JP2001099707A - 赤外線検出装置 - Google Patents
赤外線検出装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電圧増幅回路のバンドパスフィルタ特性の周
波数調整を容易にするとともに、出力飽和を発生させる
ことなく高利得の電圧増幅が可能で、さらに集積化可能
な赤外線検出装置を提供すること。 【解決手段】 焦電素子１と、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Ｉ／Ｖ変換回路２と、
Ｉ／Ｖ変換回路２から出力される電圧信号を所定の周波
数帯域で増幅して検知信号を出力する電圧増幅回路３と
を有する赤外線検出装置において、電圧増幅回路３を、
１次フィルタの複数段の接続で構成するとともに、１次
フィルタの抵抗をスイッチトキャパシタとしたスイッチ
トキャパシタフィルタで構成するようにしたことを特徴
とする。
波数調整を容易にするとともに、出力飽和を発生させる
ことなく高利得の電圧増幅が可能で、さらに集積化可能
な赤外線検出装置を提供すること。 【解決手段】 焦電素子１と、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Ｉ／Ｖ変換回路２と、
Ｉ／Ｖ変換回路２から出力される電圧信号を所定の周波
数帯域で増幅して検知信号を出力する電圧増幅回路３と
を有する赤外線検出装置において、電圧増幅回路３を、
１次フィルタの複数段の接続で構成するとともに、１次
フィルタの抵抗をスイッチトキャパシタとしたスイッチ
トキャパシタフィルタで構成するようにしたことを特徴
とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、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
装置に関するものである。
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
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の赤外線検出装置を図７の従来例に
もとづき説明する。焦電素子１から出力される電流信号
はＩ／Ｖ変換回路２により電圧信号に変換されて電圧増
幅回路３に入力される。電圧増幅回路３はバンドパスフ
ィルタ特性を有し、前記の電圧信号は所定の周波数帯域
で増幅され検知信号として出力される。次に検知信号は
出力回路４のウィンドコンパレータによりパルス波形と
して出力される。電圧増幅回路３は抵抗Ｒと容量Ｃによ
るＣＲフィルタやＣＲアクティブフィルタを有して構成
されている。この従来例では、１段目がＣＲハイパスフ
ィルタと直流電圧増幅回路で構成され、２段目がＣＲハ
イパスフィルタとバッファ回路、３段目がアクティブフ
ィルタによるバンドパスフィルタで構成されている。こ
のように各種のフィルタが構成され電圧増幅回路３は全
体としてバンドパスフィルタの特性を有する。ここで、
人体等から輻射される赤外線の周波数帯は１Ｈｚ付近と
非常に低周波であり、この周波数に合せたバンドパスフ
ィルタになるように抵抗Ｒ及び容量Ｃの値が設定されて
いる。
もとづき説明する。焦電素子１から出力される電流信号
はＩ／Ｖ変換回路２により電圧信号に変換されて電圧増
幅回路３に入力される。電圧増幅回路３はバンドパスフ
ィルタ特性を有し、前記の電圧信号は所定の周波数帯域
で増幅され検知信号として出力される。次に検知信号は
出力回路４のウィンドコンパレータによりパルス波形と
して出力される。電圧増幅回路３は抵抗Ｒと容量Ｃによ
るＣＲフィルタやＣＲアクティブフィルタを有して構成
されている。この従来例では、１段目がＣＲハイパスフ
ィルタと直流電圧増幅回路で構成され、２段目がＣＲハ
イパスフィルタとバッファ回路、３段目がアクティブフ
ィルタによるバンドパスフィルタで構成されている。こ
のように各種のフィルタが構成され電圧増幅回路３は全
体としてバンドパスフィルタの特性を有する。ここで、
人体等から輻射される赤外線の周波数帯は１Ｈｚ付近と
非常に低周波であり、この周波数に合せたバンドパスフ
ィルタになるように抵抗Ｒ及び容量Ｃの値が設定されて
いる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、１Ｈｚ
付近のカットオフ周波数をもつフィルタを構成するに
は、高抵抗の抵抗Ｒと大容量の容量Ｃが必要となる。す
なわち、フィルタのカットオフ周波数ｆｃはｆｃ＝１／
（２・π・Ｃ・Ｒ）で決定されるため、抵抗Ｒには１Ｍ
Ωオーダー、容量Ｃには１００ｎＦオーダーの値が必要
となる（一例として、抵抗Ｒ＝１ＭΩ，容量Ｃ＝１００
ｎＦで、カットオフ周波数ｆｃ＝１．５９Ｈｚであ
る）。集積化を行う際、このカットオフ周波数ｆｃを実
現できる高抵抗、大容量をＩＣ内部で構成することは困
