JP6399447B2 - Infrared detector - Google Patents
Infrared detector Download PDFInfo
- Publication number
- JP6399447B2 JP6399447B2 JP2014197084A JP2014197084A JP6399447B2 JP 6399447 B2 JP6399447 B2 JP 6399447B2 JP 2014197084 A JP2014197084 A JP 2014197084A JP 2014197084 A JP2014197084 A JP 2014197084A JP 6399447 B2 JP6399447 B2 JP 6399447B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- value
- output
- unit
- noise
- conversion unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V8/00—Prospecting or detecting by optical means
- G01V8/10—Detecting, e.g. by using light barriers
- G01V8/12—Detecting, e.g. by using light barriers using one transmitter and one receiver
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Description
本発明は、一般に赤外線検出装置、より詳細には焦電素子を用いた赤外線検出装置に関する。 The present invention generally relates to an infrared detector, and more particularly to an infrared detector using a pyroelectric element.
近年、省エネルギ化を図るなどの目的で、人体の動きを検知して効率的な動作を行う様々な電気機器が提供されている。このような電気機器の中には、たとえば赤外線の検知部として焦電素子を用いた赤外線検出装置を内蔵した機器がある。一般的な赤外線検出装置は、レンズ等を用いて検知エリア内からの赤外線を焦電素子に集め、焦電素子が受光する赤外線量の変化に応じて焦電素子から出力される電流信号が変化する。 2. Description of the Related Art In recent years, for the purpose of energy saving and the like, various electric devices that detect the movement of a human body and perform an efficient operation have been provided. Among such electrical devices, for example, there is a device incorporating an infrared detection device using a pyroelectric element as an infrared detection unit. A general infrared detector uses a lens or the like to collect infrared rays from the detection area into the pyroelectric element, and the current signal output from the pyroelectric element changes according to the change in the amount of infrared light received by the pyroelectric element. To do.
この種の赤外線検出装置として、焦電素子と、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第１変換部（電流電圧変換部）とを備えた装置が提案されている（たとえば特許文献１参照）。特許文献１においては、第１変換部は、交流帰還用のコンデンサが接続された演算増幅器を用いて電流信号を電圧信号に変換するように構成され、さらにコンデンサと並列に接続されたリセットスイッチを有している。
As this type of infrared detection apparatus, an apparatus including a pyroelectric element and a first conversion unit (current-voltage conversion unit) that converts a current signal output from the pyroelectric element into a voltage signal has been proposed (for example, Patent Document 1). In
リセットスイッチは、制御部からのリセット信号によって制御され、オン時には、コンデンサに蓄積されている電荷を放電するための放電経路を形成する放電部として機能する。制御部は、所定周波数以下の低周波成分を除去するように予め決められている周期でクロック信号を発生する発振器を有し、クロック信号に基づいてリセット信号を出力する。さらに、特許文献１に記載の赤外線検出装置は、第１変換部の出力値をデジタル値に変換する第２変換部（ＡＤ変換部）と、第２変換部の出力のうち所定の周波数帯域の信号成分を通過させるデジタル処理部とを備える。
The reset switch is controlled by a reset signal from the control unit, and functions as a discharge unit that forms a discharge path for discharging charges accumulated in the capacitor when the switch is turned on. The control unit includes an oscillator that generates a clock signal at a predetermined period so as to remove a low frequency component equal to or lower than a predetermined frequency, and outputs a reset signal based on the clock signal. Furthermore, the infrared detection apparatus described in
これにより、特許文献１に記載の赤外線検出装置は、検知対象（人体）とは関係のない不要な低周波成分の影響を抑制することができる。すなわち、焦電素子から出力される電流信号に、たとえば周囲温度の変化などに起因して検知対象とは関係のない不要な低周波成分が含まれることがあるが、特許文献１に記載の赤外線検出装置は、このような不要な低周波成分の影響を抑制可能である。
Thereby, the infrared rays detection device of
上記赤外線検出装置は、焦電素子で生じるポップコーンノイズや、第１変換部を構成するＩＣ（集積回路）製造時の結晶欠陥によるノイズのような突発性ノイズが電流信号に含まれていると、突発性ノイズに起因して赤外線の誤検出を生じる可能性がある。ただし、この種の突発性ノイズの有無を検知するための検知回路を付加した場合、赤外線検出装置は、回路規模が大きくなるという問題がある。 When the infrared signal includes sudden noise such as popcorn noise generated in a pyroelectric element or noise caused by crystal defects at the time of manufacturing an IC (integrated circuit) constituting the first conversion unit, the current signal includes: There is a possibility of erroneous infrared detection due to sudden noise. However, when a detection circuit for detecting the presence or absence of this type of sudden noise is added, the infrared detection device has a problem that the circuit scale becomes large.
本発明は上記事由に鑑みて為されており、回路規模を大きくすることなく、突発性ノイズの有無を検知できる赤外線検出装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described reasons, and an object thereof is to provide an infrared detection device capable of detecting the presence or absence of sudden noise without increasing the circuit scale.
本発明の赤外線検出装置は、焦電素子と、当該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第１変換部と、所定の時間間隔で設定されるサンプリングタイミングで前記第１変換部の出力値を量子化してデジタル値に変換する第２変換部と、前記第２変換部の出力値が入力されるデジタル回路とを備え、前記第１変換部は、演算増幅器と、前記演算増幅器の出力端子および反転入力端子間に接続されている交流帰還用の容量素子とを有し、前記容量素子のインピーダンスを用いて前記電流信号を前記電圧信号に変換し、前記デジタル回路は、連続する複数回分のサンプリングタイミングについてそれぞれ１つ前のサンプリングタイミングとの間でデジタル値の差分値を演算する演算部と、前記複数回分のサンプリングタイミングについて求めた前記差分値と所定の閾値との比較結果に基づいて突発性ノイズの有無を検知するノイズ検知部とを有することを特徴とする。
The infrared detection device of the present invention includes a pyroelectric element, a first converter that converts a current signal output from the pyroelectric element into a voltage signal, and the first conversion at a sampling timing set at a predetermined time interval. A second conversion unit that quantizes the output value of the unit and converts the output value into a digital value; and a digital circuit that receives the output value of the second conversion unit, wherein the first conversion unit includes an operational amplifier and the calculation An AC feedback capacitive element connected between the output terminal and the inverting input terminal of the amplifier, and converts the current signal into the voltage signal using the impedance of the capacitive element. A plurality of sampling timings, and a calculation unit for calculating a difference value of a digital value from the previous sampling timing, and the plurality of sampling timings. And having a noise detection unit for detecting the presence or absence of abrupt noise based on the comparison result of the difference value with a predetermined threshold determined Te.
この赤外線検出装置において、前記第１変換部は、所定周波数以下の低周波成分を抑制するハイパスフィルタを有することが望ましい。 In this infrared detection apparatus, it is desirable that the first conversion unit has a high-pass filter that suppresses a low-frequency component having a predetermined frequency or less.
この赤外線検出装置において、前記演算部は、連続する３回分のサンプリングタイミングについてそれぞれ前記差分値を演算しており、前記ノイズ検知部は、１回目のサンプリングタイミングについては前記差分値が前記閾値を下回り、２回目のサンプリングタイミングについては前記差分値が前記閾値を上回り、３回目のサンプリングタイミングについては前記差分値が前記閾値を下回る場合に、前記突発性ノイズありと判定するように構成されていることがより望ましい。 In this infrared detection apparatus, the calculation unit calculates the difference value for each of three consecutive sampling timings, and the noise detection unit has the difference value below the threshold for the first sampling timing. When the difference value exceeds the threshold for the second sampling timing and the difference value is lower than the threshold for the third sampling timing, the sudden noise is determined. Is more desirable.
