いにより、ポップコーンノイズが発生していないときには、別系統のポップコーンノイズ検出部５４にあるタイマー回路５５は当然使用されておらず、ポップコーンノイズが発生したときには、人体の動きに対する信号が電圧増幅回路５３１によって増幅される前に、検知部５３２からの出力が禁止されるので、人体を検出する側の電圧増幅回路５３１は、実質使用されていない状態にあった。
【０００６】
本発明は、上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、人体を検出する側の電圧増幅回路とタイマー回路を共通化することにより、回路構成の小型化をはかることができる赤外線検出装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１記載の赤外線検出装置は、焦電素子と、この焦電素子から出力される電流を電圧に変換して出力するI／V変換部と、このI／V変換部の出力電圧から検知すべき信号の検出を行う信号検出部と、前記I／V変換部の出力電圧からポップコーンノイズの検出を行うポップコーンノイズ検出部とを備えている。前記信号検出部は、前記I／V変換部の出力電圧を増幅して出力する電圧増幅回路を有しており、この電圧増幅回路内にはタイマー回路に切り換えるためのスイッチが複数設けられている。さらに、この赤外線検出装置は、前記ポップコーンノイズ検出部でポップコーンノイズが検出されると、前記電圧増幅回路を前記タイマー回路に変換し、一定時間後に再び前記電圧増幅回路に戻すための制御部を備えたことを特徴とするものである。
【０００８】
この赤外線検出装置によると、前記ポップコーンノイズ検出部においてポップコーンノイズが検出されると、前記制御部は前記電圧増幅回路内にある前記スイッチを切り換えて前記タイマー回路として機能させる。その後、一定時間が経過したのち、再び前記制御部は前記タイマー回路となっている前記電圧増幅回路をもとに戻すために前記スイッチを切り換えるのである。つまり、前記制御部によって前記スイッチを切り換えることにより、前記電圧増幅回路と前記タイマー回路との回路構成が相互変換可能となり、必要に応じてそれぞれの機能を果たすことができる。このように、前記電圧増幅回路と前記タイマー回路とを共通化することによって、装置全体として回路構成の小型化をはかることができる。
【０００９】
また、請求項２記載の赤外線検出装置は、請求項１記載の赤外線検出装置において、前記電圧増幅回路は、コンデンサと抵抗から成るフィルタを有しており、前記コンデンサと前記抵抗が、前記タイマー回路としての時間を設定する役割を担うように前記スイッチが設けられていることを特徴とするものでり、前記コンデンサと前記抵抗が、前記フィルタとしての役割と前記タイマー回路としての時間を設定する役割を共有することにより、回路構成の小型化が可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の実施形態に係る赤外線検出装置の回路ブロック図である。
【００１１】
この赤外線検出装置は、所定検知エリアから輻射される赤外線の変化量に応じた電流を出力する焦電素子１と、この焦電素子１から出力される電流を電圧に変換して出力するI／V変換部２とを備えている。
【００１２】
また、この赤外線検出装置は、焦電素子１の出力をI／V変換部２で変換した出力電圧から検知すべき信号を検出する信号検出部３を備えており、本実施形態では主に人体から輻射される赤外線の検出を行うように設定されている。この信号検出部３は、I／V変換部２の出力電圧を増幅する電圧増幅回路３１と、コンパレータなどにより成り、電圧増幅回路３１の出力電圧の変動幅が人体信号検出用の所定の基準幅より大きければ、人体の検出を示す検知信号を出力する検知部３２とにより構成されている。また、本実施形態において電圧増幅回路３１は、例えば人体の移動速度に見合う１Ｈｚ付近の周波数成分を選別して出力するＢＰＦ（帯域通過フィルタ）を有するとともに、タイマー回路３１’へ変換するためのスイッチが複数設けられている。このスイッチが切り換わることにより、電圧増幅回路３１とタイマー回路３１’とが相互に変換可能となる。
【００１３】
さらに、この赤外線検出装置は、焦電素子１の出力をI／V変換部２で変換した出力電圧からポップコーンノイズの検出を行うポップコーンノイズ検出部４を備えている。このポップコーンノイズ検出部４は、I／V変換部２の出力電圧増幅用であって、例えばポップコーンノイズ抽出用の所定周波数域の成分だけを出力するＢＰＦ（数十Ｈｚ〜数百Ｈｚ）を有している電圧増幅回路４１と、この電圧増幅回路４１の出力電圧の変動幅がポップコーンノイズ検出用の所定の基準幅より大きければ、ポップコーンノイズの検出を示すポップコーンノイズ検知部４２とにより構成されている。
【００１４】
また、この赤外線検出装置は、ポップコーンノイズ検出部４でポップコーンノイズが検出されると、電圧増幅回路３１内にあるスイッチを切り換える信号を出力してタイマー回路３１’に変換させると同時に、検知部３２からの検出信号を禁止するために回路を遮断してその代わりに一定電圧を出力させるような出力切換スイッチ６を切り換える制御部５を備えている。
【００１５】
本赤外線検出装置の動作について説明する。焦電素子１により出力された電流は、I／V変換部２において電圧に変換されて出力される。このI／V変換部２からの出力電圧を電圧増幅回路３１が有するＢＰＦにおいて、人体検出に必要な値（１Ｈｚ付近）だけを抽出して出力し、この出力電圧の変動幅が人体信号検出用の所定の基準幅より大きければ、人体の検出を示す検知信号を検知部３２が出力するのである。