難である。例えば、ＣＭＯＳプロセスにおいて集積化で
きる容量はｐＦオーダー、抵抗はＭΩオーダーが限界で
ある。よって、先ず大容量の容量Ｃの実現は不可であ
る。次に、前記のカットオフ周波数ｆｃの式からＣ・Ｒ
の値を大きくすればよいので、抵抗Ｒの値を大きくする
ことが考えられる。しかし、抵抗ＲもＭΩオーダーを超
える高抵抗の実現は不可であることから、容量Ｃの小さ
な値を補うことができず、Ｃ・Ｒの値を大きくすること
は不可である。したがって抵抗Ｒ及び容量Ｃは外付け部
品として構成しなければならず、小型化、低コスト化に
支障があった。また、電圧増幅回路３のバンドパスフィ
ルタ特性の周波数調整は困難であり、さらに高利得の電
圧増幅による出力飽和の問題があった。
付近のカットオフ周波数をもつフィルタを構成するに
は、高抵抗の抵抗Ｒと大容量の容量Ｃが必要となる。す
なわち、フィルタのカットオフ周波数ｆｃはｆｃ＝１／
（２・π・Ｃ・Ｒ）で決定されるため、抵抗Ｒには１Ｍ
Ωオーダー、容量Ｃには１００ｎＦオーダーの値が必要
となる（一例として、抵抗Ｒ＝１ＭΩ，容量Ｃ＝１００
ｎＦで、カットオフ周波数ｆｃ＝１．５９Ｈｚであ
る）。集積化を行う際、このカットオフ周波数ｆｃを実
現できる高抵抗、大容量をＩＣ内部で構成することは困
難である。例えば、ＣＭＯＳプロセスにおいて集積化で
きる容量はｐＦオーダー、抵抗はＭΩオーダーが限界で
ある。よって、先ず大容量の容量Ｃの実現は不可であ
る。次に、前記のカットオフ周波数ｆｃの式からＣ・Ｒ
の値を大きくすればよいので、抵抗Ｒの値を大きくする
ことが考えられる。しかし、抵抗ＲもＭΩオーダーを超
える高抵抗の実現は不可であることから、容量Ｃの小さ
な値を補うことができず、Ｃ・Ｒの値を大きくすること
は不可である。したがって抵抗Ｒ及び容量Ｃは外付け部
品として構成しなければならず、小型化、低コスト化に
支障があった。また、電圧増幅回路３のバンドパスフィ
ルタ特性の周波数調整は困難であり、さらに高利得の電
圧増幅による出力飽和の問題があった。
【０００４】本発明は、上記事由に鑑みてなしたもの
で、その目的とするところは、電圧増幅回路のバンドパ
スフィルタ特性の周波数調整を容易にするとともに、出
力飽和を発生させることなく高利得の電圧増幅が可能
で、さらに集積化可能な赤外線検出装置を提供すること
にある。
で、その目的とするところは、電圧増幅回路のバンドパ
スフィルタ特性の周波数調整を容易にするとともに、出
力飽和を発生させることなく高利得の電圧増幅が可能
で、さらに集積化可能な赤外線検出装置を提供すること
にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、焦電素子と、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Ｉ／Ｖ変換
回路と、該Ｉ／Ｖ変換回路から出力される電圧信号を所
定の周波数帯域で増幅して検知信号を出力する電圧増幅
回路とを有する赤外線検出装置において、前記電圧増幅
回路を、１次フィルタの複数段の接続で構成するととも
に、該１次フィルタの抵抗をスイッチトキャパシタとし
たスイッチトキャパシタフィルタで構成するようにした
ことを特徴とするものである。
に、請求項１記載の発明は、焦電素子と、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Ｉ／Ｖ変換
回路と、該Ｉ／Ｖ変換回路から出力される電圧信号を所
定の周波数帯域で増幅して検知信号を出力する電圧増幅
回路とを有する赤外線検出装置において、前記電圧増幅
回路を、１次フィルタの複数段の接続で構成するととも
に、該１次フィルタの抵抗をスイッチトキャパシタとし
たスイッチトキャパシタフィルタで構成するようにした
ことを特徴とするものである。
【０００６】請求項２記載の発明は、請求項１記載の赤
外線検出装置において、前記１次フィルタの内の１つも
しくは複数を、スイッチトキャパシタフィルタとバッフ
ァ回路で構成するようにしたことを特徴とするものであ
る。
外線検出装置において、前記１次フィルタの内の１つも
しくは複数を、スイッチトキャパシタフィルタとバッフ
ァ回路で構成するようにしたことを特徴とするものであ
る。
【０００７】請求項３記載の発明は、請求項１記載の赤
外線検出装置において、前記１次フィルタの内の１つも
しくは複数を、スイッチトキャパシタフィルタと直流電
圧増幅回路で構成するようにしたことを特徴とするもの
である。
外線検出装置において、前記１次フィルタの内の１つも
しくは複数を、スイッチトキャパシタフィルタと直流電
圧増幅回路で構成するようにしたことを特徴とするもの
である。
【０００８】請求項４記載の発明は、請求項１記載の赤
外線検出装置において、前記１次フィルタの内の１つも
しくは複数を、アクティブフィルタで構成するようにし
たことを特徴とするものである。