この赤外線検出装置において、前記デジタル回路は、前記突発性ノイズありと前記ノイズ検知部で判定された場合に、前記閾値を上回った前記差分値の大きさに基づいて補正値を設定し、当該補正値を前記第２変換部の出力値から減算する補正部をさらに有し、前記補正部は、前記補正値を時間経過に伴って減少させるように構成されていることがより望ましい。 In this infrared detection device, the digital circuit sets a correction value based on the magnitude of the difference value that exceeds the threshold when the noise detection unit determines that there is sudden noise, and the correction More preferably, the correction unit further subtracts the value from the output value of the second conversion unit, and the correction unit is configured to decrease the correction value with time.
この赤外線検出装置において、前記演算部は、連続する４回分のサンプリングタイミングについてそれぞれ前記差分値を演算しており、前記ノイズ検知部は、１回目のサンプリングタイミングについては前記差分値が前記閾値を下回り、２回目および３回目のサンプリングタイミングについては前記差分値が前記閾値を上回り、４回目のサンプリングタイミングについては前記差分値が前記閾値を下回る場合に、前記突発性ノイズありと判定するように構成されていることが望ましい。 In this infrared detection device, the calculation unit calculates the difference value for each of four consecutive sampling timings, and the noise detection unit has the difference value below the threshold for the first sampling timing. The second and third sampling timings are configured to determine that there is sudden noise when the difference value exceeds the threshold value and the fourth sampling timing is lower than the threshold value. It is desirable that
この赤外線検出装置において、前記デジタル回路は、前記第２変換部の出力値に応じたデジタル信号をシリアル出力するように構成されていることがより望ましい。 In the infrared detection device, it is more preferable that the digital circuit is configured to serially output a digital signal corresponding to an output value of the second conversion unit.
本発明は、デジタル回路が、複数回分のサンプリングタイミングについて求めた差分値と所定の閾値との比較結果に基づいて突発性ノイズの有無を検知するノイズ検知部を有している。そのため、本発明は、回路規模を大きくすることなく、突発性ノイズの有無を検知できるという利点がある。 In the present invention, the digital circuit includes a noise detection unit that detects the presence or absence of sudden noise based on a comparison result between a difference value obtained for a plurality of sampling timings and a predetermined threshold value. Therefore, the present invention has an advantage that the presence or absence of sudden noise can be detected without increasing the circuit scale.
（実施形態１）
本実施形態の赤外線検出装置１は、図１に示すように、焦電素子２と、第１変換部３と、第２変換部４と、デジタル回路５とを備えている。
(Embodiment 1)
As shown in FIG. 1, the
第１変換部３は、焦電素子２から出力される電流信号を電圧信号に変換する。第２変換部４は、所定の時間間隔で設定されるサンプリングタイミングで第１変換部３の出力値を量子化してデジタル値に変換する。デジタル回路５には、第２変換部４の出力値が入力される。
The
デジタル回路５は、演算部５１と、ノイズ検知部５２とを有している。演算部５１は、連続する複数回分のサンプリングタイミングについてそれぞれ１つ前のサンプリングタイミングとの間でデジタル値の差分値を演算する。ノイズ検知部５２は、前記複数回分のサンプリングタイミングについて求めた前記差分値と所定の閾値との比較結果に基づいて突発性ノイズの有無を検知する。
The
この構成によれば、赤外線検出装置１は、第２変換部４の出力値（デジタル値）に対する演算処理によって、突発性ノイズを検知できる。したがって、赤外線検出装置１は、突発性ノイズの有無を検知するための検知回路を付加することなく、突発性ノイズの有無を検知する機能を付加することができる。すなわち、この赤外線検出装置１は、回路規模を大きくすることなく、突発性ノイズの有無を検知できるという利点がある。赤外線検出装置１は、突発性ノイズの有無を検知できれば、たとえば突発性ノイズの発生時には第１変換部３の出力を停止するなどの措置をとることにより、突発性ノイズに起因した誤検出を低減できる。
According to this configuration, the
ここでいう突発性ノイズは、第１変換部３の入力と第１変換部３の出力との少なくとも一方に生じるノイズのうち、定常的に発生するのではなく、突発的に発生するノイズである。
The sudden noise referred to here is noise that occurs suddenly, not constantly, out of noise generated at least one of the input of the
本実施形態においては、突発性ノイズは、焦電素子２で生じるポップコーンノイズや、第１変換部３を構成するＩＣ（集積回路）製造時の結晶欠陥によるノイズのように、電荷性のノイズである。なお、ポップコーンノイズは、焦電素子２を構成する焦電体基板や回路基板等の熱膨張率の相違により生じたピッチング部分やマイクロクラック部分に力学的ストレスが集中し、不要な電荷が生じることによって発生する。また、焦電体基板が回路基板に取り付けられるときの位置ずれや誤差、焦電体基板自体の製造ばらつきなども、ポップコーンノイズの要因と考えられる。以下では、突発性ノイズは１ｋＨｚ以上のインパルス状のノイズであると仮定して説明する。
In the present embodiment, the sudden noise is charged noise such as popcorn noise generated in the
また、この赤外線検出装置１において、第１変換部３は、所定周波数以下の低周波成分を抑制するハイパスフィルタを有することが好ましい。
Moreover, in this
この場合、演算部５１は、連続する３回分のサンプリングタイミングについてそれぞれ差分値を演算し、ノイズ検知部５２は、差分値と閾値との比較結果が下記（１）の条件を満たす場合に突発性ノイズありと判定するように構成されていてもよい。
（１）１回目のサンプリングタイミングについては前記差分値が前記閾値を下回り、２回目のサンプリングタイミングについては前記差分値が前記閾値を上回り、３回目のサンプリングタイミングについては前記差分値が前記閾値を下回る。
In this case, the
(1) For the first sampling timing, the difference value falls below the threshold value, for the second sampling timing, the difference value exceeds the threshold value, and for the third sampling timing, the difference value falls below the threshold value. .