【００１６】
次に、ポップコーンノイズ検出部４内の電圧増幅回路４１において、ポップコーンノイズ抽出用ＢＰＦ（数十Ｈｚ〜数百Ｈｚ）により出力がなされた場合について考える。電圧増幅回路４１により選別されて増幅された出力電圧の変動幅が、ポップコーンノイズ検知部４２により定められたポップコーンノイズ検出用の所定の基準幅より大きければ、ポップコーンノイズ検出信号を出力するようになっている。このとき、このポップコーンノイズ検出信号を受けた制御部５は、電圧増幅回路３１に向けてスイッチを切り換える信号を出力し電圧増幅回路３１をタイマー回路３１’に変換すると同時に、出力切換スイッチ６にも切り換え信号を出力して信号検出部３の検出動作を禁止している。
【００１７】
ここで、制御部５からの出力信号によって、電圧増幅回路３１内のスイッチを切り換えることにより、電圧増幅回路３１をタイマー回路３１’に変換する例を図２から図５に基づいて説明する。図２は、電圧増幅回路の一般例を示す回路図であり、図３はタイマー回路の一般例を示す回路図である。また、図４は本実施形態に係るスイッチを付加した電圧増幅回路の一例を示す構成図であり、図５は本実施形態に係るスイッチを付加したタイマー回路の一例を示す構成図である。
【００１８】
図２において、ハイパスフィルタとローパスフィルタのカットオフ周波数はそれぞれ
ハイパスフィルタのカットオフ周波数：ｆｃ＝１／（２＊π＊Ｃ１＊Ｒ１）
ローパスフィルタのカットオフ周波数：ｆｃ＝１／（２＊π＊Ｃ２＊Ｒ３）
となり、フィルタを構成するコンデンサと抵抗によって決まっている。
【００１９】
また、図３においてＣ１の電圧は、
ＶＣ１＝（１−ｅｘｐ（−ｔ／Ｒ１＊Ｃ１））＊ＶＣＣ
で表され、ＶＣ１がＶｒｅｆ電圧を超えると、ＡＭＰ１の出力が反転する回路である。
【００２０】
図４は、図２の電圧増幅回路にスイッチＳＷ１からＳＷ４を付加したものであり、ポップコーンノイズ検出信号が出力されていない場合、すなわち信号検出部３において通常の検出動作が行われているときは、スイッチＳＷ１からＳＷ４がＡ側にあり（図４の状態）、電圧増幅回路３１として機能している。次に、ポップコーンノイズ検出信号が出力されると、制御部５からの出力信号を受け、スイッチＳＷ１からＳＷ４はＢ側に切り換わる。そうすると、図５に示すような構成になりタイマー回路３１’として機能するようになるのである。このタイマー回路３１’は、上述したように、ＶＣ１がＶｒｅｆ電圧を超えたときにＡＭＰ１の出力を反転させる回路であり、この反転させるまでの時間を信号検出部３の検出動作を禁止する時間として定めている。またこの時間は、上式に示すように、タイマー回路３１’を構成しているコンデンサと抵抗の値（この場合Ｃ１とＲ１）によって定めることができるのだが、このコンデンサと抵抗は同時に、電圧増幅回路３１内のフィルタの帯域幅を定めるものでもある。
【００２１】
その後、タイマー回路３１’によって定められた時間が経過すると、再び制御部５が、スイッチＳＷ１からＳＷ４をＡ側に戻して電圧増幅回路３１にするのである。なお、タイマー回路３１’が機能している期間は、同時に制御部５から出力切換スイッチ６にも切り換え信号が出力されており、回路を遮断することによって信号検出部３からの検出動作を禁止するとともに、一定電圧を出力するようになっている。
【００２２】
また、本実施形態では、コンデンサＣ１と抵抗Ｒ１およびＡＮＰ１を共通に使用しているが、電圧増幅回路３１内に設けるスイッチの個数や配置場所を変えることによって、共通に使用するコンデンサや抵抗は自由に選択することができる。
【００２３】
さらに、図６は本実施形態に係る抵抗Ｒ１の変形例を示す構成図であるが、この図に示すように、抵抗Ｒ１のところを抵抗Ｒ１．１からＲ１．ｎによって直列に接続し、その各抵抗にスイッチｓｗ１．１からｓｗ１．ｎを設けた構成になっており、このスイッチの切り換え操作によって抵抗の大きさを変えることができる。すなわち、タイマー回路３１’によって定められる時間を任意の値に設定することができるのである。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の赤外線検出装置では、ポップコーンノイズが検出されたときに、信号検出部側の電圧増幅回路をタイマー回路として機能させることができるので、電圧増幅回路とタイマー回路を共通の回路構成で実現できる。したがって、装置全体として回路構成の小型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る赤外線検出装置の回路ブロック図である。
【図２】電圧増幅回路の一般例を示す回路図である。
【図３】タイマー回路の一般例を示す回路図である。
【図４】本実施形態に係るスイッチを付加した電圧増幅回路の一例を示す構成図である。
【図５】本実施形態に係るスイッチを付加したタイマー回路の一例を示す構成図である。
【図６】本実施形態に係る抵抗Ｒ１の変形例を示す構成図である。
【図７】従来の赤外線検出装置の回路ブロック図である。
【符号の説明】
１  焦電素子
２  I／V変換部
３  信号検出部
３１  電圧増幅回路
３１’タイマー回路
４  ポップコーンノイズ検出部
５  制御部
【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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