外線検出装置において、前記１次フィルタの内の１つも
しくは複数を、アクティブフィルタで構成するようにし
たことを特徴とするものである。
【０００９】請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求
項４のいずれかに記載の赤外線検出装置において、前記
スイッチトキャパシタを制御するクロックを発振する発
振回路を複数備え、ハイパスフィルタを構成する前記１
次フィルタのスイッチトキャパシタを制御する発振回路
と、ローパスフィルタを構成する前記１次フィルタのス
イッチトキャパシタを制御する発振回路とが独立してな
るようにしたことを特徴とするものである。
項４のいずれかに記載の赤外線検出装置において、前記
スイッチトキャパシタを制御するクロックを発振する発
振回路を複数備え、ハイパスフィルタを構成する前記１
次フィルタのスイッチトキャパシタを制御する発振回路
と、ローパスフィルタを構成する前記１次フィルタのス
イッチトキャパシタを制御する発振回路とが独立してな
るようにしたことを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
赤外線検出装置について図１乃至図６にもとづき説明す
る。
赤外線検出装置について図１乃至図６にもとづき説明す
る。
【００１１】図１は本発明の赤外線検出装置の基本構成
を示すブロック図である。焦電素子１から出力される電
流信号はＩ／Ｖ変換回路２により電圧信号に変換されて
電圧増幅回路３に入力される。電圧増幅回路３はバンド
パスフィルタ特性を有し、前記の電圧信号は所定の周波
数帯域で増幅され検知信号として出力される。次に検知
信号は出力回路４のウィンドコンパレータによりパルス
波形として出力される。ここで、電圧増幅回路３を、１
次フィルタの複数段の接続で構成する。１次フィルタは
１次ハイパスフィルタ（５ａ，５ｂ，・・）または、１
次ローパスフィルタ（６ａ，６ｂ，・・）として構成
し、これらの１次フィルタを複数段接続し、１つのバン
ドパスフィルタを構成する。
を示すブロック図である。焦電素子１から出力される電
流信号はＩ／Ｖ変換回路２により電圧信号に変換されて
電圧増幅回路３に入力される。電圧増幅回路３はバンド
パスフィルタ特性を有し、前記の電圧信号は所定の周波
数帯域で増幅され検知信号として出力される。次に検知
信号は出力回路４のウィンドコンパレータによりパルス
波形として出力される。ここで、電圧増幅回路３を、１
次フィルタの複数段の接続で構成する。１次フィルタは
１次ハイパスフィルタ（５ａ，５ｂ，・・）または、１
次ローパスフィルタ（６ａ，６ｂ，・・）として構成
し、これらの１次フィルタを複数段接続し、１つのバン
ドパスフィルタを構成する。
【００１２】次に１次フィルタの内部の構成例を図２乃
至図４に示す。図２は、１次フィルタをスイッチトキャ
パシタフィルタとバッファ回路の接続で構成したもので
ある。この例では、ＣＲローパスフィルタの抵抗Ｒをス
イッチトキャパシタで構成している。
至図４に示す。図２は、１次フィルタをスイッチトキャ
パシタフィルタとバッファ回路の接続で構成したもので
ある。この例では、ＣＲローパスフィルタの抵抗Ｒをス
イッチトキャパシタで構成している。
【００１３】スイッチトキャパシタは容量と切替スイッ
チからなる回路で、切替スイッチの切替動作による容量
の充電，放電により抵抗と等価的な性質をもつものであ
り、容量をＣ’、切替スイッチのクロックの周波数を
ｆ’とすると等価抵抗Ｒ’はＲ’＝１／（Ｃ’・ｆ’）
で決定される。よって、切替スイッチのクロック周波数
ｆ’＝１００Ｈｚとすると容量Ｃ’＝１ｐＦで、等価抵
抗Ｒ’＝１０ＧΩとなり、高抵抗を実現することができ
る。さらにカットオフ周波数ｆｃは前記のようにｆｃ＝
１／（２・π・Ｃ・Ｒ）で決定されることから、対応す
る容量Ｃは１０ｐＦで、カットオフ周波数ｆｃ＝１．５
９Ｈｚを実現することができる。すなわち、小容量の容
量Ｃ’で高抵抗の抵抗Ｒ（ここでは等価抵抗Ｒ’）を実
現し、抵抗Ｒの値が大きくなることによって、容量Ｃの
値が小さくても所望（１Ｈｚ付近）のカットオフ周波数
ｆｃを得ることができる。したがって大容量、高抵抗を
用いることなく、小容量で所望のカットオフ周波数を実
現することができ集積化を行うことができる。
チからなる回路で、切替スイッチの切替動作による容量
の充電，放電により抵抗と等価的な性質をもつものであ
り、容量をＣ’、切替スイッチのクロックの周波数を
ｆ’とすると等価抵抗Ｒ’はＲ’＝１／（Ｃ’・ｆ’）
で決定される。よって、切替スイッチのクロック周波数
ｆ’＝１００Ｈｚとすると容量Ｃ’＝１ｐＦで、等価抵
抗Ｒ’＝１０ＧΩとなり、高抵抗を実現することができ
る。さらにカットオフ周波数ｆｃは前記のようにｆｃ＝
１／（２・π・Ｃ・Ｒ）で決定されることから、対応す
る容量Ｃは１０ｐＦで、カットオフ周波数ｆｃ＝１．５