さらに、デジタル回路５は、前記突発性ノイズありとノイズ検知部５２で判定された場合に、前記閾値を上回った前記差分値の大きさに基づいて補正値を設定し、当該補正値を第２変換部４の出力値から減算する補正部５３をさらに有していてもよい。補正部５３は、前記補正値を時間経過に伴って減少させるように構成されている。
Furthermore, when the
また、デジタル回路５は、第２変換部４の出力値に応じたデジタル信号をシリアル出力するように構成されていてもよい。
The
以下、本実施形態の赤外線検出装置１について詳しく説明する。ただし、以下に説明する赤外線検出装置１は、本発明の一例に過ぎず、本発明は、下記実施形態に限定されることはなく、この実施形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
Hereinafter, the
本実施形態においては、赤外線検出装置１が、検知エリア内の人の存否を検知する人体検知に用いられる場合を例とする。赤外線検出装置１は、焦電素子２が受光する赤外線量の変化に基づいて検知エリア内の人の存否を判定し、その判定結果を外部装置（外部回路）へ出力するように構成されている。ただし、赤外線検出装置１は、人体検知に限らず、たとえばガス検知等の他の用途で用いられてもよい。
In the present embodiment, the
本実施形態の赤外線検出装置１は、図１に示すように、上述した焦電素子２、第１変換部３、第２変換部４、デジタル回路５に加えて、第１変換部３を制御する制御部６を備えている。ここで、第２変換部４とデジタル回路５と制御部６とは、たとえばメモリおよびプロセッサを有するマイコン（マイクロコンピュータ）を主構成とし、プロセッサがメモリに記憶されているプログラムを実行することにより実現される。マイコンを第２変換部４、デジタル回路５、制御部６として機能させるプログラムは、たとえば記録媒体に記憶されて提供されてもよい。
As shown in FIG. 1, the
焦電素子２は、検知エリアから赤外線を受光し、受光した赤外線量の変化に応じて電流信号を出力する。
The
第１変換部３は、図１に示すように電流信号を電圧信号に変換する電流電圧変換回路（以下、「ＩＶ変換回路」という）３１と、ＩＶ変換回路３１の出力する電圧信号を増幅する増幅回路３２とを有している。
The
ＩＶ変換回路３１は、図２に示すように、第１の演算増幅器３１１と、コンデンサ３１２と、スイッチ３１３とを有している。第１の演算増幅器３１１は、反転入力端子が焦電素子２に接続されている。第１の演算増幅器３１１の非反転入力端子は、基準電圧を発生する基準電源３１４に接続されている。
As shown in FIG. 2, the
コンデンサ３１２は、第１の演算増幅器３１１の出力端子−反転入力端子間に接続されており、交流帰還用の容量素子として機能する。スイッチ３１３は、第１の演算増幅器３１１の出力端子−反転入力端子間において、コンデンサ３１２と並列に接続されている。
The
このように構成される容量型のＩＶ変換回路３１は、焦電素子２からの電流信号を、コンデンサ３１２のインピーダンスを用いて電圧信号に変換する。第１の演算増幅器３１１から出力される電圧は、基準電源３１４が発生する基準電圧からコンデンサ３１２の両端電圧を差し引いた値となる。そのため、ＩＶ変換回路３１の出力は、基準電圧を動作点として、焦電素子２が赤外線を受光したことによる電流信号の変化に応じて動作点から変化する電圧信号となる。この種のＩＶ変換回路３１は、ＳＮ比が比較的高いという利点がある。
The capacitive
なお、以下では説明を簡単にするために、上記動作点（基準電圧）にあるときのＩＶ変換回路３１の出力をゼロとして説明する。つまり、ＩＶ変換回路３１の出力は、第１の演算増幅器３１１から出力される電圧の動作点からの変化量を意味する。
In the following description, for simplicity of explanation, the output of the
さらに、ＩＶ変換回路３１は、第２の演算増幅器３１５と、コンデンサ３１６と、抵抗３１７，３１８とからなるフィードバック回路を有している。
Further, the
第２の演算増幅器３１５は、反転入力端子が抵抗３１７を介して基準電源３１４に接続され、出力端子−反転入力端子間にコンデンサ３１６が接続されることにより、積分回路を構成する。第２の演算増幅器３１５は、非反転入力端子が第１の演算増幅器３１１の出力端子に接続され、出力端子が抵抗３１８を介して第１の演算増幅器３１１の反転入力端子に接続されている。これにより、ＩＶ変換回路３１は、フィードバック回路により所定周波数以下の不要な低周波成分（以下、「不要成分」という）を低減させた電圧信号を出力することになる。言い換えれば、第１変換部３はハイパスフィルタを有している。不要成分は、焦電素子２から出力される電流信号に対して、たとえば周囲温度の変化などに起因して検知対象（人体）とは無関係に生じる低周波の揺らぎ成分である。
In the second
スイッチ３１３は、制御部６からの第１制御信号によって制御され、オン時には、コンデンサ３１２に蓄積されている電荷を放電するための放電経路を形成する放電部として機能する。つまり、スイッチ３１３がオンすると、コンデンサ３１２の両端電圧がゼロにリセットされ、ＩＶ変換回路３１の出力値はゼロ（動作点）にリセットされる。
The
増幅回路３２は、第３の演算増幅器３２１と、入力コンデンサ３２２と、帰還コンデンサ３２３と、抵抗３２４と、スイッチ３２５とを有している。
The
第３の演算増幅器３２１は、反転入力端子が入力コンデンサ３２２を介して第１の演算増幅器３１１の出力端子に接続され、出力端子−反転入力端子間に帰還コンデンサ３２３が接続されている。つまり、増幅回路３２は、容量型の電圧増幅回路を構成しており、その増幅率は、入力コンデンサ３２２の容量「Ｃ１」、帰還コンデンサ３２３の容量「Ｃ２」を用いて「Ｃ１／Ｃ２」で表される。この種の増幅回路３２は、低消費電力であるという利点がある。
The third
抵抗３２４およびスイッチ３２５は、第３の演算増幅器３２１の出力端子−反転入力端子間において、帰還コンデンサ３２３と並列に接続されている。第３の演算増幅器３２１の非反転入力端子には基準電源３１４が接続されている。
The resistor 324 and the
スイッチ３２５は、制御部６からの第２制御信号によって制御され、オン時には、帰還コンデンサ３２３の両端間を短絡する。つまり、増幅回路３２は、スイッチ３２５がオンした状態では、増幅率「１」で動作し、第３の演算増幅器３２１の反転入力端子に入力される電圧信号をそのまま出力する。第３の演算増幅器３２１の出力端子は、第２変換部４に接続されている。
The
第２変換部４は、第１変換部３から入力されるアナログ値（電圧値）をデジタル値に変換（ＡＤ変換）してデジタル回路５に出力するＡＤ変換器である。本実施形態では、一例として第２変換部４には、逐次比較型のＡＤ変換器が用いられている。これにより、第２変換部４は、簡単な回路構成で高い分解能を実現できる。ただし、第２変換部４は、逐次比較型に限らず、その他の方式のＡＤ変換器が用いられてもよい。たとえばΔΣ（デルタシグマ）方式のＡＤ変換器が第２変換部４に用いられていれば、比較的小型で且つ高精度の第２変換部４を実現することができる。
The
一般的に、ＡＤ変換器は、ＡＤ変換可能な（つまりＡＤ変換特性が保証される）入力電圧範囲（入力レンジ）がフルスケールとして個々に決められている。そのため、第２変換部４においても、フルスケール内のアナログ値についてのみデジタル値に変換可能であって、フルスケールの上限値を超えるアナログ値については当該上限値に相当するデジタル値に変換される。つまり、第２変換部４は、このフルスケール外の振幅を持つ信号が入力されると、出力が飽和することになる。
In general, in an AD converter, an input voltage range (input range) in which AD conversion is possible (that is, an AD conversion characteristic is guaranteed) is individually determined as a full scale. Therefore, the
この第２変換部４は、所定の時間間隔（サンプリング周期）で設定されるサンプリングタイミングで第１変換部３の出力値を量子化してデジタル値に変換する。本実施形態では、第２変換部４は、一例として１０ｍｓのサンプリング周期で設定されるサンプリングタイミングでＡＤ変換を行うと仮定する。なお、人体検知においては検知対象は１Ｈｚ付近であるので、サンプリング周期は、１ｓよりも十分に短い周期（たとえば０．１ｓ以下）に設定される。
The
デジタル回路５は、第２変換部４から入力されるデジタル信号に基づいて、検知エリア内の人体の存否を判定する。つまり、デジタル回路５は、第２変換部４の出力値（第１変換部３の出力に相当するデジタル値）と、予め定められている第１の閾値とを比較することにより検知エリア内の人体の存否を判定する判定部（図示せず）を有している。判定部は、第２変換部４の出力値の絶対値が第１の閾値を超えている期間には、検知エリア内に人がいると判定してＨレベルの検知信号を出力し、閾値以下であれば検知エリア内に人はいないと判定して検知信号をＬレベルとする。
The
また、デジタル回路５は、人体検知時に焦電素子２が発生する電流信号の周波数帯域（ここでは０．１Ｈｚ〜１０Ｈｚ程度と仮定する）を通過帯域とするデジタルバンドパスフィルタ（以下、バンドパスフィルタを「ＢＰＦ」という）としての機能を有している。
The
ここで、アナログＢＰＦを用いる場合で、０．１Ｈｚ〜１０Ｈｚ程度の信号を通過させるためには、回路定数の比較的大きなコンデンサ等の素子が必要になる。このような素子はＩＣ（集積回路）に外付けされることになるので、この構成では赤外線検出装置１の回路部分をワンチップ化することができない。これに対して、本実施形態の赤外線検出装置１は、上述のようにデジタルＢＰＦを用いたことにより、外付け部品が不要となり回路部分をワンチップ化することができるという利点がある。
Here, when an analog BPF is used, an element such as a capacitor having a relatively large circuit constant is required to pass a signal of about 0.1 Hz to 10 Hz. Since such an element is externally attached to an IC (integrated circuit), the circuit portion of the infrared detecting
上記構成の赤外線検出装置１では、焦電素子２から出力された電流信号は、第１変換部３のＩＶ変換回路３１にて電圧信号に変換された後、第１変換部３の増幅回路３２で増幅され、第２変換部４に入力される。つまり、第２変換部４に入力される電圧信号は、焦電素子２の出力（電流信号）をＩＶ変換回路３１で電圧信号に変換後さらに増幅回路３２で増幅した信号である。第２変換部４は、入力された電圧信号をデジタル値に変換し、デジタル回路５へ入力する。デジタル回路５は、入力されたデジタル値に基づいて検知エリア内の人体の存否を判断し、判断結果を外部装置（外部回路）に出力する。
In the
また、デジタル回路５は、第２変換部４の出力値に応じたデジタル信号をシリアル出力するように構成されている。具体的には、デジタル回路５は、スタートビット、メインフィルタ出力、検知信号状態、動作モード判定結果、ストップビットからなる信号形式を採用する。メインフィルタ出力は、デジタルＢＰＦを通すことにより第１変換部３の出力から少なくとも不要成分が除かれた信号の瞬時値を表す。デジタル回路５は、１回の通信でたとえば１６ビットのデジタル信号を、送信クロック（たとえば２０ｋＨｚ）に同期してシリアル通信にて出力する。これにより、デジタル回路５は、クロックと各種のデータとを重畳させて１本の信号線で伝送可能となるので、端子数を少なくでき赤外線検出装置１の小型化につながるという利点がある。
The
なお、デジタル回路５は、第２変換部４の出力値を、そのままデジタル信号としてシリアル出力してもよい。つまり、デジタル回路５は、第２変換部４の出力するデジタル信号を、デジタルＢＰＦを通すことなくシリアル出力してもよい。
The
また、制御部６は、ＩＶ変換回路３１のスイッチ３１３をオンしてコンデンサ３１２をリセットすることにより、ＩＶ変換回路３１の出力から所定周波数以下の不要成分を除去する。
Further, the
すなわち、制御部６は、ＩＶ変換回路３１の出力から不要成分を除去するようなタイミングで第１制御信号を出力し、スイッチ３１３をオンする。具体的に説明すると、制御部６は、不要成分を除去するように予め決められている周期でクロック信号を発生する発振器（図示せず）を有し、このクロック信号に基づいて第１制御信号を生成する。たとえば不要成分の上限の周波数が０．１Ｈｚであれば、この周波数に対応する１０秒という時間がクロック信号を発生する周期になる。制御部６が、このようにして決められている周期でスイッチ３１３をオンし、コンデンサ３１２をリセットすることにより、ＩＶ変換回路３１の出力から不要成分を除去する。
That is, the
また、制御部６は、第２制御信号によって増幅回路３２のスイッチ３２５をオンし、増幅回路３２を無効、つまり増幅回路３２の増幅率を「１」とする。制御部６は、デジタル回路５に接続されており、デジタル回路５の入力（第２変換部４の出力）が飽和しているときに、第２制御信号を出力する。具体的には、制御部６は、第２変換部４の入力がフルスケールの上限値を超えており、第２変換部４の出力が飽和しているか否かを判定する機能（フルスケール判定機能）を有している。制御部６は、デジタル回路５の入力が飽和していれば第２制御信号を出力し、増幅回路３２のスイッチ３２５をオンするように構成されている。
Further, the
これにより、第２変換部４の入力がフルスケールの上限値を超える場合には、赤外線検出装置１は、増幅回路３２が無効化され、第１変換部３の出力が小さくなるので、第２変換部４の入力がフルスケール内に収まるようになる。言い換えれば、増幅回路３２は、比較的振幅の大きな入力信号が入力されることがあっても、第２変換部４に対してはフルスケールを超えない大きさのアナログ値を出力することになり、赤外線検出装置１が不感となることを防止できる。
Thereby, when the input of the
また、制御部６は、後述するノイズ検知部５２にて突発性ノイズありと判定された場合にも、ＩＶ変換回路３１のスイッチ３１３と増幅回路３２のスイッチ３２５との少なくとも一方をオンするように構成されていてもよい。これにより、第１変換部３は、突発性ノイズの発生時に、ＩＶ変換回路３１と増幅回路３２との少なくとも一方の利得を下げることにより、突発性ノイズの影響を抑制できる。
The
なお、赤外線検出装置１は、増幅回路３２を無効にする構成として、スイッチ３２５および抵抗３２４に代えて、逆並列に接続された一対のダイオード（図示せず）を有していてもよい。この場合、赤外線検出装置１は、制御部６によるスイッチ３２５の制御が不要になり、より簡単な構成で、第２変換部４に対してはフルスケールを超えない大きさのアナログ値を出力することができる。
Note that the
ところで、本実施形態に係る赤外線検出装置１は、たとえば第１変換部３の入力信号（電流信号）に図３に「Ａ」で示すようなインパルス状の突発性ノイズが含まれていると、第１変換部３の出力信号（電圧信号）は図３に「Ｂ」で示すように急峻に変化する。図３では、横軸を時間軸として、「Ａ」に第１変換部３の入力電流を示し、「Ｂ」に第１変換部３の出力電圧を示している。図３中の黒丸は各サンプリングタイミングで得られる第２変換部４の出力値（デジタル値）を表し、「ΔＶ」は突発性ノイズの振幅を表している。
By the way, in the
すなわち、第１変換部３の入力にポップコーンノイズなどの電荷性のノイズが突発的に発生すると、第１変換部３の出力は急峻に立ち上がることになる。さらに、第１変換部３は、不要成分を低減させるためのハイパスフィルタ（フィードバック回路）が設けられているので、このハイパスフィルタの時定数により、一旦立ち上がった出力は比較的ゆっくりゼロ（動作点）に戻ることになる。
That is, when charge noise such as popcorn noise suddenly occurs at the input of the
つまり、第１変換部３は、たとえば周囲温度の変化などに起因して検知対象である人体とは無関係に生じる低周波の揺らぎ成分（不要成分）に対する利得を、ハイパスフィルタにて抑えている。そのため、第１変換部３は、人体検知時に焦電素子２が発生する電流信号の周波数帯域（０．１Ｈｚ〜１０Ｈｚ程度）に対して利得を持つように、ハイパスフィルタに比較的長い時定数を持つ。
That is, the
したがって、第１変換部３の出力は、突発性ノイズの影響で急峻に立ち上がった後、比較的長い時間（数十秒程度、たとえば４０秒）をかけてゼロに復帰するステップ応答（ステップ信号）となる。その結果、赤外線検出装置１は、突発性ノイズが生じると、突発性ノイズの影響により、焦電素子２の出力にかかわらず第１変換部３の出力が変動することになる。ステップ信号は、広い周波数帯域に強度を持つので、第１変換部３の出力変動に伴い、後段のＢＰＦ（デジタル回路５）を通った後の出力にも変動を生じることになる。ここでは、ＢＰＦの通過帯域は０．１Ｈｚ〜１０Ｈｚ程度であるので、赤外線検出装置１は０．１Ｈｚ〜１０Ｈｚ程度を中心とする出力変動を生じ、誤検知の要因となる可能性がある。
Accordingly, the output of the