９Ｈｚを実現することができる。すなわち、小容量の容
量Ｃ’で高抵抗の抵抗Ｒ（ここでは等価抵抗Ｒ’）を実
現し、抵抗Ｒの値が大きくなることによって、容量Ｃの
値が小さくても所望（１Ｈｚ付近）のカットオフ周波数
ｆｃを得ることができる。したがって大容量、高抵抗を
用いることなく、小容量で所望のカットオフ周波数を実
現することができ集積化を行うことができる。
【００１４】また、バッファ回路を接続することによ
り、１次フィルタを複数段接続しても、各々独立して１
次フィルタを設計することができるので、電圧増幅回路
３のバンドパスフィルタ特性の周波数調整が容易にな
る。
り、１次フィルタを複数段接続しても、各々独立して１
次フィルタを設計することができるので、電圧増幅回路
３のバンドパスフィルタ特性の周波数調整が容易にな
る。
【００１５】図３は１次フィルタをスイッチトキャパシ
タフィルタと直流電圧増幅回路の接続で構成したもので
ある。この例では、ＣＲハイパスフィルタの抵抗Ｒをス
イッチトキャパシタで構成している。このように直流電
圧増幅回路を接続することにより直流電圧増幅ができる
とともに、その増幅度はフィルタ特性に影響を及ぼすこ
となく２つの抵抗で容易に設定することができる。ま
た、直流電圧増幅回路が高入力インピーダンス、低出力
インピーダンスであることから、図２のバッファ回路と
同様の効果をもち、１次フィルタを複数段接続しても、
各々独立して１次フィルタを設計することができる。ま
た、抵抗Ｒをスイッチトキャパシタで構成することで、
集積化を行うことができる。さらに、１段で高い電圧増
幅を行おうとするとオペアンプにオフセット電圧があっ
た場合、出力が飽和してしまうが、本構成の場合、ハイ
パスフィルタの直流成分カットによりオフセット電圧が
カットされるとともに格段に増幅度を分割し、全体とし
て高い電圧増幅が可能となる。
タフィルタと直流電圧増幅回路の接続で構成したもので
ある。この例では、ＣＲハイパスフィルタの抵抗Ｒをス
イッチトキャパシタで構成している。このように直流電
圧増幅回路を接続することにより直流電圧増幅ができる
とともに、その増幅度はフィルタ特性に影響を及ぼすこ
となく２つの抵抗で容易に設定することができる。ま
た、直流電圧増幅回路が高入力インピーダンス、低出力
インピーダンスであることから、図２のバッファ回路と
同様の効果をもち、１次フィルタを複数段接続しても、
各々独立して１次フィルタを設計することができる。ま
た、抵抗Ｒをスイッチトキャパシタで構成することで、
集積化を行うことができる。さらに、１段で高い電圧増
幅を行おうとするとオペアンプにオフセット電圧があっ
た場合、出力が飽和してしまうが、本構成の場合、ハイ
パスフィルタの直流成分カットによりオフセット電圧が
カットされるとともに格段に増幅度を分割し、全体とし
て高い電圧増幅が可能となる。
【００１６】図４は１次フィルタをアクティブフィルタ
で構成し、アクティブフィルタの抵抗Ｒをスイッチトキ
ャパシタで構成している。図４（ａ）はハイパスフィル
タ、同図（ｂ）はローパスフィルタを構成している。こ
のようにアクティブフィルタで構成することにより、電
圧増幅ができるとともに、アクティブフィルタ自体が高
入力インピーダンス、低出力インピーダンスであること
から、図２のバッファ回路と同様の効果をもち、１次フ
ィルタを複数段接続しても、各々独立して１次フィルタ
を設計することができる。また、抵抗Ｒをスイッチトキ
ャパシタで構成することで、集積化を行うことができ
る。さらに増幅度は容量Ｃ”１，Ｃ”２の容量比で決定
することができ、増幅度の高精度化を図ることができ
る。
で構成し、アクティブフィルタの抵抗Ｒをスイッチトキ
ャパシタで構成している。図４（ａ）はハイパスフィル
タ、同図（ｂ）はローパスフィルタを構成している。こ
のようにアクティブフィルタで構成することにより、電
圧増幅ができるとともに、アクティブフィルタ自体が高
入力インピーダンス、低出力インピーダンスであること
から、図２のバッファ回路と同様の効果をもち、１次フ
ィルタを複数段接続しても、各々独立して１次フィルタ
を設計することができる。また、抵抗Ｒをスイッチトキ
ャパシタで構成することで、集積化を行うことができ
る。さらに増幅度は容量Ｃ”１，Ｃ”２の容量比で決定
することができ、増幅度の高精度化を図ることができ
る。
【００１７】図５は、電圧増幅回路３を構成する複数の
１次フィルタにおいて、ハイパスフィルタを構成する１
次フィルタ（１次ハイパスフィルタ）のスイッチトキャ
パシタを制御するクロックと、ローパスフィルタを構成
する１次フィルタ（１次ローパスフィルタ）のスイッチ
トキャパシタを制御するクロックとを別の発振回路によ
り生成するものである。第１の発振回路７ａはクロック
周波数ｆ１のクロックを生成し、このクロックは１次ハ
イパスフィルタ（５ａ，５ｂ，・・）のスイッチトキャ
パシタを制御し、第２の発振回路７ｂは周波数ｆ２のク