そこで、本実施形態の赤外線検出装置１は、このような突発性ノイズの有無を検知するための構成として、演算部５１とノイズ検知部５２とをデジタル回路５に有している。
Therefore, the
演算部５１は、連続する複数回分のサンプリングタイミングについてそれぞれ１つ前のサンプリングタイミングとの間でデジタル値の差分値を演算する。言い換えれば、演算部５１は連続する２回分のサンプリングタイミングで得られたデジタル値の差分値を求める。本実施形態では、演算部５１は、連続する３回分のサンプリングタイミングについて差分値を演算する。
The
ノイズ検知部５２は、演算部５１にて複数回分（３回分）のサンプリングタイミングについて求められ差分値と所定の閾値との比較結果に基づいて電流信号に含まれる突発性ノイズの有無を検知する。ノイズ検知部５２は、各サンプリングタイミングについて演算部５１で求められた差分値を第２の閾値と大小比較し、差分値が第２の閾値より大きければ比較結果を「大」とし、差分値が第２の閾値以下であれば比較結果を「小」とする。ノイズ検知部５２は、このような大小比較を複数回分のサンプリングタイミングについて行い、その際の比較結果の変化パターンから、突発性ノイズの有無を検知する。ここでは、ノイズ検知部５２が第２の閾値と比較する差分値は絶対値とするが、第２の閾値と比較される差分値は絶対値に限らない。
The
本実施形態においては、ノイズ検知部５２は、差分値と閾値との比較結果が上記（１）の条件を満たす場合に、突発性ノイズが含まれていると判定する。つまり、ノイズ検知部５２は、１回目のサンプリングタイミングについては「小」、２回目のサンプリングタイミングについては「大」、３回目のサンプリングタイミングについては「小」の比較結果が得られると、突発性ノイズありと判定する。要するに、連続する３回分のサンプリングタイミングについての比較結果が、「小」→「大」→「小」の順で変化した場合に、ノイズ検知部５２は、突発性ノイズありと判定する。
In the present embodiment, the
また、本実施形態の赤外線検出装置１は、突発性ノイズありと判定された場合に、当該突発性ノイズの影響を抑制するように機能する補正部５３を、デジタル回路５に有している。
In addition, the
補正部５３は、閾値を上回った差分値の大きさに基づいて補正値（デジタル値）を設定し、この補正値を第２変換部４の出力値（デジタル値）から減算することにより、突発性ノイズの影響を抑制する。具体的には、補正部５３は、ノイズ検知部５２で突発性ノイズありと判定されると、そのときの判定に用いられた差分値のうち、第２の閾値より大きいと判断された差分値を補正値としてバッファ（図示せず）に格納する。補正部５３は、バッファに格納した補正値を、第２変換部４の出力値から減算することにより、突発性ノイズの影響を抑制した補正後の出力値を出力する。
The
さらに、補正部５３は、バッファ内の補正値を時間経過に伴い一定の傾きで徐々に低下させるように構成されており、補正値はいずれゼロに戻る。補正値の傾き（低下率）は、第２変換部４の出力値の傾き、つまり、突発性ノイズに起因して立ち上がった第２変換部４の出力値が、その後低下する際の傾きに合わせて予め決められている。この第２変換部４の出力の傾きは、上述したように第１変換部３におけるハイパスフィルタ（フィードバック回路）の時定数によって決まっている。
Further, the
なお、補正値の傾きと第２変換部４の出力値の傾きとが完全には一致しないために、補正値を第２変換部４の出力値から減算することで得られる補正後の出力値に、変動が生じることがある。ただし、補正後の出力値に生じる変動については、後段のＢＰＦ（デジタル回路５）が利得を持たない領域に設定され、この変動はＢＰＦ通過後の出力には影響しない。
Note that the corrected output value obtained by subtracting the correction value from the output value of the
以下に、突発性ノイズが発生した際の赤外線検出装置１の動作について、図４を参照して説明する。図４では、横軸を時間軸として、「Ａ」に第１変換部３の出力電圧を示し、「Ｂ」に演算部５１で求めた差分値を示し、「Ｃ」に補正値を示し、「Ｄ」に補正後の出力値を示している。また「ｔｓ１」〜「ｔｓ１２」はそれぞれサンプリングタイミングを表している。図４では、サンプリングタイミングｔｓ４とサンプリングタイミングｔｓ５との間の時点で突発性ノイズが発生した例を示している。
Below, the operation | movement of the infrared
すなわち、突発性ノイズが発生すると、第１変換部３の出力は、図４に「Ａ」で示すように突発性ノイズが発生した時点において急峻に立ち上がり、その後、比較的長い時間をかけてゆっくりと低下する。そのため、図４に「Ｂ」で示すように、演算部５１で求まる差分値は、突発性ノイズの発生時点の直前のサンプリングタイミングｔｓ４までは、いずれも第２の閾値よりも小さくなる。たとえばサンプリングタイミングｔｓ４についての差分値は、サンプリングタイミングｔｓ４での第２変換部４の出力値と、サンプリングタイミングｔｓ３での第２変換部４の出力値との差分であって、第２の閾値より小さくなる。
That is, when sudden noise occurs, the output of the
一方、突発性ノイズの発生時点の直後のサンプリングタイミングｔｓ５では、演算部５１で求まる差分値は、第２の閾値より大きくなる。つまり、サンプリングタイミングｔｓ５についての差分値は、サンプリングタイミングｔｓ５での第２変換部４の出力値と、サンプリングタイミングｔｓ４での第２変換部４の出力値との差分であって、第２の閾値より大きくなる。
On the other hand, at the sampling timing ts5 immediately after the occurrence of sudden noise, the difference value obtained by the
その後のサンプリングタイミングｔｓ６以降では、演算部５１で求まる差分値は、第２の閾値より小さくなる。たとえばサンプリングタイミングｔｓ６についての差分値は、サンプリングタイミングｔｓ６での第２変換部４の出力値と、サンプリングタイミングｔｓ５での第２変換部４の出力値の差分であって、第２の閾値より小さくなる。
After the subsequent sampling timing ts6, the difference value obtained by the
したがって、ノイズ検知部５２での差分値と第２の閾値との比較結果は、サンプリングタイミングｔｓ１〜ｔｓ４では「小」であり、サンプリングタイミングｔｓ５で「大」となり、サンプリングタイミングｔｓ６〜ｔｓ１２で再び「小」となる。要するに、サンプリングタイミングｔｓ１〜ｔｓ１２のうち、連続する３回分のサンプリングタイミングｔｓ４〜ｔｓ６に着目すると、ノイズ検知部５２での比較結果は「小」→「大」→「小」の順で変化している。
Therefore, the comparison result between the difference value and the second threshold value in the
そのため、ノイズ検知部５２は、この比較結果に基づいて、突発性ノイズありと判定する。ただし、ノイズ検知部５２は、連続する３回分のサンプリングタイミングｔｓ４〜ｔｓ６についての比較結果から突発性ノイズの有無を検知するので、３回目のサンプリングタイミングｔｓ６の時点で突発性ノイズありと判定することになる。
Therefore, the
補正部５３は、差分値が第２の閾値を上回ると判断されたサンプリングタイミングｔｓ５での差分値を、図４に「Ｃ」で示すように補正値として設定し、この補正値をバッファに格納する。補正部５３が補正値を設定するタイミングは、ノイズ検知部５２が突発性ノイズありと判定したタイミングであって、図４の例ではサンプリングタイミングｔｓ６の時点である。補正値は、補正タイミングｔｓ６の時点から一定の傾きで徐々に低下する。
The
ここで、補正部５３が補正値を減算する対象となるのは、当該補正値と同じサンプリングタイミングにおける第２変換部４の出力値ではなく、１つ手前のサンプリングタイミングにおける第２変換部４の出力値である。つまり、補正部５３は、たとえばサンプリングタイミングｔｓ５における第２変換部４の出力値からは、サンプリングタイミングｔｓ６の時点での補正値を減算する。同様に、補正部５３は、たとえばサンプリングタイミングｔｓ６における第２変換部４の出力値からは、サンプリングタイミングｔｓ７の時点での補正値を減算する。
Here, the
その結果、第２変換部４の出力値から補正値を減算した補正後の出力値は、図４に「Ｄ」で示すように突発性ノイズの影響が抑制され、突発性ノイズの発生時点の前後においても大きく変動することはない。ただし、補正後の出力値は、１つ手前のサンプリングタイミングにおける第２変換部４の出力値に基づくので、実際の第２変換部４の出力からサンプリング周期（たとえば１０ｍｓ）の分だけ、遅延することになる。
As a result, the corrected output value obtained by subtracting the correction value from the output value of the
図５は、上述した赤外線検出装置１におけるデジタル回路５の処理の説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram of processing of the
すなわち、デジタル回路５は、第２変換部４の出力値から差分値を求め（Ｓ１）、その差分値と第２の閾値との比較結果から突発性ノイズの有無を検知する（Ｓ２）。突発性ノイズありと判定すると、デジタル回路５は、そのときの差分値を補正値としてバッファに格納し（Ｓ３）、第２変換部４の出力値から補正値を減算する（Ｓ４）。また、デジタル回路５は、バッファに格納した補正値を一定の傾きで徐々に低下させる（Ｓ５）。
That is, the
デジタル回路５は、補正後の出力値についてＢＰＦにて不要成分を除去し（Ｓ６）、補正後の出力値を用いて人体検知を行う（Ｓ７）。さらに、デジタル回路５は、ＢＰＦにて不要成分を除去した補正後の出力値を、シリアル出力する（Ｓ８）。また、デジタル回路５は、フルスケール判定機能により第２変換部４の出力が飽和しているか否かを判定し（Ｓ９）、判定結果に応じて増幅回路３２を無効にする。
The
以上説明した本実施形態の赤外線検出装置１によれば、第２変換部４の出力値（デジタル値）に対する演算処理によって、突発性ノイズの有無を検知できる。したがって、赤外線検出装置１は、突発性ノイズの有無を検知するための検知回路を付加することなく、突発性ノイズの有無を検知する機能を付加することができる。すなわち、この赤外線検出装置１は、回路規模を大きくすることなく、突発性ノイズの有無を検知できるという利点がある。
According to the
また、第１変換部３は、所定周波数以下の低周波成分を抑制するハイパスフィルタを有するので、たとえば周囲温度の変化などに起因して検知対象（人体）とは無関係に生じる低周波の揺らぎ成分に対する利得を抑えることができる。したがって、赤外線検出装置１は、低周波の不要成分に起因した誤検出を生じにくくなる。
Moreover, since the
さらに、ノイズ検知部５２は、差分値と閾値との比較結果が上記（１）の条件を満たす場合、つまり連続する３回分のサンプリングタイミングについての比較結果が「小」→「大」→「小」の順で変化した場合に、突発性ノイズありと判定する。したがって、ノイズ検知部５２は、突発性ノイズが発生した時点から２回目のサンプリングタイミングで突発性ノイズを検知することができ、突発性ノイズを検知するまでに要する時間を比較的短くできる。
Further, when the comparison result between the difference value and the threshold satisfies the condition (1), that is, the
また、本実施形態では、デジタル回路５は補正部５３を有するので、突発性ノイズありと判定された場合には、第２変換部４の出力値から補正値を減算することにより、突発性ノイズの影響を抑制することができる。したがって、この赤外線検出装置１は、突発性ノイズに起因した誤検出を低減できる。
In the present embodiment, since the
ところで、ノイズ検知部５２で用いられる第２の閾値は、単一の値に限らず、ある程度の幅を持っていてもよい。第２の閾値が幅を持つ場合、たとえば図６に示すように、第２の閾値について上限値「Ｖｔｈ２ｍａｘ」と下限値「Ｖｔｈ２ｍｉｎ」とが定められる（Ｖｔｈ２ｍａｘ＞Ｖｔｈ２ｍｉｎ）。この場合、ノイズ検知部５２は、差分値が第２の閾値の上限値よりも大きければ比較結果を「大」、差分値が第２の閾値の下限値よりも小さければ比較結果を「小」とし、差分値が第２の閾値の下限値以上且つ上限値以下の範囲内にあれば比較結果を「中」とする。なお、図６では、横軸を時間軸として、「Ａ」に第１変換部３の出力電圧を示し、「Ｂ」に演算部５１で求めた差分値を示している。
By the way, the 2nd threshold value used by the
この場合においても、ノイズ検知部５２は、差分値と閾値との比較結果が上記（１）の条件を満たす場合、つまり連続する３回分のサンプリングタイミングについての比較結果が「小」→「大」→「小」の順で変化した場合に、突発性ノイズありと判定する。
Even in this case, when the comparison result between the difference value and the threshold satisfies the condition (1), the
図６では、サンプリングタイミングｔｓ１０とサンプリングタイミングｔｓ１１との間の時点で突発性ノイズが発生した例を示している。すなわち、図６に「Ｂ」で示すように、演算部５１で求まる差分値は、突発性ノイズの発生時点の直前のサンプリングタイミングｔｓ１０までは、いずれも第２の閾値の下限値「Ｖｔｈ２ｍｉｎ」よりも小さくなる。一方、突発性ノイズの発生時点の直後のサンプリングタイミングｔｓ１１では、演算部５１で求まる差分値は、第２の閾値の上限値「Ｖｔｈ２ｍａｘ」より大きくなる。その後のサンプリングタイミングｔｓ１２以降では、演算部５１で求まる差分値は、再び第２の閾値の下限値「Ｖｔｈ２ｍｉｎ」より小さくなる。
FIG. 6 shows an example in which sudden noise occurs at a time between the sampling timing ts10 and the sampling timing ts11. That is, as indicated by “B” in FIG. 6, the difference value obtained by the
したがって、ノイズ検知部５２での差分値と第２の閾値との比較結果は、サンプリングタイミングｔｓ１〜ｔｓ１０では「小」であり、サンプリングタイミングｔｓ１１で「大」となり、サンプリングタイミングｔｓ１２〜ｔｓ１８で再び「小」となる。要するに、サンプリングタイミングｔｓ１〜ｔｓ１８のうち、連続する３回分のサンプリングタイミングｔｓ１０〜ｔｓ１２に着目すると、ノイズ検知部５２での比較結果は「小」→「大」→「小」の順で変化している。そのため、ノイズ検知部５２は、この比較結果に基づいて、突発性ノイズありと判定する。
Therefore, the comparison result between the difference value in the
ただし、差分値に変動があっても、ノイズ検知部５２は、比較結果がたとえば「小」→「中」→「小」の順で変化する場合や、「中」→「大」→「小」の順で変化する場合や、「小」→「大」→「中」の順で変化する場合には、突発性ノイズなしと判定する。つまり、各サンプリングタイミングにおける１つ前のサンプリングタイミングからの第１変換部３の出力電圧の変化量が、第２の閾値の幅（上限値−下限値）を超えない限り、ノイズ検知部５２は突発性ノイズなしと判定する。そのため、第２の閾値の幅が、人体の存否を検知するための第１の閾値を超えないレベルで設定されていれば、ノイズ検知部５２は、誤検出の原因となる突発性ノイズのみを検知して除去することが可能である。
However, even if the difference value fluctuates, the
（実施形態２）
本実施形態では、演算部５１は、連続する４回分のサンプリングタイミングについてそれぞれ差分値を演算し、ノイズ検知部５２は、差分値と閾値との比較結果が下記（２）の条件を満たす場合に突発性ノイズが含まれていると判定するように構成されている。
（２）１回目のサンプリングタイミングについては前記差分値が前記閾値を下回り、２回目および３回目のサンプリングタイミングについては前記差分値が前記閾値を上回り、４回目のサンプリングタイミングについては前記差分値が前記閾値を下回る。
(Embodiment 2)
In the present embodiment, the
(2) For the first sampling timing, the difference value falls below the threshold value, for the second and third sampling timings, the difference value exceeds the threshold value, and for the fourth sampling timing, the difference value is Below threshold.