ロックを生成し、このクロックは１次ローパスフィルタ
（６ａ，６ｂ，・・）のスイッチトキャパシタを制御す
る。同図（ｂ）にフィルタ特性の一例を示す。１次ハイ
パスフィルタ（５ａ，５ｂ，・・）と１次ローパスフィ
ルタ（６ａ，６ｂ，・・）の両方により全体的にバンド
パスフィルタ特性を有している。発振回路７ａのクロッ
クは１次ハイパスフィルタ（５ａ，５ｂ，・・）のスイ
ッチトキャパシタを制御するため、クロック周波数ｆ１
を変動させることによりバンドパスフィルタ特性のハイ
パス側の特性を調整することができる。また、発振回路
７ｂのクロックは１次ローパスフィルタ（６ａ，６ｂ，
・・）のスイッチトキャパシタを制御するため、クロッ
ク周波数ｆ２を変動させることによりバンドパスフィル
タ特性のローパス側の特性を調整することができる。こ
のようにハイパスフィルタを構成する１次フィルタのス
イッチトキャパシタを制御するクロックと、ローパスフ
ィルタを構成する１次フィルタのスイッチトキャパシタ
を制御するクロックとを別の発振回路により生成するこ
とにより電圧増幅回路３のバンドパスフィルタ特性をハ
イパス側、ローパス側で、自在に調整することができ
る。
１次フィルタにおいて、ハイパスフィルタを構成する１
次フィルタ（１次ハイパスフィルタ）のスイッチトキャ
パシタを制御するクロックと、ローパスフィルタを構成
する１次フィルタ（１次ローパスフィルタ）のスイッチ
トキャパシタを制御するクロックとを別の発振回路によ
り生成するものである。第１の発振回路７ａはクロック
周波数ｆ１のクロックを生成し、このクロックは１次ハ
イパスフィルタ（５ａ，５ｂ，・・）のスイッチトキャ
パシタを制御し、第２の発振回路７ｂは周波数ｆ２のク
ロックを生成し、このクロックは１次ローパスフィルタ
（６ａ，６ｂ，・・）のスイッチトキャパシタを制御す
る。同図（ｂ）にフィルタ特性の一例を示す。１次ハイ
パスフィルタ（５ａ，５ｂ，・・）と１次ローパスフィ
ルタ（６ａ，６ｂ，・・）の両方により全体的にバンド
パスフィルタ特性を有している。発振回路７ａのクロッ
クは１次ハイパスフィルタ（５ａ，５ｂ，・・）のスイ
ッチトキャパシタを制御するため、クロック周波数ｆ１
を変動させることによりバンドパスフィルタ特性のハイ
パス側の特性を調整することができる。また、発振回路
７ｂのクロックは１次ローパスフィルタ（６ａ，６ｂ，
・・）のスイッチトキャパシタを制御するため、クロッ
ク周波数ｆ２を変動させることによりバンドパスフィル
タ特性のローパス側の特性を調整することができる。こ
のようにハイパスフィルタを構成する１次フィルタのス
イッチトキャパシタを制御するクロックと、ローパスフ
ィルタを構成する１次フィルタのスイッチトキャパシタ
を制御するクロックとを別の発振回路により生成するこ
とにより電圧増幅回路３のバンドパスフィルタ特性をハ
イパス側、ローパス側で、自在に調整することができ
る。
【００１８】以上の内容にもとづく本発明の実施の形態
を図６に示す。電圧増幅回路３において、先ず１段目の
１次フィルタとして、容量Ｃ１，Ｃ２とクロック周波数
ｆ１による切替スイッチＳＷ１で、第１のハイパスフィ
ルタを構成するとともに、抵抗Ｒ１，Ｒ２とオペアンプ
ＡＭＰ１で直流電圧増幅を行う（図３の回路構成）。次
に２段目の１次フィルタとして、容量Ｃ３，Ｃ４とクロ
ック周波数ｆ１による切替スイッチＳＷ２で、第２のハ
イパスフィルタを構成するとともに、抵抗Ｒ３，Ｒ４と
オペアンプＡＭＰ２で直流電圧増幅を行う（図３の回路
構成）。３段目の１次フィルタとして、容量Ｃ５，Ｃ６
とクロック周波数ｆ１による切替スイッチＳＷ３で、第
３のハイパスフィルタを構成するとともに、容量Ｃ６，
Ｃ７とクロック周波数ｆ１による切替スイッチＳＷ３，
ＳＷ４とオペアンプＡＭＰ３で反転増幅を行う。ここで
アクティブフィルタが実現され、増幅度は容量Ｃ６，Ｃ
７の容量比で決定される（図４（ａ）の回路構成）。４
段目の１次フィルタとして、容量Ｃ８，Ｃ９とクロック
周波数ｆ２による切替スイッチＳＷ５で、第１のローパ
スフィルタを構成するとともにバッファ回路（オペアン
プＡＭＰ４）を接続する（図２の回路構成）。５段目の
１次フィルタとし容量Ｃ１０，Ｃ１１とクロック周波数
ｆ２による切替スイッチＳＷ６で、第２のローパスフィ
ルタを構成する。
を図６に示す。電圧増幅回路３において、先ず１段目の
１次フィルタとして、容量Ｃ１，Ｃ２とクロック周波数
ｆ１による切替スイッチＳＷ１で、第１のハイパスフィ
ルタを構成するとともに、抵抗Ｒ１，Ｒ２とオペアンプ
ＡＭＰ１で直流電圧増幅を行う（図３の回路構成）。次
に２段目の１次フィルタとして、容量Ｃ３，Ｃ４とクロ
ック周波数ｆ１による切替スイッチＳＷ２で、第２のハ
イパスフィルタを構成するとともに、抵抗Ｒ３，Ｒ４と
オペアンプＡＭＰ２で直流電圧増幅を行う（図３の回路
構成）。３段目の１次フィルタとして、容量Ｃ５，Ｃ６
とクロック周波数ｆ１による切替スイッチＳＷ３で、第
３のハイパスフィルタを構成するとともに、容量Ｃ６，
Ｃ７とクロック周波数ｆ１による切替スイッチＳＷ３，
ＳＷ４とオペアンプＡＭＰ３で反転増幅を行う。ここで
アクティブフィルタが実現され、増幅度は容量Ｃ６，Ｃ
７の容量比で決定される（図４（ａ）の回路構成）。４
段目の１次フィルタとして、容量Ｃ８，Ｃ９とクロック
周波数ｆ２による切替スイッチＳＷ５で、第１のローパ
スフィルタを構成するとともにバッファ回路（オペアン
プＡＭＰ４）を接続する（図２の回路構成）。５段目の
１次フィルタとし容量Ｃ１０，Ｃ１１とクロック周波数
ｆ２による切替スイッチＳＷ６で、第２のローパスフィ
ルタを構成する。
【００１９】一例として、抵抗（Ｒ１，Ｒ２，・・）、
容量（Ｃ１，Ｃ２，・・）、クロック（ｆ１，ｆ２）の
値を次のように設定する。
容量（Ｃ１，Ｃ２，・・）、クロック（ｆ１，ｆ２）の
値を次のように設定する。
【００２０】Ｒ１＝１０ｋΩ，Ｒ２＝２１０ｋΩ，Ｒ３
＝１０ｋΩ，Ｒ４＝２１０ｋΩ，Ｃ１＝３１ｐＦ，Ｃ２
＝１ｐＦ，Ｃ３＝４７ｐＦ，Ｃ４＝１ｐＦ，Ｃ５＝４２
ｐＦ，Ｃ６＝１ｐＦ，Ｃ７＝０．１ｐＦ，Ｃ８＝１ｐ
Ｆ，Ｃ９＝５ｐＦ，Ｃ１０＝１ｐＦ，Ｃ１１＝１０ｐ
Ｆ，ｆ１＝１００Ｈｚ，ｆ２＝１００Ｈｚ この設定において、１段目ハイパスフィルタカットオフ
周波数ｆｃ＝０．５１Ｈｚ，２段目ハイパスフィルタカ
ットオフ周波数ｆｃ＝０．１７Ｈｚ，３段目ハイパスフ
ィルタカットオフ周波数ｆｃ＝０．３８Ｈｚ，４段目ロ
ーパスフィルタカットオフ周波数ｆｃ＝３．１８Ｈｚ，
５段目ローパスフィルタカットオフ周波数ｆｃ＝１．５
９Ｈｚ，電圧利得７０ｄＢ／１Ｈｚとなり、電圧増幅回
路３のバンドパスフィルタ特性および、増幅特性を満足
することができる。
＝１０ｋΩ，Ｒ４＝２１０ｋΩ，Ｃ１＝３１ｐＦ，Ｃ２
＝１ｐＦ，Ｃ３＝４７ｐＦ，Ｃ４＝１ｐＦ，Ｃ５＝４２
ｐＦ，Ｃ６＝１ｐＦ，Ｃ７＝０．１ｐＦ，Ｃ８＝１ｐ
Ｆ，Ｃ９＝５ｐＦ，Ｃ１０＝１ｐＦ，Ｃ１１＝１０ｐ
Ｆ，ｆ１＝１００Ｈｚ，ｆ２＝１００Ｈｚ この設定において、１段目ハイパスフィルタカットオフ
周波数ｆｃ＝０．５１Ｈｚ，２段目ハイパスフィルタカ
ットオフ周波数ｆｃ＝０．１７Ｈｚ，３段目ハイパスフ
ィルタカットオフ周波数ｆｃ＝０．３８Ｈｚ，４段目ロ
ーパスフィルタカットオフ周波数ｆｃ＝３．１８Ｈｚ，
５段目ローパスフィルタカットオフ周波数ｆｃ＝１．５
９Ｈｚ，電圧利得７０ｄＢ／１Ｈｚとなり、電圧増幅回
路３のバンドパスフィルタ特性および、増幅特性を満足
することができる。
【００２１】以上、本発明の実施の形態について述べた
が、１次ハイパスフィルタ（５ａ，５ｂ，・・）及び、
１次ローパスフィルタ（６ａ，６ｂ，・・）の接続順序
は、図１、図６に限定されず、また、各抵抗値、容量
値、クロック周波数値、フィルタ特性値はこれに限定さ
れるものではない。
が、１次ハイパスフィルタ（５ａ，５ｂ，・・）及び、
１次ローパスフィルタ（６ａ，６ｂ，・・）の接続順序
は、図１、図６に限定されず、また、各抵抗値、容量
値、クロック周波数値、フィルタ特性値はこれに限定さ
れるものではない。
【００２２】
【発明の効果】上述の如く、本発明の請求項１記載の発
明によれば、焦電素子と、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Ｉ／Ｖ変換回路と、該Ｉ／
Ｖ変換回路から出力される電圧信号を所定の周波数帯域
で増幅して検知信号を出力する電圧増幅回路とを有する
赤外線検出装置において、前記電圧増幅回路を、１次フ
ィルタの複数段の接続で構成するとともに、該１次フィ
ルタの抵抗をスイッチトキャパシタとしたスイッチトキ
ャパシタフィルタで構成するようにしたので、電圧増幅
回路のバンドパスフィルタ特性の周波数調整が容易で、
出力飽和を発生させることなく高利得の電圧増幅が可能
で、さらに集積化可能な赤外線検出装置が提供できた。
明によれば、焦電素子と、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Ｉ／Ｖ変換回路と、該Ｉ／
Ｖ変換回路から出力される電圧信号を所定の周波数帯域
で増幅して検知信号を出力する電圧増幅回路とを有する
赤外線検出装置において、前記電圧増幅回路を、１次フ
ィルタの複数段の接続で構成するとともに、該１次フィ
ルタの抵抗をスイッチトキャパシタとしたスイッチトキ
ャパシタフィルタで構成するようにしたので、電圧増幅
回路のバンドパスフィルタ特性の周波数調整が容易で、
出力飽和を発生させることなく高利得の電圧増幅が可能
で、さらに集積化可能な赤外線検出装置が提供できた。
【００２３】請求項２記載の発明においては、前記１次
フィルタの内の１つもしくは複数を、スイッチトキャパ
シタフィルタとバッファ回路で構成するようにしたの
で、複数の１次フィルタを独立に設計できるという効果
を奏する。
フィルタの内の１つもしくは複数を、スイッチトキャパ
シタフィルタとバッファ回路で構成するようにしたの
で、複数の１次フィルタを独立に設計できるという効果
を奏する。
【００２４】請求項３記載の発明においては、前記１次
フィルタの内の１つもしくは複数を、スイッチトキャパ
シタフィルタと直流電圧増幅回路で構成するようにした
ので、複数の１次フィルタを独立に設計できるとともに
フィルタ特性に影響を与えることなく直流電圧増幅がで
きるという効果を奏する。
フィルタの内の１つもしくは複数を、スイッチトキャパ
シタフィルタと直流電圧増幅回路で構成するようにした
ので、複数の１次フィルタを独立に設計できるとともに
フィルタ特性に影響を与えることなく直流電圧増幅がで
きるという効果を奏する。
【００２５】請求項４記載の発明においては、前記１次
フィルタの内の１つもしくは複数を、アクティブフィル
タで構成するようにしたので、複数の１次フィルタを独
立に設計できるとともに電圧増幅が可能で、さらに増幅
度の高精度化が図れるという効果を奏する。
フィルタの内の１つもしくは複数を、アクティブフィル
タで構成するようにしたので、複数の１次フィルタを独
立に設計できるとともに電圧増幅が可能で、さらに増幅
度の高精度化が図れるという効果を奏する。
【００２６】請求項５記載の発明においては、前記スイ
ッチトキャパシタを制御するクロックを発振する発振回
路を複数備え、ハイパスフィルタを構成する前記１次フ
ィルタのスイッチトキャパシタを制御する発振回路と、
ローパスフィルタを構成する前記１次フィルタのスイッ
チトキャパシタを制御する発振回路とが独立してなるよ
うにしたので、電圧増幅回路のバンドパスフィルタ特性
をハイパス側、ローパス側で、自在に調整することがで
きるという効果を奏する。
ッチトキャパシタを制御するクロックを発振する発振回
路を複数備え、ハイパスフィルタを構成する前記１次フ
ィルタのスイッチトキャパシタを制御する発振回路と、
ローパスフィルタを構成する前記１次フィルタのスイッ
チトキャパシタを制御する発振回路とが独立してなるよ
うにしたので、電圧増幅回路のバンドパスフィルタ特性
をハイパス側、ローパス側で、自在に調整することがで
きるという効果を奏する。
【図１】本発明の赤外線検出装置の基本構成を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図２】本発明の赤外線検出装置の１次フィルタの構成
例を示す回路図である。
例を示す回路図である。
【図３】本発明の赤外線検出装置の１次フィルタの構成
例を示す回路図である。
例を示す回路図である。
【図４】本発明の赤外線検出装置の１次フィルタの構成
例を示す回路図である。
例を示す回路図である。
【図５】本発明の赤外線検出装置を示すブロック図であ
る。
る。
【図６】本発明の赤外線検出装置の実施形態を示す回路
図である。
図である。
【図７】従来の赤外線検出装置の構成を示すブロック図
である。
である。
１ 焦電素子 ２ Ｉ／Ｖ変換回路 ３ 電圧増幅回路 ４ 出力回路 ５ １次フィルタ（１次ハイパスフィルタ） ６ １次フィルタ（１次ローパスフィルタ） ７ 発振回路
フロントページの続き (72)発明者 松田 啓史 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 村山 ▲頼▼信 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 坂本 慎司 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 高田 裕司 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 Ｆターム(参考） 2G065 AA04 AB02 BA13 BA14 BC03 BC12
Claims (5)
- 【請求項１】 焦電素子と、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Ｉ／Ｖ変換回路と、該Ｉ
／Ｖ変換回路から出力される電圧信号を所定の周波数帯
域で増幅して検知信号を出力する電圧増幅回路とを有す
る赤外線検出装置において、前記電圧増幅回路を、１次
フィルタの複数段の接続で構成するとともに、該１次フ
ィルタの抵抗をスイッチトキャパシタとしたスイッチト
キャパシタフィルタで構成するようにしたことを特徴と
する赤外線検出装置。 - 【請求項２】 前記１次フィルタの内の１つもしくは複
数を、スイッチトキャパシタフィルタとバッファ回路で
構成するようにしたことを特徴とする請求項１記載の赤
外線検出装置。 - 【請求項３】 前記１次フィルタの内の１つもしくは複
数を、スイッチトキャパシタフィルタと直流電圧増幅回
路で構成するようにしたことを特徴とする請求項１記載
の赤外線検出装置。 - 【請求項４】 前記１次フィルタの内の１つもしくは複
数を、アクティブフィルタで構成するようにしたことを
特徴とする請求項１記載の赤外線検出装置。 - 【請求項５】 前記スイッチトキャパシタを制御するク
ロックを発振する発振回路を複数備え、ハイパスフィル
タを構成する前記１次フィルタのスイッチトキャパシタ
を制御する発振回路と、ローパスフィルタを構成する前
記１次フィルタのスイッチトキャパシタを制御する発振
回路とが独立してなるようにしたことを特徴とする請求
項１乃至請求項４のいずれかに記載の赤外線検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28022699A JP2001099707A (ja) | 1999-09-30 | 1999-09-30 | 赤外線検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28022699A JP2001099707A (ja) | 1999-09-30 | 1999-09-30 | 赤外線検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001099707A true JP2001099707A (ja) | 2001-04-13 |
Family
ID=17622079
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28022699A Pending JP2001099707A (ja) | 1999-09-30 | 1999-09-30 | 赤外線検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001099707A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7129487B2 (en) * | 2001-11-27 | 2006-10-31 | Matsushita Electric Works, Ltd. | Infrared detecting circuit and an infrared detector |
| JP2006337067A (ja) * | 2005-05-31 | 2006-12-14 | Riken Keiki Co Ltd | 焦電型赤外線ガス検知器 |
| CN102723938A (zh) * | 2011-03-31 | 2012-10-10 | 北京蔚蓝仕科技有限公司 | 一种带有滤波及放大功能的电流/电压转换电路 |
-
1999
- 1999-09-30 JP JP28022699A patent/JP2001099707A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7129487B2 (en) * | 2001-11-27 | 2006-10-31 | Matsushita Electric Works, Ltd. | Infrared detecting circuit and an infrared detector |
| CN100422699C (zh) * | 2001-11-27 | 2008-10-01 | 松下电工株式会社 | 一种红外线检测电路以及红外线检测器 |
| JP2006337067A (ja) * | 2005-05-31 | 2006-12-14 | Riken Keiki Co Ltd | 焦電型赤外線ガス検知器 |
| JP4669740B2 (ja) * | 2005-05-31 | 2011-04-13 | 理研計器株式会社 | 焦電型赤外線ガス検知器 |
| CN102723938A (zh) * | 2011-03-31 | 2012-10-10 | 北京蔚蓝仕科技有限公司 | 一种带有滤波及放大功能的电流/电压转换电路 |
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Legal Events
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| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040220 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040302 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041102 |
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| A02 | Decision of refusal |
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