以下、実施形態１と同様の構成については共通の符号を付して適宜説明を省略する。 Hereinafter, the same configurations as those of the first embodiment are denoted by common reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
本実施形態では、ノイズ検知部５２は、１回目のサンプリングタイミングについて「小」、２回目および３回目のサンプリングタイミングについて「大」、４回目のサンプリングタイミングについて「小」の比較結果が得られると、突発性ノイズありと判定する。要するに、連続する４回分のサンプリングタイミングについての比較結果が、「小」→「大」→「大」→「小」の順で変化した場合に、ノイズ検知部５２は、突発性ノイズありと判定する。
In the present embodiment, the
本実施形態においては、ノイズ検知部５２は、電源電圧や第１変換部３の出力電圧に重畳する電圧性の外来ノイズや電源電圧の瞬時変動などに起因して、第１変換部３の出力電圧に生じる突発性ノイズを検知対象としている。この種の突発性ノイズが生じた場合、第１変換部３の出力電圧は急峻に立ち上がり、その後すぐに急峻に立ち下がることになる。
In the present embodiment, the
以下に、突発性ノイズが発生した際の赤外線検出装置１の動作について、図７を参照して説明する。図７では、横軸を時間軸として、「Ａ」に第１変換部３の出力電圧を示し、「Ｂ」に演算部５１で求めた差分値を示し、「Ｃ」に補正後の出力値を示している。また「ｔｓ１」〜「ｔｓ１２」はそれぞれサンプリングタイミングを表している。図７では、サンプリングタイミングｔｓ５の前後に跨るようにして突発性ノイズが発生した例を示している。
Below, operation | movement of the infrared
すなわち、突発性ノイズが発生すると、第１変換部３の出力は、図７に「Ａ」で示すように突発性ノイズが発生した時点において急峻に立ち上がり、その後、急峻に立ち下がる。そのため、図７に「Ｂ」で示すように、演算部５１で求まる差分値は、突発性ノイズの立ち上がり時点の直前のサンプリングタイミングｔｓ４までは、いずれも第２の閾値よりも小さくなる。たとえばサンプリングタイミングｔｓ４についての差分値は、サンプリングタイミングｔｓ４での第２変換部４の出力値と、サンプリングタイミングｔｓ３での第２変換部４の出力値との差分であって、第２の閾値より小さくなる。
That is, when sudden noise occurs, the output of the
一方、突発性ノイズの立ち上がり時点の直後のサンプリングタイミングｔｓ５では、演算部５１で求まる差分値は、第２の閾値より大きくなる。つまり、サンプリングタイミングｔｓ５についての差分値は、サンプリングタイミングｔｓ５での第２変換部４の出力値と、サンプリングタイミングｔｓ４での第２変換部４の出力値との差分であって、第２の閾値より大きくなる。
On the other hand, at the sampling timing ts5 immediately after the sudden noise rise time, the difference value obtained by the
さらに、突発性ノイズの立ち下がり時点の直後のサンプリングタイミングｔｓ６でも、演算部５１で求まる差分値は、第２の閾値より大きくなる。つまり、サンプリングタイミングｔｓ６についての差分値は、サンプリングタイミングｔｓ６での第２変換部４の出力値と、サンプリングタイミングｔｓ５での第２変換部４の出力値との差分であって、第２の閾値より大きくなる。
Further, even at the sampling timing ts6 immediately after the sudden noise falls, the difference value obtained by the
その後のサンプリングタイミングｔｓ７以降では、演算部５１で求まる差分値は、第２の閾値より小さくなる。たとえばサンプリングタイミングｔｓ７についての差分値は、サンプリングタイミングｔｓ７での第２変換部４の出力値と、サンプリングタイミングｔｓ６での第２変換部４の出力値の差分であって、第２の閾値より小さくなる。
After the subsequent sampling timing ts7, the difference value obtained by the
したがって、ノイズ検知部５２での差分値と第２の閾値との比較結果は、サンプリングタイミングｔｓ１〜ｔｓ４では「小」であり、サンプリングタイミングｔｓ５，ｔｓ６で共に「大」となり、サンプリングタイミングｔｓ７〜ｔｓ１２で再び「小」となる。要するに、サンプリングタイミングｔｓ１〜ｔｓ１２のうち、連続する４回分のサンプリングタイミングｔｓ４〜ｔｓ７に着目すると、ノイズ検知部５２での比較結果は「小」→「大」→「大」→「小」の順で変化している。
Therefore, the comparison result between the difference value in the
そのため、ノイズ検知部５２は、この比較結果に基づいて、突発性ノイズありと判定する。ただし、ノイズ検知部５２は、連続する４回分のサンプリングタイミングｔｓ４〜ｔｓ７についての比較結果から突発性ノイズの有無を検知するので、４回目のサンプリングタイミングｔｓ７の時点で突発性ノイズありと判定することになる。
Therefore, the
補正部５３は、最初に差分値が第２の閾値を上回ると判断されたサンプリングタイミングｔｓ５での差分値を、補正値として設定し、この補正値をバッファに格納する。補正部５３は、バッファに格納した補正値を、第２変換部４の出力値から減算することにより、突発性ノイズの影響を抑制する。本実施形態では、補正部５３は、突発性ノイズによって立ち上がった第２変換部４の出力値についてのみ、補正値を減算することにより、突発性ノイズの影響を抑制する。つまり、図７の例では、補正部５３が補正値を減算する対象となるのは、最初に差分値が第２の閾値を上回ると判断されたサンプリングタイミングｔｓ５における第２変換部４の出力値である。
The
その結果、第２変換部４の出力値から補正値を減算した補正後の出力値は、図７に「Ｃ」で示すように突発性ノイズの影響が抑制され、突発性ノイズの発生時点の前後においても大きく変動することはない。
As a result, the corrected output value obtained by subtracting the correction value from the output value of the
以上説明した本実施形態の赤外線検出装置１によれば、第２変換部４の出力値（デジタル値）に対する演算処理によって、第１変換部３の出力電圧に生じる突発性ノイズを検知できる。したがって、赤外線検出装置１は、突発性ノイズの有無を検知するための検知回路を付加することなく、突発性ノイズの有無を検知する機能を付加することができる。すなわち、この赤外線検出装置１は、回路規模を大きくすることなく、突発性ノイズの有無を検知できるという利点がある。
According to the
その他の構成および機能は実施形態１と同様である。 Other configurations and functions are the same as those of the first embodiment.
１ 赤外線検出装置
２ 焦電素子
３ 第１変換部
４ 第２変換部
５ デジタル回路
５１ 演算部
５２ ノイズ検知部
５３ 補正部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
当該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第１変換部と、
所定の時間間隔で設定されるサンプリングタイミングで前記第１変換部の出力値を量子化してデジタル値に変換する第２変換部と、
前記第２変換部の出力値が入力されるデジタル回路とを備え、
前記第１変換部は、演算増幅器と、前記演算増幅器の出力端子および反転入力端子間に接続されている交流帰還用の容量素子とを有し、前記容量素子のインピーダンスを用いて前記電流信号を前記電圧信号に変換し、
前記デジタル回路は、
連続する複数回分のサンプリングタイミングについてそれぞれ１つ前のサンプリングタイミングとの間でデジタル値の差分値を演算する演算部と、
前記複数回分のサンプリングタイミングについて求めた前記差分値と所定の閾値との比較結果に基づいて突発性ノイズの有無を検知するノイズ検知部とを有する
ことを特徴とする赤外線検出装置。 A pyroelectric element;
A first converter that converts a current signal output from the pyroelectric element into a voltage signal;
A second conversion unit that quantizes the output value of the first conversion unit at a sampling timing set at a predetermined time interval and converts the output value into a digital value;
A digital circuit to which the output value of the second converter is input,
The first conversion unit includes an operational amplifier and a capacitive element for AC feedback connected between an output terminal and an inverting input terminal of the operational amplifier, and the current signal is converted using the impedance of the capacitive element. Converted into the voltage signal,
The digital circuit is:
A calculation unit that calculates a difference value of a digital value with respect to a sampling timing of the previous one for each of a plurality of consecutive sampling timings;
An infrared detection apparatus comprising: a noise detection unit configured to detect the presence or absence of sudden noise based on a comparison result between the difference value obtained for the sampling timing for the plurality of times and a predetermined threshold value.
ことを特徴とする請求項１に記載の赤外線検出装置。 The infrared detection device according to claim 1, wherein the first conversion unit includes a high-pass filter that suppresses a low-frequency component equal to or lower than a predetermined frequency.
前記ノイズ検知部は、１回目のサンプリングタイミングについては前記差分値が前記閾値を下回り、２回目のサンプリングタイミングについては前記差分値が前記閾値を上回り、３回目のサンプリングタイミングについては前記差分値が前記閾値を下回る場合に、前記突発性ノイズありと判定するように構成されている
ことを特徴とする請求項２に記載の赤外線検出装置。 The calculation unit calculates the difference value for each of three consecutive sampling timings,
The noise detection unit is configured such that the difference value is less than the threshold for the first sampling timing, the difference value is greater than the threshold for the second sampling timing, and the difference value is the third sampling timing. The infrared detection device according to claim 2, wherein the infrared detection device is configured to determine that the sudden noise is present when the value is lower than a threshold value.
前記補正部は、前記補正値を時間経過に伴って減少させるように構成されている
ことを特徴とする請求項２または３に記載の赤外線検出装置。 The digital circuit sets a correction value based on the magnitude of the difference value exceeding the threshold when the noise detection unit determines that the sudden noise is present, and the correction value is converted into the second conversion value. A correction unit that subtracts from the output value of the unit,
The infrared detection device according to claim 2, wherein the correction unit is configured to decrease the correction value with time.
前記ノイズ検知部は、１回目のサンプリングタイミングについては前記差分値が前記閾値を下回り、２回目および３回目のサンプリングタイミングについては前記差分値が前記閾値を上回り、４回目のサンプリングタイミングについては前記差分値が前記閾値を下回る場合に、前記突発性ノイズありと判定するように構成されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の赤外線検出装置。 The calculation unit calculates the difference value for each of four consecutive sampling timings,
For the first sampling timing, the noise detection unit has the difference value below the threshold, the second and third sampling timings have the difference value above the threshold, and the fourth sampling timing has the difference. The infrared detection device according to claim 1, wherein the infrared detection device is configured to determine that the sudden noise is present when a value is lower than the threshold value.
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の赤外線検出装置。 The infrared detection device according to claim 1, wherein the digital circuit is configured to serially output a digital signal corresponding to an output value of the second conversion unit.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014197084A JP6399447B2 (en) | 2014-09-26 | 2014-09-26 | Infrared detector |
| PCT/JP2015/004597 WO2016047071A1 (en) | 2014-09-26 | 2015-09-10 | Infrared detection device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014197084A JP6399447B2 (en) | 2014-09-26 | 2014-09-26 | Infrared detector |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2016070694A JP2016070694A (en) | 2016-05-09 |
| JP6399447B2 true JP6399447B2 (en) | 2018-10-03 |
Family
ID=55580622
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2014197084A Expired - Fee Related JP6399447B2 (en) | 2014-09-26 | 2014-09-26 | Infrared detector |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6399447B2 (en) |
| WO (1) | WO2016047071A1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7300375B2 (en) | 2019-11-26 | 2023-06-29 | 日本セラミック株式会社 | Pyroelectric infrared detector and integrated circuit |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5113513A (en) * | 1974-07-24 | 1976-02-03 | Hitachi Ltd | ZATSUONKENSHUTSUKAIRO |
| JP3472906B2 (en) * | 1997-04-09 | 2003-12-02 | 松下電工株式会社 | Pyroelectric infrared detector |
| JP3458735B2 (en) * | 1998-11-25 | 2003-10-20 | 松下電工株式会社 | Infrared detector |
| JP5685717B2 (en) * | 2010-07-01 | 2015-03-18 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | Infrared detector |
-
2014
- 2014-09-26 JP JP2014197084A patent/JP6399447B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2015
- 2015-09-10 WO PCT/JP2015/004597 patent/WO2016047071A1/en active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2016070694A (en) | 2016-05-09 |
| WO2016047071A1 (en) | 2016-03-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101383978B1 (en) | Object detection device | |
| JP2019507402A (en) | Analog sampling system and method for noise suppression of capacitive fingerprint sensing device | |
| US20190038158A1 (en) | Pulse wave measurement device, pulse wave measurement system and signal processing method | |
| US9461635B2 (en) | Signal processing circuit | |
| US9157948B2 (en) | Semiconductor device and fault diagnosis system | |
| JP6399447B2 (en) | Infrared detector | |
| US10837825B2 (en) | Method of ambient luminosity level detection, and corresponding sensor | |
| JP5685717B2 (en) | Infrared detector | |
| JP6372780B2 (en) | Infrared detector | |
| JP5645289B2 (en) | Detection circuit and infrared detection device | |
| JP6544678B2 (en) | Infrared detector | |
| JP5895232B2 (en) | Infrared detector | |
| JP2007040720A (en) | Photoelectric sensor | |
| TWI493884B (en) | Delta-sigma modulator and method of calibration thereof | |
| KR101192562B1 (en) | Method and apparatus for detecting illumination | |
| JP6667158B2 (en) | Infrared detection system | |
| CN109217866B (en) | Photoelectric switch | |
| US10712198B2 (en) | Measuring process of the average frequency of an alternating signal, and corresponding electronic circuit | |
| US20130015861A1 (en) | Converter circuit and method of driving the same | |
| JP2016057254A (en) | Infrared detector | |
| JP5467526B2 (en) | Communication system using signal processing apparatus and field device | |
| JP2017058331A (en) | Sensing circuit and infrared detection device with the same | |
| JP2005291778A (en) | Flame sensor | |
| JP2016217937A (en) | Pyroelectric infrared human body detection device | |
| JP2014010127A (en) | Infrared detection device, illumination device, illumination control device and illumination system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20170213 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170222 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180220 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180423 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20180731 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180824 |
|
| R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6399447 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |