JP2013231709A - 方向検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被検知体の温度に関わらず、被検知体の移動方向を精度よく検出することができる方向検出装置を提供する。
【解決手段】逆極性に直列接続した受光素子１ａ，１ｂを有し、受光素子１ａ，１ｂの直列回路の両極から検知信号Ｓ１を出力する第１の赤外線検出部１と、受光素子２ａを１つ有し、この受光素子２ａが検知信号Ｓ２を出力する第２の赤外線検出部２と、検知信号Ｓ１の変動方向と検知信号Ｓ２の変動方向とに基づいて、被検知体Ｋの移動方向を検出する信号処理部３とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、被検知体の移動方向を検出する方向検出装置に関するものである。

従来、焦電型の受光素子を複数用いて、人体等の被検知体の移動方向を検出する方向検出装置がある。この方向検出装置は、並設された複数の受光素子が出力する各検知信号のピーク到達時間や、閾値到達時間などを検出し、各検知信号の位相差に基づいて、被検知体の移動方向を検出している（例えば、特許文献１参照）。

特開昭６４−７８１８６号公報

しかしながら、従来、焦電型の受光素子を用いた方向検出装置は、周囲温度に比べて被検知体の温度が高い場合と、周囲温度に比べて被検知体の温度が低い場合とでは、受光素子が出力する検知信号の変動方向が逆になる。したがって、従来の方向検出装置では、被検知体の温度によって、被検知体の移動方向を逆に検出する虞があった。

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、被検知体の温度に関わらず、被検知体の移動方向を精度よく検出することができる方向検出装置を提供することにある。

本発明の方向検出装置は、被検知体から受光した赤外線に応じた信号を、極性を有する一対の電極から出力する焦電型の受光素子を用いた方向検出装置であって、第１，第２の前記受光素子を少なくとも１組有し、前記第１の受光素子と前記第２の受光素子とは逆極性であり、前記第１，第２の受光素子それぞれの出力を合わせた第１の検知信号を出力する第１の赤外線検出部と、第３の前記受光素子からの第２の検知信号を出力する第２の赤外線検出部と、前記第１の検知信号の変動方向と前記第２の検知信号の変動方向とに基づいて、前記被検知体の移動方向を検出する信号処理部とを備えることを特徴とする。

この発明において、前記第１の赤外線検出部は、逆極性に直列接続または逆極性に並列接続した前記第１，第２の受光素子を少なくとも１組有し、前記第１，第２の受光素子の直列回路または前記第１，第２の受光素子の並列回路の両端から前記第１，第２の受光素子それぞれの出力を合わせた前記第１の検知信号を出力し、前記第２の赤外線検出部は、前記第３の受光素子を１つ有し、この第３の受光素子が前記第２の検知信号を出力することが好ましい。

この発明において、前記第１，第２の受光素子の組を２組備え、一方の組の前記第１，第２の受光素子の並設方向と、他方の組の前記第１，第２の受光素子の並設方向とは、互いに直交することが好ましい。

この発明において、前記第１，第２の受光素子の組において、前記第１の受光素子と前記第２の受光素子とは、前記第３の受光素子を挟んで配置されることが好ましい。

この発明において、前記第１，第２の受光素子の各々は、ベース基板に形成したダイアフラムの外周縁に沿って配置されることが好ましい。

この発明において、前記第３の受光素子は、ベース基板に形成したダイアフラムの略中心に配置されることが好ましい。

この発明において、前記第１〜第３の受光素子は、ベース基板に形成した四角状のダイアフラムに設けられ、前記第１，第２の受光素子の各組において、前記第１の受光素子と前記第２の受光素子とは、前記ダイアフラムの互いに対向する辺の各中心を通る中心軸に対して対称に配置されることが好ましい。

この発明において、前記第１の赤外線検出部は、前記第１の受光素子、前記第２の受光素子および前記第１，第２の受光素子それぞれの出力を加算する加算器を有し、該加算器から前記第１，第２の受光素子それぞれの出力を合わせた前記第１の検知信号を出力し、前記第２の赤外線検出部は、前記第３の受光素子を前記第２の受光素子と兼用させ、前記第２の受光素子が前記第２の検知信号を出力することが好ましい。

この発明において、前記第１の赤外線検出部は、信号を積分する積分器を備えており、この積分器により前記第１，第２の受光素子それぞれを合わせた出力を２回積分した結果を前記第１の検知信号として出力し、前記第２の赤外線検出部は、信号を積分する積分器を備えており、この積分器により前記第２の受光素子の出力を１回積分した結果を前記第２の検知信号として出力し、前記信号処理部は、前記第１の検知信号の変動方向および前記第２の検知信号の変動方向における正負の符号を判定した各符号情報を用いて、前記被検知体の移動方向を検出することが好ましい。

この発明において、前記第１の赤外線検出部は、前記第１の受光素子の出力と該第１の受光素子とは逆極性の前記第２の受光素子の出力とを合わせた前記第１の検知信号を出力し、前記第２の赤外線検出部は、前記第１の受光素子、前記第２の受光素子および前記第１の受光素子の出力と該第１の受光素子とは逆極性の前記第２の受光素子の出力を極性反転させた出力とを加算する加算器を有し、前記第３の受光素子を前記第１の受光素子と前記第２の受光素子と兼用させ、前記第１の受光素子の出力と該第１の受光素子とは逆極性の前記第２の受光素子の出力を極性反転させた出力とを合わせた前記第２の検知信号を出力することが好ましい。

この発明において、前記第１の赤外線検出部は、信号を積分する積分器を備えており、この積分器により前記第１の受光素子の出力と該第１の受光素子とは逆極性の前記第２の受光素子の出力とを合わせた信号を２回積分した結果を前記第１の検知信号として出力し、前記第２の赤外線検出部は、信号を積分する積分器を備えており、この積分器により前記第１の受光素子の出力と該第１の受光素子とは逆極性の前記第２の受光素子の出力を極性反転させた出力とを合わせた信号を１回積分した結果を前記第２の検知信号として出力し、前記信号処理部は、前記第１の検知信号の変動方向および前記第２の検知信号の変動方向における正負の符号を判定した各符号情報を用いて、前記被検知体の移動方向を検出することが好ましい。

この発明において、前記第１の受光素子と前記積分器との間に設けており前記第１の受光素子の出力のオフセット成分を除去して前記加算器に出力する第１のオフセット成分除去部と、前記第２の受光素子と前記積分器との間に設けており前記第２の受光素子の出力のオフセット成分を除去して前記加算器に出力する第２のオフセット成分除去部とを備えたことが好ましい。

この発明において、前記第１，第２の受光素子それぞれは、前記第１，第２の受光素子の出力を出力電圧として検知する検出器を各別に備えており、前記積分器は、前記検出器と兼用することが好ましい。

この発明において、前記第１，第２の受光素子の並設方向と直交する直交方向に前記第２の受光素子と並設する第４の前記受光素子を有し、該第４の受光素子と前記第２の受光素子とは逆極性であり、前記第２，第４の受光素子ぞれぞれの出力を合わせた第３の検知信号を出力する第３の赤外線検出部を備え、前記信号処理部は、前記第１の検知信号が所定の第１閾値よりも小さい場合、前記被検知体の移動方向を前記第１，第２の受光素子の並設方向と直交する直交方向であると検出し、前記第３の検知信号が所定の第２閾値よりも小さい場合、前記被検知体の移動方向を前記第２，第４の受光素子の並設方向と直交する直交方向であると検出することが好ましい。

この発明において、前記第１，第２の受光素子の並設方向と直交する直交方向に前記第２の受光素子と並設する第４の前記受光素子を有し、該第４の受光素子と前記第２の受光素子とは逆極性であり、前記第２，第４の受光素子ぞれぞれの出力を合わせた第３の検知信号を出力する第３の赤外線検出部を備え、前記信号処理部は、少なくとも前記第１，第２，第４の受光素子それぞれに出力が生じており、前記第１の検知信号が所定の第３閾値よりも小さく且つ、前記第３の検知信号が所定の第４閾値よりも小さい場合、前記被検知体の移動方向を前記第１，第２，第４の受光素子が配置された平面と垂直な方向に沿った方向であると検出することが好ましい。

以上説明したように、本発明では、被検知体の温度に関わらず、被検知体の移動方向を精度よく検出することができるという効果がある。

実施形態１の方向検出装置の構成を示すブロック図である。 同上の赤外線検出部の構成を示す平面図である。 同上の第１の赤外線検出部の構成を示す回路図である。 同上の第２の赤外線検出部の構成を示す回路図である。 （ａ）（ｂ）同上の検知信号を示す波形図である。 （ａ）（ｂ）同上の検知信号を示す波形図である。 （ａ）（ｂ）同上の検知信号を示す波形図である。 （ａ）（ｂ）同上の検知信号を示す波形図である。 （ａ）（ｂ）同上の検知信号を示す波形図である。 （ａ）（ｂ）同上の検知信号を示す波形図である。 同上の第１の赤外線検出部の構造を示す概略図である。 同上の第２の赤外線検出部の構造を示す概略図である。 同上の別の第１の赤外線検出部の構成を示す回路図である。 同上の別の第１の赤外線検出部の構造を示す概略図である。 実施形態２の方向検出装置の構成を示すブロック図である。 同上の赤外線検出部の構成を示す平面図である。 同上の第１の赤外線検出部の構成を示す回路図である。 （ａ）〜（ｃ）同上の検知信号を示す波形図である。 （ａ）〜（ｃ）同上の検知信号を示す波形図である。 実施形態３の赤外線検出部の構成を示す平面図である。 （ａ）（ｂ）同上の受光素子間のギャップと検知信号の波形との関係を示す説明図である。 （ａ）（ｂ）同上の受光素子間のギャップと検知信号の波形との関係を示す説明図である。 実施形態４の赤外線検出部の構成を示す平面図である。 実施形態５の赤外線検出部の構成を示す平面図である。 同上の別の赤外線検出部の構成を示す平面図である。 実施形態６の方向検出装置の構成を示すブロック図である。 実施形態７の方向検出装置の構成を示すブロック図である。 （ａ）〜（ｅ）同上の検知信号を示す波形図である。 同上の検知信号を用いた符号情報と被検知体の移動方向と関係を示す説明図である。 同上の別の方向検出装置の構成を示すブロック図である。 実施形態８の方向検出装置の構成を示すブロック図である。 （ａ）〜（ｅ）同上の検知信号を示す波形図である。 （ａ）〜（ｄ）同上の検知信号と比較のための比較信号を示す波形図である。 実施形態９の方向検出装置の構成を示すブロック図である。 （ａ）（ｂ）同上の検知信号を示す波形図である。 実施形態１１の方向検出装置の要部の構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（実施形態１）
図１に示す本実施形態の方向検出装置は、第１の赤外線検出部１と、第２の赤外線検出部２と、信号処理部３とを備える。

本実施形態の方向検出装置は、図１に示すように、被検知体Ｋから受光した赤外線に応じた信号を、極性を有する一対の電極から出力する焦電型の受光素子１ａ，１ｂ，２ａを用いている。方向検出装置は、第１，第２の受光素子１ａ，１ｂを少なくとも１組有し、第１の受光素子１ａと第２の受光素子１ｂとは逆極性であり、第１，第２の受光素子１ａ，１ｂそれぞれの出力を合わせた第１の検知信号Ｓ１を出力する第１の赤外線検出部１を備えている。方向検出装置は、第３の受光素子２ａからの第２の検知信号Ｓ２を出力する第２の赤外線検出部２を備えている。方向検出装置は、第１の検知信号Ｓ１の変動方向と第２の検知信号Ｓ２の変動方向とに基づいて、被検知体Ｋの移動方向を検出する信号処理部３を備えている。

これにより、本実施形態の方向検出装置は、被検知体Ｋの温度に関わらず、被検知体Ｋの移動方向を精度よく検出することができる。

第１の赤外線検出部１および第２の赤外線検出部２は、図２に示すように、ベース基板４の一面に設けられる。ベース基板４は、単結晶のシリコン基板を用いているが、これに限らず、例えば、多結晶のシリコン基板、ＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板、酸化マグネシウム基板、ガラス基板などを用いることもできる。そして、ベース基板４の一面は、正方形状に部分的に薄くしたダイアフラム４１が形成されている。また、ダイアフラム４１の外周には、ベース基板４とダイアフラム４１との間を熱的に絶縁するために、ベース基板４を厚み方向に掘り込んだ掘込部（図示なし）を設けてもよい。

第１の赤外線検出部１は、焦電型の受光素子１ａ，１ｂを一組備える。２つの受光素子１ａ，１ｂは、ダイアフラム４１上に並んで形成される。以降、受光素子１ａ，１ｂの並設方向を左右方向と称し、ダイアフラム４１上において左右方向に直交する方向を上下方向と称す。なお、受光素子１ａは、本発明の第１の受光素子に相当し、受光素子１ｂは、本発明の第２の受光素子に相当する。

受光素子１ａ，１ｂの各々は、図３に示すように、正極（＋）および負極（−）の電極を有し、受光素子１ａ，１ｂは、互いに逆極性となるように直列接続される。具体的に、受光素子１ａ，１ｂの各正極（＋）同士は、配線パターンＰ１を介して互いに接続している。さらに、ベース基板４の左右両側縁には、出力端子Ｔｏ１、ＧＮＤ端子Ｔｇ１が各々設けられている。そして、受光素子１ａの負極（−）は、配線パターンＰ２を介して出力端子Ｔｏ１に接続する。さらに、受光素子１ｂの負極（−）は、配線パターンＰ３を介してＧＮＤ端子Ｔｇ１に接続する。

第２の赤外線検出部２は、１つの焦電型の受光素子２ａを備える。受光素子２ａは、受光素子１ａ，１ｂの下方に形成され、受光素子１ａ，１ｂの左右方向のギャップの略中央に対向して配置される。なお、受光素子２ａは、本発明の第３の受光素子に相当する。

受光素子２ａは、図４に示すように、正極（＋）および負極（−）を有する。さらに、ベース基板４の左右両側縁には、出力端子Ｔｏ２およびＧＮＤ端子Ｔｇ２が、出力端子Ｔｏ１およびＧＮＤ端子Ｔｇ１の各下方に設けられている。そして、受光素子２ａの正極（＋）は、配線パターンＰ４を介して出力端子Ｔｏ２に接続する。さらに、受光素子２ａの負極（−）は、配線パターンＰ５を介してＧＮＤ端子Ｔｇ２に接続する。

受光素子１ａ，１ｂ，２ａは、それぞれの検知エリアを移動する被検知体Ｋが放射する赤外線を受光する。赤外線を受光した受光素子１ａ，１ｂ，２ａは、焦電効果によって、正極−負極間に電圧を発生する。なお、被検知体Ｋは、人体（身体、手、指等）や物体等の熱源である。

第１の赤外線検出部１は、出力端子Ｔｏ１−ＧＮＤ端子Ｔｇ１間に検知信号Ｓ１（第１の検知信号）を発生する。この検知信号Ｓ１は、受光素子１ａの出力電圧Ｖ１ａ（正極からみた負極の電位）と受光素子１ｂの出力電圧Ｖ１ｂ（負極からみた正極の電位）との和になる（図３参照）。第２の赤外線検出部２は、出力端子Ｔｏ２−ＧＮＤ端子Ｔｇ２間に検知信号Ｓ２（第２の検知信号）を発生する。この検知信号Ｓ２は、受光素子２ａの出力電圧Ｖ２ａ（負極からみた正極の電位）になる（図４参照）。検知信号Ｓ１，Ｓ２は、信号処理部３に入力される。さらに、ＧＮＤ端子Ｔｇ１，Ｔｇ２の両方が接続する共通電位Ｇ０も、信号処理部３に入力される。

信号処理部３は、増幅部３１と、Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）３２と、演算部３３とを備える。検知信号Ｓ１，Ｓ２は、増幅部３１で増幅された後、Ａ／Ｄコンバータ３２でデジタル信号に変換される。演算部３３は、Ａ／Ｄコンバータ３２が出力するデジタルの検知信号Ｓ１，Ｓ２に基づいて、被検知体Ｋの移動方向を検出する。

そして、方向検出装置が、信号処理部３による検出結果を図示しないコンピュータ等の外部機器に出力することによって、被検知体Ｋの移動方向を用いた外部機器の操作を実現できる。つまり、ジェスチャー等の人体の動作や、物体の動きによって、外部機器を操作することが可能となる。

次に、この信号処理部３による移動方向検出処理について、説明する。なお、信号処理部３は、被検知体Ｋの移動方向を検出するための信号処理において、共通電位Ｇ０を正のオフセット電圧Ｖｏだけオフセットしており、以降の説明に用いる信号波形は、共通電位Ｇ０をオフセットさせた状態の波形を示す。

以降、温度が周囲温度より高い被検知体Ｋを被検知体ＫＨとし、温度が周囲温度より低い被検知体Ｋを被検知体ＫＬとする。

まず、温度が周囲温度より高い被検知体ＫＨが、方向検出装置の検知領域を左から右へ移動した場合、受光素子１ａの出力電圧Ｖ１ａ、受光素子１ｂの出力電圧Ｖ１ｂは、図５（ａ）のように変動する。なお、電圧波形がオフセット電圧Ｖｏより増大した後にオフセット電圧Ｖｏにまで減少する変動を正変動と称す。また、電圧波形がオフセット電圧Ｖｏより減少した後にオフセット電圧Ｖｏにまで増大する変動を負変動と称す。

被検知体ＫＨが、方向検出装置の検知領域を左から右へ移動した場合、左側の受光素子１ｂの出力電圧Ｖ１ｂは、正変動した後に負変動する。そして、出力電圧Ｖ１ｂが正変動した後に、右側の受光素子１ａの出力電圧Ｖ１ａは負変動し（図５（ａ）では、出力電圧Ｖ１ｂが負変動したタイミングで負変動している）、その後、出力電圧Ｖ１ａは正変動する。したがって、第１の赤外線検出部１が出力する検知信号Ｓ１（＝Ｖ１ａ＋Ｖ１ｂ）は、正変動した後に大きく負変動し、その後、正変動する。

また、被検知体ＫＨが、方向検出装置の検知領域を左から右へ移動した場合、図５（ｂ）に示すように、受光素子２ａの出力電圧Ｖ２ａは、正変動した後に負変動する。したがって、第２の赤外線検出部２が出力する検知信号Ｓ２（＝Ｖ２ａ）も、正変動した後に負変動する。

信号処理部３の演算部３３は、増幅部３１およびＡ／Ｄコンバータ３２を通過した検知信号Ｓ１，Ｓ２（図５（ａ）（ｂ））の最初の変動方向を検出し、最初の変動が正変動、負変動のいずれであるかを判定する。この演算部３３による検知信号Ｓ１，Ｓ２の変動方向検出は、検知信号Ｓ１，Ｓ２のピーク値検出、または検知信号Ｓ１，Ｓ２と閾値との比較によって行われる。なお、このピーク値検出、閾値比較の各処理は従来周知であり、詳細な説明は省略する。

まず、演算部３３は、検知信号Ｓ１の最初の変動は正変動であると判定する。また、演算部３３は、検知信号Ｓ２の最初の変動は正変動であると判定する。

そして、演算部３３は、検知信号Ｓ１の最初の変動方向を「正」、検知信号Ｓ２の最初の変動方向を「正」と判定し、検知信号Ｓ１の最初の変動方向「正」と検知信号Ｓ２の最初の変動方向「正」との積（出力積）を演算する。この場合の出力積は、「正」×「正」＝「正」となる。演算部３３は、出力積＝「正」の場合、被検知体Ｋ（この場合は、被検知体ＫＨ）が左から右に移動したと判定する。

また、被検知体ＫＨが、方向検出装置の検知領域を右から左へ移動した場合、受光素子１ａの出力電圧Ｖ１ａ、受光素子１ｂの出力電圧Ｖ１ｂは、図６（ａ）のように変動する。

被検知体ＫＨが、方向検出装置の検知領域を右から左へ移動した場合、右側の受光素子１ａの出力電圧Ｖ１ａは、負変動した後に正変動する。そして、出力電圧Ｖ１ａが負変動した後に、左側の受光素子１ｂの出力電圧Ｖ１ｂは正変動し（図６（ａ）では、出力電圧Ｖ１ａが正変動したタイミングで正変動している）、その後、出力電圧Ｖ１ｂは負変動する。したがって、第１の赤外線検出部１が出力する検知信号Ｓ１（＝Ｖ１ａ＋Ｖ１ｂ）は、負変動した後に大きく正変動し、その後、負変動する。

また、被検知体ＫＨが、方向検出装置の検知領域を右から左へ移動した場合、図６（ｂ）に示すように、受光素子２ａの出力電圧Ｖ２ａは、正変動した後に負変動する。したがって、第２の赤外線検出部２が出力する検知信号Ｓ２（＝Ｖ２ａ）も、正変動した後に負変動する。

信号処理部３の演算部３３は、増幅部３１およびＡ／Ｄコンバータ３２を通過した検知信号Ｓ１，Ｓ２（図６（ａ）（ｂ））の最初の変動方向を検出する。まず、演算部３３は、検知信号Ｓ１の最初の変動は負変動であると判定する。また、演算部３３は、検知信号Ｓ２の最初の変動は正変動であると判定する。

そして、演算部３３は、検知信号Ｓ１の最初の変動方向を「負」、検知信号Ｓ２の最初の変動方向を「正」と判定し、検知信号Ｓ１の最初の変動方向「負」と検知信号Ｓ２の最初の変動方向「正」との積（出力積）を演算する。この場合の出力積は、「負」×「正」＝「負」となる。演算部３３は、出力積＝「負」の場合、被検知体Ｋ（この場合は、被検知体ＫＨ）が、右から左に移動したと判定する。

一方、温度が周囲温度より低い被検知体ＫＬが、方向検出装置の検知領域を左から右へ移動した場合、受光素子１ａの出力電圧Ｖ１ａ、受光素子１ｂの出力電圧Ｖ１ｂは、図７（ａ）のように変動する。

被検知体ＫＬが、方向検出装置の検知領域を左から右へ移動した場合、左側の受光素子１ｂの出力電圧Ｖ１ｂは、負変動した後に正変動する。そして、出力電圧Ｖ１ｂが負変動した後に、右側の受光素子１ａの出力電圧Ｖ１ａは正変動し（図７（ａ）では、出力電圧Ｖ１ｂが正変動したタイミングで正変動している）、その後、出力電圧Ｖ１ａは負変動する。したがって、第１の赤外線検出部１が出力する検知信号Ｓ１（＝Ｖ１ａ＋Ｖ１ｂ）は、負変動した後に大きく正変動し、その後、負変動する。

また、被検知体ＫＬが、方向検出装置の検知領域を左から右へ移動した場合、図７（ｂ）に示すように、受光素子２ａの出力電圧Ｖ２ａは、負変動した後に正変動する。したがって、第２の赤外線検出部２が出力する検知信号Ｓ２（＝Ｖ２ａ）も、負変動した後に正変動する。

信号処理部３の演算部３３は、増幅部３１およびＡ／Ｄコンバータ３２を通過した検知信号Ｓ１，Ｓ２（図７（ａ）（ｂ））の最初の変動方向を検出する。まず、演算部３３は、検知信号Ｓ１の最初の変動は負変動であると判定する。また、演算部３３は、検知信号Ｓ２の最初の変動は負変動であると判定する。

そして、演算部３３は、検知信号Ｓ１の最初の変動方向を「負」、検知信号Ｓ２の最初の変動方向を「負」と判定し、検知信号Ｓ１の最初の変動方向「負」と検知信号Ｓ２の最初の変動方向「負」との積（出力積）を演算する。この場合の出力積は、「負」×「負」＝「正」となる。演算部３３は、出力積＝「正」の場合、被検知体Ｋ（この場合は、被検知体ＫＬ）が左から右に移動したと判定する。

また、被検知体ＫＬが、方向検出装置の検知領域を右から左へ移動した場合、受光素子１ａの出力電圧Ｖ１ａ、受光素子１ｂの出力電圧Ｖ１ｂは、図８（ａ）のように変動する。

被検知体ＫＬが、方向検出装置の検知領域を右から左へ移動した場合、右側の受光素子１ａの出力電圧Ｖ１ａは、正変動した後に負変動する。そして、出力電圧Ｖ１ａが正変動した後に、左側の受光素子１ｂの出力電圧Ｖ１ｂは負変動し（図８（ａ）では、出力電圧Ｖ１ａが負変動したタイミングで負変動している）、その後、出力電圧Ｖ１ｂは正変動する。したがって、第１の赤外線検出部１が出力する検知信号Ｓ１（＝Ｖ１ａ＋Ｖ１ｂ）は、正変動した後に大きく負変動し、その後、正変動する。

また、被検知体ＫＬが、方向検出装置の検知領域を右から左へ移動した場合、図８（ｂ）に示すように、受光素子２ａの出力電圧Ｖ２ａは、負変動した後に正変動する。したがって、第２の赤外線検出部２が出力する検知信号Ｓ２（＝Ｖ２ａ）も、負変動した後に正変動する。

信号処理部３の演算部３３は、増幅部３１およびＡ／Ｄコンバータ３２を通過した検知信号Ｓ１，Ｓ２（図８（ａ）（ｂ））の最初の変動方向を検出する。まず、演算部３３は、検知信号Ｓ１の最初の変動は正変動であると判定する。また、演算部３３は、検知信号Ｓ２の最初の変動は負変動であると判定する。

そして、演算部３３は、検知信号Ｓ１の最初の変動方向を「正」、検知信号Ｓ２の最初の変動方向を「負」と判定し、検知信号Ｓ１の最初の変動方向「正」と検知信号Ｓ２の最初の変動方向「負」との積（出力積）を演算する。この場合の出力積は、「正」×「負」＝「負」となる。演算部３３は、出力積＝「負」の場合、被検知体Ｋ（この場合は、被検知体ＫＬ）が、右から左に移動したと判定する。

このように、演算部３３は、温度が周囲温度より高い被検知体Ｋ（被検知体ＫＨ）、温度が周囲温度より低い被検知体Ｋ（被検知体ＫＬ）のいずれであっても、検知信号Ｓ１，Ｓ２に基づいて、被検知体Ｋの左右の移動方向を検出できる。

上述のように、本方向検出装置は、左右方向に並設した２つの受光素子１ａ，１ｂによって、被検知体Ｋの左右方向の移動であるか否かを検出している。さらに、本方向検出装置は、１つの受光素子２ａによって、温度が周囲温度より高い被検知体ＫＨと温度が周囲温度より低い被検知体ＫＬとを区別している。そして、演算部３３は、受光素子１ａ，１ｂによる検知信号Ｓ１と、受光素子２ａによる検知信号Ｓ２とを組み合わせて、被検知体ＫＨ，ＫＬの左右方向における移動方向を検出している。すなわち、本方向検出装置は、被検知体Ｋの温度に関わらず、被検知体Ｋの移動方向を精度よく検出することができる。

また、温度が周囲温度より高い被検知体ＫＨが、上下方向（上→下または下→上）に移動した場合、受光素子１ａの出力電圧Ｖ１ａ、受光素子１ｂの出力電圧Ｖ１ｂは、図９（ａ）のように変動する。図９（ａ）において、右側の受光素子１ａの出力電圧Ｖ１ａ、左側の受光素子１ｂの出力電圧Ｖ１ｂは互いに逆方向に略同時に変動する。したがって、第１の赤外線検出部１が出力する検知信号Ｓ１（＝Ｖ１ａ＋Ｖ１ｂ）は、略０になる。

また、被検知体ＫＨが、方向検出装置の検知領域を上下方向に移動した場合、図９（ｂ）に示すように、受光素子２ａの出力電圧Ｖ２ａは、正変動した後に負変動する。したがって、第２の赤外線検出部２が出力する検知信号Ｓ２（＝Ｖ２ａ）も、正変動した後に負変動する。

信号処理部３の演算部３３は、増幅部３１およびＡ／Ｄコンバータ３２を通過した検知信号Ｓ１，Ｓ２（図９（ａ）（ｂ））の最初の変動方向を検出する。まず、演算部３３は、検知信号Ｓ１が略０であり、ピーク値が存在しないので、検知信号Ｓ１は変動無しと判定する。また、演算部３３は、検知信号Ｓ２の最初の変動は正変動であると判定する。

そして、演算部３３は、検知信号Ｓ１の最初の変動方向を「０」、検知信号Ｓ２の最初の変動方向を「正」と判定し、検知信号Ｓ１の最初の変動方向「０」と検知信号Ｓ２の最初の変動方向「正」との積（出力積）を演算する。この場合の出力積は、「０」×「正」＝「０」となる。演算部３３は、出力積＝「０」の場合、検知無しと判定する。

また、温度が周囲温度より低い被検知体ＫＬが上下方向（上→下または下→上）に移動した場合、受光素子１ａの出力電圧Ｖ１ａ、受光素子１ｂの出力電圧Ｖ１ｂは、図１０（ａ）のように変動する。図１０（ａ）において、右側の受光素子１ａの出力電圧Ｖ１ａ、左側の受光素子１ｂの出力電圧Ｖ１ｂは互いに逆方向に略同時に変動する。したがって、第１の赤外線検出部１が出力する検知信号Ｓ１（＝Ｖ１ａ＋Ｖ１ｂ）は、略０になる。

また、方向検出装置の検知領域を被検知体ＫＬが上下方向に移動した場合、図１０（ｂ）に示すように、受光素子２ａの出力電圧Ｖ２ａは、負変動した後に正変動する。したがって、第２の赤外線検出部２が出力する検知信号Ｓ２（＝Ｖ２ａ）も、負変動した後に正変動する。

而して演算部３３は、検知信号Ｓ１が略０であり、ピーク値が存在しないので、検知信号Ｓ１は変動無しと判定する。したがって、被検知体ＫＨが上下方向に移動する場合と同様に、出力積は「０」となり、演算部３３は、検知無しと判定する。

このように、本方向検出装置は、左右方向に並設した受光素子１ａ，１ｂを用いることによって、左右方向に移動する被検知体Ｋを検出するが、上下方向に移動する被検知体Ｋは検出しない。したがって、特定の方向（この場合は左右方向）に移動する被検知体Ｋのみを検出できる。また、一対の受光素子１ａ，１ｂを逆極性に直列接続することによって、同相ノイズをキャンセルしており、検知信号Ｓ１の耐ノイズ性が向上している。

また、受光素子１ａ，１ｂを上下方向に並設すれば、上下方向に移動する被検知体Ｋのみを検出することができる。上下方向に移動する被検知体Ｋを検出するために演算部３３が行う処理は、左右方向に移動する被検知体Ｋを検出する上述の処理と略同様であり（被検知体Ｋの移動方向のみが略９０度異なる）、詳細な説明は省略する。

また、演算部３３は、検知信号Ｓ１またはＳ２の各ピークが発生する時間差に基づいて、被検知体Ｋの移動速度を検出することもできる。この場合、演算部３３は、受光素子１ａ，１ｂの間隔データを予め保持している。

次に、第１の赤外線検出部１の概略構造を図１１に示し、第２の赤外線検出部２の概略構造を図１２に示す。

第１の赤外線検出部１の受光素子１ａ，１ｂ、第２の赤外線検出部２の受光素子２ａは、所謂、ＭＥＭＳ赤外線センサで構成されている。

ＭＥＭＳ赤外線センサは、下部電極１０１、上部電極１０２、焦電膜１０３を備える。下部電極１０１は、ダイアフラム４１上に形成され、下部電極１０１におけるダイアフラム４１側とは反対側に焦電膜１０３が形成される。そして、焦電膜１０３における下部電極１０１とは反対側に上部電極１０２が形成される。

ＭＥＭＳ赤外線センサは、焦電膜１０３の焦電材料として、鉛系の酸化物強誘電体の一種であるＰＺＴを採用している。しかし、鉛系の酸化物強誘電体は、ＰＺＴに限らず、例えば、ＰＺＴ−ＰＬＴ、ＰＬＴやＰＺＴ−ＰＭＮなどやその他の不純物を添加したＰＺＴ系強誘電体などを採用してもよい。

また、ＭＥＭＳ赤外線センサは、下部電極１０１の材料として、Ｐｔを採用し、上部電極１０２の材料として、ＮｉＣｒなどの導電性を有する赤外線吸収材料を採用しているが、これらの材料は特に限定するものではない。下部電極１０１の材料としては、例えば、Ａｕ、Ａｌ、Ｃｕなどを採用してもよい。また、上部電極１０２の材料としては、Ｎｉ、金黒などの導電性を有する赤外線吸収材料を採用してもよい。ＭＥＭＳ赤外線センサは、上部電極１０２の材料として、導電性を有する赤外線吸収材料を採用した場合、上部電極１０２が赤外線吸収膜を兼ねることとなる。

そして受光素子１ａ，１ｂは、図１１に示すように、ダイアフラム４１上において、互いに逆極性となるように直列接続されている。受光素子１ａ，１ｂの上部電極１０２同士は、配線パターンＰ１を介して互いに接続される。受光素子１ａの下部電極１０１は、配線パターンＰ２を介して出力端子Ｔｏ１に接続し、受光素子１ｂの下部電極１０１は、配線パターンＰ３を介してＧＮＤ端子Ｔｇ１に接続する。

さらに、図１２に示すように、受光素子２ａの上部電極１０２は、配線パターンＰ４を介して出力端子Ｔｏ２に接続し、受光素子２ａの下部電極１０１は、配線パターンＰ５を介してＧＮＤ端子Ｔｇ２に接続する。

また、第１の赤外線検出部１として、図１３に示すように、受光素子１ａ，１ｂを互いに逆極性となるように並列接続してもよい。この場合、受光素子１ａの負極（−）と受光素子１ｂの正極（＋）とが出力端子Ｔｏ１に接続し、受光素子１ａの正極（＋）と受光素子１ｂの負極（−）とがＧＮＤ端子Ｔｇ１に接続する。

具体的には、図１４に示すように、受光素子１ａの下部電極１０１と受光素子１ｂの上部電極１０２とが配線パターンＰ６を介して互いに接続し、受光素子１ａの下部電極１０１が配線パターンＰ７を介して出力端子Ｔｏ１に接続している。また、受光素子１ａの上部電極１０２と受光素子１ｂの下部電極１０１とが配線パターンＰ８を介して互いに接続し、受光素子１ｂの下部電極１０１が配線パターンＰ９を介してＧＮＤ端子Ｔｇ１に接続している。

一対の受光素子１ａ，１ｂを逆極性に並列接続することによっても、同相ノイズをキャンセルでき、検知信号Ｓ１の耐ノイズ性が向上する。

（実施形態２）
本実施形態の方向検出装置は、図１５に示す回路構成を備え、図１６に示す第１の赤外線検出部１、第２の赤外線検出部２を備える。なお、実施形態１と同様の構成には同一の符号を付して、説明は省略する。

本実施形態の第１の赤外線検出部１は、受光素子１ａ，１ｂの組に加えて、受光素子１ｃ，１ｄの組をダイアフラム４１上に設ける。２つの受光素子１ｃ，１ｄは、ダイアフラム４１上において上下方向に並んで形成され、受光素子１ａ，１ｂの並設方向（左右方向）と、受光素子１ｃ，１ｄの並設方向（上下方向）とは、互いに直交する。この受光素子１ａ，１ｂの組と受光素子１ｃ，１ｄの組とは、左右方向に並んで配置され、受光素子２ａは、受光素子１ａ，１ｂの組と受光素子１ｃ，１ｄの組との左右方向のギャップに対向して、このギャップの下方に配置される。なお、受光素子１ｃは、本発明の第１の受光素子に相当し、受光素子１ｄは、本発明の第２の受光素子に相当する。

受光素子１ｃ，１ｄの各々は、図１７に示すように、正極（＋）および負極（−）を有し、受光素子１ｃ，１ｄは、互いに逆極性となるように直列接続される。具体的に、受光素子１ｃ，１ｄの各正極（＋）同士は、配線パターンＰ１１を介して互いに接続している。さらに、ベース基板４の右側縁には、出力端子Ｔｏ１１、ＧＮＤ端子Ｔｇ１１が各々設けられている。そして、受光素子１ｃの負極（−）は、配線パターンＰ１２を介して出力端子Ｔｏ１１に接続する。さらに、受光素子１ｄの負極（−）は、配線パターンＰ１３を介してＧＮＤ端子Ｔｇ１１に接続する。

そして、出力端子Ｔｏ１１−ＧＮＤ端子Ｔｇ１１間に検知信号Ｓ１１（第１の検知信号）を発生する。この検知信号Ｓ１１は、受光素子１ｃの出力電圧Ｖ１ｃ（正極からみた負極の電位）と受光素子１ｄの出力電圧Ｖ１ｄ（負極からみた正極の電位）との和になる（図１７参照）。検知信号Ｓ１１は、信号処理部３に入力される。さらに、ＧＮＤ端子Ｔｇ１１は共通電位Ｇ０に接続し、信号処理部３に入力される。

また、本実施形態において、受光素子１ａ，１ｂが接続する出力端子Ｔｏ１、ＧＮＤ端子Ｔｇ１は、ベース基板４の上側縁に設けられている。

そして、本方向検出装置は、左右方向に並設した２つの受光素子１ａ，１ｂによって、被検知体Ｋの左右方向の移動を検出している。また、上下方向に並設した２つの受光素子１ｃ，１ｄによって、被検知体Ｋの上下方向の移動を検出している。さらに、本方向検出装置は、１つの受光素子２ａによって、温度が周囲温度より高い被検知体ＫＨと温度が周囲温度より低い被検知体ＫＬとを区別している。

そして、演算部３３は、受光素子１ａ，１ｂによる検知信号Ｓ１と、受光素子１ｃ，１ｄによる検知信号Ｓ１１と、受光素子２ａによる検知信号Ｓ２とを組み合わせて、被検知体ＫＨ，ＫＬの左右方向および上下方向における移動方向を検出している。すなわち、本方向検出装置は、被検知体Ｋの温度に関わらず、被検知体Ｋの左右および上下の移動方向を、精度よく検出することができる。

例えば、被検知体Ｋの移動方向が左右方向である場合、演算部３３は、実施形態１と同様に、検知信号Ｓ１，Ｓ２（図１８（ａ）（ｂ）参照）を用いて、被検知体Ｋの左右の移動方向を検出することができる。また、被検知体Ｋの移動方向が左右方向である場合、上下方向に並設した受光素子１ｃの出力電圧Ｖ１ｃ、受光素子１ｄの出力電圧Ｖ１ｄは互いに逆方向に略同時に変動する。したがって、検知信号Ｓ１１（＝Ｖ１ｃ＋Ｖ１ｄ）は、略０になる（（図１８（ｃ）参照）。而して演算部３３は、検知信号Ｓ１１が略０であり、ピーク値が存在しないので、検知信号Ｓ１１は変動無しと判定する。したがって、検知信号Ｓ１１と検知信号Ｓ２との出力積は「０」となり、演算部３３は、被検知体Ｋの上下の移動方向は検知無しと判定する。なお、図１８（ａ）〜（ｃ）は、温度が周囲温度より高い被検知体ＫＨが左から右へ移動した場合について、各波形を例示している。また、演算部３３は、被検知体ＫＨが右から左へ移動した場合や、温度が周囲温度より低い被検知体ＫＬが左右方向に移動した場合も同様に、左右の移動方向のみを検出し、上下の移動方向は検知無しと判定する。

また、被検知体Ｋの移動方向が上下方向である場合、演算部３３は、検知信号Ｓ１１，Ｓ２（図１９（ａ）（ｂ）参照）を用いて、被検知体Ｋの上下の移動方向を検出することができる。また、被検知体Ｋの移動方向が上下方向である場合、左右方向に並設した受光素子１ａの出力電圧Ｖ１ａ、受光素子１ｂの出力電圧Ｖ１ｂは互いに逆方向に略同時に変動する。したがって、検知信号Ｓ１（＝Ｖ１ａ＋Ｖ１ｂ）は、略０になる（図１９（ｃ）参照）。而して演算部３３は、検知信号Ｓ１が略０であり、ピーク値が存在しないので、検知信号Ｓ１は変動無しと判定する。したがって、検知信号Ｓ１と検知信号Ｓ２との出力積は「０」となり、演算部３３は、被検知体Ｋの左右の移動方向は検知無しと判定する。なお、図１９（ａ）〜（ｃ）は、温度が周囲温度より高い被検知体ＫＨが下から上へ移動した場合について、各波形を例示している。また、演算部３３は、被検知体ＫＨが上から下へ移動した場合や、温度が周囲温度より低い被検知体ＫＬが上下方向に移動した場合も同様に、上下の移動方向のみを検出し、左右の移動方向は検知無しと判定する。

このように、１つの方向検出装置を用いて、被検知体Ｋの左右の移動方向、被検知体Ｋの上下の移動方向の両方を検出することができる。

なお、上下方向に移動する被検知体Ｋを検出するために演算部３３が行う処理は、左右方向に移動する被検知体Ｋを検出する上述の処理と略同様であり（被検知体Ｋの移動方向のみが略９０度異なる）、説明は省略する。

（実施形態３）
本実施形態の方向検出装置は、図２０に示す第１の赤外線検出部１、第２の赤外線検出部２を備える。なお、実施形態２と同様の構成には同一の符号を付して、説明は省略する。

本実施形態の第１の赤外線検出部１は、受光素子１ａ〜１ｄの各々を、受光素子１ａが右辺、受光素子１ｂが左辺、受光素子１ｃが上辺、受光素子１ｄが下辺を構成する正方形状に配置する。受光素子２ａは、受光素子１ａ〜１ｄが形成する正方形の略中心に配置される。ここで、受光素子１ａ，１ｂの並設方向（左右方向）と、受光素子１ｃ，１ｄの並設方向（上下方向）とは、互いに直交する。さらに、受光素子１ａ，１ｂは受光素子２ａを挟んで配置され、受光素子１ｃ，１ｄも受光素子２ａを挟んで配置されている。

この図２０に示す第１の赤外線検出部１は、受光素子１ａ−１ｂ間のギャップ、受光素子１ｃ−１ｄ間のギャップの各々を大きくすることができる。したがって、受光素子１ａの出力電圧Ｖ１ａと受光素子１ｂの出力電圧Ｖ１ｂとの位相差、受光素子１ｃの出力電圧Ｖ１ｃと受光素子１ｄの出力電圧Ｖ１ｄとの位相差を各々大きくすることができ、検知信号Ｓ１，Ｓ１１の各振幅を大きくすることができる。

演算部３３による検知信号Ｓ１，Ｓ１１を用いた変動方向検出は、検知信号Ｓ１，Ｓ１１のピーク値検出、または検知信号Ｓ１，Ｓ１１と閾値との比較によって行われる。したがって、演算部３３は、検知信号Ｓ１，Ｓ１１の振幅が大きい方が、検知信号Ｓ１，Ｓ１１の正変動／負変動の判定処理の精度を向上させることができ、被検知体Ｋの移動方向の検出精度も向上する。

また、受光素子１ａ−１ｂ間のギャップが大きくなることによって、受光素子１ａ−１ｂ間において、一方の熱エネルギーが他方に影響を及ぼす熱クロストークの発生を抑制することができる。同様に、受光素子１ｃ−１ｄ間のギャップが大きくなることによって、受光素子１ｃ−１ｄ間において、一方の熱エネルギーが他方に影響を及ぼす熱クロストークの発生を抑制することができる。

例えば、図２１（ａ）は、受光素子１ａ−１ｂ間にギャップＤ１を設定し、図２２（ａ）は、受光素子１ａ−１ｂ間にギャップＤ２を設定しており、ギャップＤ１＜ギャップＤ２とする。図２１（ｂ）は、ギャップＤ１に設定された受光素子１ａ，１ｂの各出力電圧Ｖ１ａ，Ｖ１ｂを示し、図２２（ｂ）は、ギャップＤ２に設定された受光素子１ａ，１ｂの各出力電圧Ｖ１ａ，Ｖ１ｂを示す。

この場合、図２１（ｂ）において、ギャップＤ１に設定された受光素子１ａ，１ｂの各出力電圧Ｖ１ａ，Ｖ１ｂは、互いの位相差Φ１が小さいので、互いの出力を打ち消し合う。したがって、出力電圧Ｖ１ａ，Ｖ１ｂの和である検知信号Ｓ１の振幅は小さくなる。

一方、図２２（ｂ）において、ギャップＤ２に設定された受光素子１ａ，１ｂの各出力電圧Ｖ１ａ，Ｖ１ｂは、互いの位相差Φ２が大きいので、互いの出力を強め合う。したがって、出力電圧Ｖ１ａ，Ｖ１ｂの和である検知信号Ｓ１の振幅は大きくなる。

したがって、ギャップＤ２に設定した受光素子１ａ，１ｂを用いる方が、ギャップＤ１に設定した受光素子１ａ，１ｂを用いる場合に比べて、検知信号Ｓ１の振幅が大きくなり、被検知体Ｋの移動方向の検出精度が向上する。また、受光素子１ｃ−１ｄ間のギャップと検知信号Ｓ１１の振幅との関係も同様である。

なお、本実施形態において、受光素子１ａ，１ｂが接続する出力端子Ｔｏ１、ＧＮＤ端子Ｔｇ１は、ベース基板４の上側縁に設けられている。また、受光素子１ｃ，１ｄが接続する出力端子Ｔｏ１１、ＧＮＤ端子Ｔｇ１１は、ベース基板４の下側縁に設けられている。また、受光素子２ａが接続する出力端子Ｔｏ２、ＧＮＤ端子Ｔｇ２は、ベース基板４の下側縁に設けられている。

（実施形態４）
本実施形態の方向検出装置は、図２３に示す第１の赤外線検出部１、第２の赤外線検出部２を備える。なお、実施形態３と同様の構成には同一の符号を付して、説明は省略する。

本実施形態の第１の赤外線検出部１は、正方形状のダイアフラム４１の各辺の縁近傍において、矩形状の受光素子１ａ〜１ｄの各々の長手方向を、正方形の各辺に沿って配置している。すなわち、受光素子１ａ〜１ｄの各々は、ダイアフラム４１の外周縁に沿って配置されている。また、受光素子２ａは、受光素子１ａ〜１ｄが形成する正方形の略中心に配置される。

ここで、受光素子１ａ，１ｂの並設方向（左右方向）と、受光素子１ｃ，１ｄの並設方向（上下方向）とは、互いに直交する。さらに、受光素子１ａ，１ｂは受光素子２ａを挟んで配置され、受光素子１ｃ，１ｄも受光素子２ａを挟んで配置されている。

具体的に、矩形状の受光素子１ａは、ダイアフラム４１の右辺の縁近傍において、右辺に沿って配置され、矩形状の受光素子１ｂは、ダイアフラム４１の左辺の縁近傍において、左辺に沿って配置される。さらに、矩形状の受光素子１ｃは、ダイアフラム４１の上辺の縁近傍において、上辺に沿って配置され、矩形状の受光素子１ｄは、ダイアフラム４１の下辺の近傍において、下辺に沿って配置される。

すなわち、受光素子１ａ〜１ｄは、ダイアフラム４１内において、できるだけ間隔を空けて配置される。したがって、ダイアフラム４１内で、受光素子１ａ〜１ｄ同士の干渉を避けながら、受光素子１ａ〜１ｄの各長辺の寸法をできるだけ長くすることができ、検知領域をできるだけ広くすることが可能になる。

また、受光素子２ａは、正方形状のダイアフラム４１の略中心（受光素子１ａ〜１ｄが形成する正方形の略中心）に配置されている。したがって、受光素子２ａと受光素子１ａ〜１ｄの各々との間の熱コンダクタンスを均一化でき、受光素子１ａ〜１ｄの各感度を略同一にすることが可能になる。

また、正方形状のダイアフラム４１の互いに対向する上辺と下辺の各中心を通る中心軸Ｘ１、正方形状のダイアフラム４１の互いに対向する左辺と右辺の各中心を通る中心軸Ｘ２とする（図２３参照）。受光素子１ａ，１ｂは、中心軸Ｘ１に対して線対称に配置され、受光素子１ｃ，１ｄは、中心軸Ｘ２に対して線対称に配置されている。したがって、受光素子１ａ，１ｂの各々に入射する各赤外線量を均一化でき、受光素子１ｃ，１ｄの各々に入射する各赤外線量も均一化できる。

なお、本実施形態において、受光素子１ａ，１ｂが接続する出力端子Ｔｏ１、ＧＮＤ端子Ｔｇ１は、ベース基板４の左側縁に設けられている。また、受光素子１ｃ，１ｄが接続する出力端子Ｔｏ１１、ＧＮＤ端子Ｔｇ１１、受光素子２ａが接続する出力端子Ｔｏ２、ＧＮＤ端子Ｔｇ２は、ベース基板４の下側縁に設けられている。

（実施形態５）
本実施形態の方向検出装置は、図２４に示す第１の赤外線検出部１、第２の赤外線検出部２を備える。そして、受光素子１ａ〜１ｄの各々を円弧状に形成しており、受光素子１ａ〜１ｄの各々は、受光素子２ａを中心とする同心円Ｃ上に配置される。なお、実施形態４と同様の構成には同一の符号を付して、説明は省略する。

受光素子１ａ〜１ｄの各々を円弧状に形成し、受光素子１ａ〜１ｄの各々を９０度づつずらして同心円Ｃ上に配置している。したがって、赤外線が受光素子１ａ−受光素子２ａ−受光素子１ｂを通過する距離Ｌ１〜Ｌ３（実線部分）は、その入射角度に関わらず一定になる（Ｌ１≒Ｌ２≒Ｌ３）。赤外線が受光素子１ｃ−受光素子２ａ−受光素子１ｄを通過する距離も、同様に、その入射角度に関わらず一定になる。

したがって、受光素子１ａ，１ｂが出力する出力電圧Ｖ１ａ，Ｖ１ｂの位相差は、左右方向を中心とする所定領域において、赤外線の入射角に関わらず、一定になる。また、受光素子１ｃ，１ｄが出力する出力電圧Ｖ１ｃ，Ｖ１ｄの位相差も、上下方向を中心とする所定領域において一定になる。

而して、第１の赤外線検出部１が出力する検知信号Ｓ１は、左右方向を中心とする所定領域において、赤外線の入射角に関わらず、一定になる。また、第１の赤外線検出部１が出力する検知信号Ｓ１１も、上下方向を中心とする所定領域において一定になる。

したがって、本方向検出装置は、被検知体Ｋが放射する赤外線の入射角に関わらず、被検知体Ｋの移動方向を精度よく検出することができる。

一方、図２５に示す矩形状の受光素子１ａ〜１ｄを用いた場合、赤外線が受光素子１ａ−受光素子２ａ−受光素子１ｂを通過する距離Ｌ１１〜Ｌ１３（実線部分）は、その入射角度によって変化する（Ｌ１１≠Ｌ１２≠Ｌ１３）。したがって、第１の赤外線検出部１が出力する検知信号Ｓ１，Ｓ１１は、被検知体Ｋが放射する赤外線の入射角によって変化し、被検知体Ｋの移動方向の検出精度が悪化する虞がある。

（実施形態６）
図２６に示す本実施形態の方向検出装置は、第１の赤外線検出部１と、第２の赤外線検出部２と、信号処理部３とを備える。なお、実施形態１と同様の構成には同一の符号を付して、説明は省略する。

本実施形態の方向検出装置は、図２６に示すように、被検知体Ｋから受光した赤外線に応じた信号を、極性を有する一対の電極から出力する焦電型の受光素子１ｅ，１ｆを用いている。方向検出装置は、第１，第２の受光素子１ｅ，１ｆを少なくとも１組有し、第１の受光素子１ｅと第２の受光素子１ｆとは逆極性であり、第１，第２の受光素子１ｅ，１ｆそれぞれの出力を合わせた第１の検知信号Ｓ３を出力する第１の赤外線検出部１を備えている。方向検出装置は、第３の受光素子として第３の受光素子と兼用させた第２の受光素子１ｆからの第２の検知信号Ｓ４を出力する第２の赤外線検出部２を備えている。方向検出装置は、第１の検知信号Ｓ３の変動方向と第２の検知信号Ｓ４の変動方向とに基づいて、被検知体Ｋの移動方向を検出する信号処理部３を備えている。

これにより、本実施形態の方向検出装置は、被検知体Ｋの温度に関わらず、被検知体Ｋの移動方向を精度よく検出することができる。

より具体的には、第１の赤外線検出部１は、第１の受光素子１ｅ、第２の受光素子１ｆおよび第１，第２の受光素子１ｅ，１ｆそれぞれの出力を加算する加算器６を有している。第１の赤外線検出部１は、加算器６から第１，第２の受光素子１ｅ，１ｆそれぞれの出力とを合わせた第１の検知信号Ｓ３を出力する。第２の赤外線検出部２は、第３の受光素子を第２の受光素子１ｆと兼用させ、第２の受光素子１ｆが第２の検知信号Ｓ４を出力する。

以降、受光素子１ｅ，１ｆの並設方向を左右方向と称し、左右方向に直交する方向を上下方向と称す。なお、受光素子１ｅは、本発明の第１の受光素子に相当し、受光素子１fは、本発明の第２の受光素子あるいは第３の受光素子に相当する。すなわち、受光素子１ｆは、本発明の第３の受光素子と第２の受光素子とを兼用させ、第２の受光素子を第３の受光素子としても機能させている。

受光素子１ｅ，１ｆの各々は、図２６に示すように、正極（＋）および負極（−）の電極を有し、受光素子１ｅ，１ｆは、互いに逆極性となるように一端が接続されている。

具体的には、受光素子１ｅ，１ｆは、ＭＥＭＳ赤外線センサにおける赤外線検出部１２に設けられている。赤外線検出部１２は、受光素子１ｅ，１ｆをギャップを介して左右方向に配置している。受光素子１ｅの正極（＋）および受光素子１ｆの負極（−）は、それぞれ赤外線検出部１２におけるＧＮＤ端子Ｔｇ３と接続している。受光素子１ｅの負極（−）は、赤外線検出部１２における出力端子Ｔｏ３と接続している。受光素子１ｆの正極（＋）は、赤外線検出部１２における出力端子Ｔｏ４と接続している。

第２の赤外線検出部２は、１つの焦電型の受光素子たる第３の受光素子を第２の受光素子１ｆと兼用している。

受光素子１ｅ，１ｆは、それぞれの検知エリアを移動する被検知体Ｋが放射する赤外線を受光する。赤外線を受光した受光素子１ｅ，１ｆは、焦電効果によって、正極−負極間に電圧を発生する。赤外線検出部１２の受光素子１ｅは、出力端子Ｔｏ３−ＧＮＤ端子Ｔｇ３間に、信号を発生する。また、赤外線検出部１２の受光素子１ｆは、出力端子Ｔｏ４−ＧＮＤ端子Ｔｇ３間に信号を発生する。

第１の赤外線検出部１は、加算器６を介して、受光素子１ｆの信号を出力電圧として検知する検知器５ｆからの出力電圧と、受光素子１ｅの信号を出力電圧として検知する検知器５ｅからの出力電圧とを加算して、検知信号Ｓ３（第１の検知信号）を出力する。この検知信号Ｓ３は、受光素子１ｅの出力電圧（正極からみた負極の電位）と受光素子１fの出力電圧（負極からみた正極の電位）との和になる。

また、第２の赤外線検出部２は、赤外線検出部１２における出力端子Ｔｏ４−ＧＮＤ端子Ｔｇ３間に発生する受光素子１ｆの信号を検知器５ｆに入力する。第２の赤外線検出器２は、受光素子１ｆの信号を出力電圧として検知する検知器５ｆからの出力電圧（負極からみた正極の電位）を検知信号Ｓ４（第２の検知信号）として出力する。検知信号Ｓ３，Ｓ４は、信号処理部３に入力される。さらに、方向検出装置は、受光素子１ｅ，１ｆの両方が接続する共通電位Ｇ０も、信号処理部３に入力される。

信号処理部３は、第１の赤外線検出部１および第２の赤外線検出部２が出力する検知信号Ｓ３，Ｓ４に基づいて、実施形態１の方向検出装置と同様にして、被検知体Ｋの移動方向を検出する。

そして、方向検出装置が、信号処理部３による検出結果を図示しないコンピュータ等の外部機器に出力することによって、被検知体Ｋの移動方向を用いた外部機器の操作を実現できる。

言い換えれば、本実施形態の方向検出装置は、シングル素子たる受光素子１ｅと、受光素子１ｅと極性の異なるシングル素子たる受光素子１ｆとを備えている。方向検出装置は、受光素子１ｅの信号を検出する検出器５ｅおよび受光素子１ｆｅの信号を検出する検出器５ｆを備えている。方向検出装置は、検出器５ｅ，５ｆそれぞれの出力を加算器６により加算する加算機能を有している。方向検出装置の第１の赤外線検出部１は、加算器６が検出器５ｅ，５ｆの出力を加算し、二つの焦電型の受光素子の電極が逆になるように接続させたデュアル・タイプの赤外線センサからの出力と同様の信号を出力する。また、方向検出装置の第２の赤外線検出部２は、正もしくは負の極性のシングル素子を備えたシングル・タイプの赤外線センサからの出力と同様、受光素子１ｆからの単独の信号を出力する。

これにより、本実施形態の方向検出装置は、実施形態１の方向検出装置の如く、３つの受光素子１ａ，１ｂ，２ａを用いることなく、被検知体Ｋの移動方向を検出することができる。

なお、第１の赤外線検出部１は、受光素子１ｅと受光素子１ｆとを並列に接続させるものを示しているが、並列に接続させたものだけに限られず、互いに逆極性となるように直列に接続させるものでもよい。また、第２の赤外線検出部２は、受光素子１ｆの出力を単独で読み出したものだけに限られず、受光素子１ｅと受光素子１ｆとの差動出力を検知信号Ｓ４として用いてもよい。本実施形態の方向検出装置は、第１の赤外線検出部１における検出器５ｅ，５ｆや加算器６は、ＭＥＭＳ赤外線センサにおける赤外線検出部１２内に組み込んで形成してもよいし、信号処理部３内に組み込んで形成してもよい。

方向検出装置は、検出器５ｅ，５ｆをＭＥＭＳ赤外線センサにおける赤外線検出部１２内に組み込んで形成する場合、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）を利用して検出器５ｅ，５ｆを構成することができる。また、方向検出装置は、検出器５ｅ，５ｆや加算器６を信号処理部３内に組み込んで形成する場合、受光素子１ｅ，１ｆからの信号の検出や加算を信号処理部３における回路処理により行うことができ、比較的簡単な構成にできる。

（実施形態７）
図２７に示す本実施形態の方向検出装置は、第１の赤外線検出部１と、第２の赤外線検出部２と、信号処理部３とを備える。なお、実施形態６と同様の構成には同一の符号を付して、説明は省略する。

本実施形態の第１の赤外線検出部１では、図２７に示すように、第１の赤外線検出部１は、信号を積分する積分器７ｅ１，７ｅ２を備えている。第１の赤外線検出部１は、積分器７ｅ１，７ｅ２により第１、第２の受光素子１ｅ，１ｆそれぞれを合わせた出力を２回積分した結果を第１の検知信号Ｓ３として出力する。第２の赤外線検出部２は、信号を積分する積分器７ｆを備えており、積分器７ｆにより第２の受光素子１ｆの出力を１回積分した結果を第２の検知信号Ｓ４として出力する。

信号処理部３は、第１の検知信号Ｓ３の変動方向および第２の検知信号Ｓ４の変動方向における正負の符号を判定した各符号情報を用いて、被検知体Ｋの移動方向を検出する。

なお、信号処理部３は、演算部３３内に各検知信号Ｓ３，Ｓ４の変動方向における正負の符号を判定する符号判定部３３ａ，３３ｂを備えている。本実施形態の方向検出装置では、信号処理部３に増幅部３１やＡ／Ｄコンバータ３２を図示していない。

以下、信号処理部３における移動方向検出処理について、説明する。

まず、温度が周囲温度よりも高い被検知体ＫＨが、方向検出装置の検知領域を左から右へ移動した場合、第１，第２の受光素子１ｅ，１ｆそれぞれを合わせた出力は、正変動した後に大きく負変動し、その後、正変動する信号となる（図２８（ａ）を参照）。

第１，第２の受光素子１ｅ，１ｆそれぞれを合わせた出力の信号は、積分器７ｅ１により１回積分されることで、正変動した後に負変動する信号となる（図２８（ｂ）を参照）。

次に、第１，第２の受光素子１ｅ，１ｆそれぞれを合わせた出力は、積分器７ｅ１で積分された信号を更に１回積分されることで、正変動する信号となる（図２８（ｃ）を参照）。方向検出装置は、第１の赤外線検出部１から第１の検知信号Ｓ３として、図２８（ｃ）に示す正変動する信号を出力する。

また、本実施形態の方向検出装置では、温度が周囲温度よりも高い被検知体Ｋが、方向検出装置の検知領域を左から右へ移動した場合、第２の受光素子１ｆからの出力は、正変動した後に負変動する信号となる（図２８（ｄ）を参照）。

第２の受光素子１ｆからの出力は、積分器７ｆにより１回積分されることで、正変動する信号となる（図２８（ｅ）を参照）。方向検出装置は、第２の赤外線検出部２から第１の検知信号Ｓ４として、図２８（ｃ）に示す正変動する信号を出力する。第１の赤外線検出部１および第２の赤外線検出部２は、図示していないが、被検知体ＫＨが右から左へ移動した場合、被検知体ＫＨが方向検出装置の検知領域を左から右へ移動する図２８の場合と同様にして、対応する検知信号Ｓ３，Ｓ４を出力する。また、第１の赤外線検出部１および第２の赤外線検出部２は、図示していないが、温度が周囲温度より低い被検知体Ｋが方向検出装置の検知領域を左右方向に移動する場合、図２８の場合と同様にして、対応する検知信号Ｓ３，Ｓ４を出力する。

次に、信号処理部３における第１，第２の検知信号Ｓ３，Ｓ４を用いた符号情報について説明する。

図２９は、本実施形態の方向検出装置に対する被検知体Ｋの移動方向と、被検知体Ｋの温度が周囲温度より高い被検知体ＫＨか、温度が周囲温度より低い被検知体ＫＬかの区別を示している。

方向検出装置は、第１の検知信号Ｓ３の変動方向が正変動であり、第２の検知信号Ｓ４の変動方向が正変動である場合、被検知体Ｋが方向検出装置の検知領域を左から右へ移動しており、周囲温度より高い被検知体ＫＨであると判断する。すなわち、信号処理部３では、第１の検知信号Ｓ３の変動方向における正負の符号を判定した符号情報が「正」であると検知する。また、信号処理部３は、第２の検知信号Ｓ４の変動方向における正負の符号を判定した符号情報が「正」であると検知する。信号処理部３は、第１，第２の検知信号Ｓ３，Ｓ４の変動方向における符号が共に「正」の場合、方向検出装置の検知領域を左から右へ移動する被検知体ＫＨを検出する（図２９の左上欄を参照）。

次に、方向検出装置は、第１の検知信号Ｓ３の変動方向が負変動であり、第２の検知信号Ｓ４の変動方向が正変動である場合、被検知体Ｋが方向検出装置の検知領域を右から左へ移動しており、周囲温度より高い被検知体ＫＨであると判断する。すなわち、信号処理部３では、第１の検知信号Ｓ３の変動方向における正負の符号を判定した符号情報が「負」であると検知する。また、信号処理部３は、第２の検知信号Ｓ４の変動方向における正負の符号を判定した符号情報が「正」であると検知する。信号処理部３は、第１の検知信号Ｓ３の変動方向における符号が「負」で、第２の検知信号Ｓ４の変動方向における符号が「正」の場合、方向検出装置の検知領域を右から左へ移動する被検知体ＫＨを検出する（図２９の右上欄を参照）。

また、方向検出装置は、第１の検知信号Ｓ３の変動方向が正変動であり、第２の検知信号Ｓ４の変動方向が負変動である場合、被検知体Ｋが方向検出装置の検知領域を左から右へ移動しており、周囲温度より低い被検知体ＫＬであると判断する。すなわち、信号処理部３では、第１の検知信号Ｓ３の変動方向における正負の符号を判定した符号情報が「正」であると検知する。また、信号処理部３は、第２の検知信号Ｓ４の変動方向における正負の符号を判定した符号情報が「負」であると検知する。信号処理部３は、第１の検知信号Ｓ３の変動方向における符号が「正」で、第２の検知信号Ｓ４の変動方向における符号が「負」の場合、方向検出装置の検知領域を左から右へ移動する被検知体ＫＬを検出する（図２９の左下欄を参照）。

同様に、方向検出装置は、第１の検知信号Ｓ３の変動方向が負変動であり、第２の検知信号Ｓ４の変動方向が負変動である場合、被検知体Ｋが方向検出装置の検知領域を右から左へ移動しており、周囲温度より低い被検知体ＫＬであると判断する。すなわち、信号処理部３では、第１の検知信号Ｓ３の変動方向における正負の符号を判定した符号情報が「負」であると検知する。また、信号処理部３は、第２の検知信号Ｓ４の変動方向における正負の符号を判定した符号情報が「負」であると検知する。信号処理部３は、第１，第２の検知信号Ｓ３，Ｓ４の変動方向における符号が共に「負」の場合、方向検出装置の検知領域を右から左へ移動する被検知体ＫＬを検出する（図２９の右下欄を参照）。

このように、本実施形態の方向検出装置は、被検知体Ｋの左右の移動方向、被検知体Ｋが周囲温度より高い被検知体ＫＨであるか、周囲温度より低い被検知体ＫＬであるかを検出することができる。
本実施形態の方向検出装置における信号処理部３は、実施形態１や実施形態６における信号処理部３の如く、受光素子１ｅの出力電力と、受光素子１ｆの出力電力との位相差や各振幅を判定することなく、被検知体Ｋの移動方向を検出することができる。したがって、実施形態６の方向検出装置は、本実施形態の方向検出装置における信号処理部３を用いて構成してもよい。

信号処理部３は、第１の検知信号Ｓ３を符号判定部３３ａに設けたコンパレータ（図示していない）等により所定の基準値との大小を比較することで符合判定する。信号処理部３は、第２の検知信号Ｓ４を符号判定部３３ｂに設けたコンパレータ（図示していない）等により符号判定する。信号処理部３は、各符合判定した符号情報を用いて被検知体Ｋの移動方向を検出する。信号処理部３は、第１，第２の検知信号Ｓ３，Ｓ４を、例えば、コンパレータ若しくは、１ビットのＡ／Ｄコンバータを用いて論理値に変換してから符号判定してもよい。信号処理部３は、適宜のプログラムに基づいて駆動するパーソナルコンピュータ等を利用して、第１，第２の検知信号Ｓ３，Ｓ４の変動方向における「正」、「負」の符号を判定して被検知体Ｋの移動方向を検出できる。

また、本実施形態の方向検出装置では、第１，第２の受光素子１ｅ，１ｆそれぞれは、第１，第２の受光素子１ｅ，１ｆの出力を出力電圧として検知する検出器５ｅ，５ｆを各別に備えている。本実施形態の方向検出装置では、図３０に示すように、積分器７ｅ１，７ｆは、検出器５ｅ，５ｆと兼用することもできる。これにより、方向検出装置は、検出器５ｅ，５ｆの数を削減することが可能となり、回路規模をより小さくさせることが可能となる。

（実施形態８）
図３１に示す本実施形態の方向検出装置は、第１の赤外線検出部１と、第２の赤外線検出部２と、信号処理部３とを備える。なお、実施形態７と同様の構成には同一の符号を付して、説明は省略する。

本実施形態の方向検出装置は、図３１に示すように、被検知体Ｋから受光した赤外線に応じた信号を、極性を有する一対の電極から出力する焦電型の受光素子１ｅ，１ｆを用いている。方向検出装置は、第１，第２の受光素子１ｅ，１ｆを少なくとも１組有し、第１の受光素子１ｅと第２の受光素子１ｆとは逆極性であり、第１，第２の受光素子１ｅ，１ｆそれぞれの出力を合わせた第１の検知信号Ｓ３を出力する第１の赤外線検出部１を備えている。方向検出装置は、第３の受光素子として第３の受光素子と兼用させた第１，第２の受光素子１ｅ，１ｆからの第２の検知信号Ｓ４を出力する第２の赤外線検出部２を備えている。方向検出装置は、第１の検知信号Ｓ３の変動方向と第２の検知信号Ｓ４の変動方向とに基づいて、被検知体Ｋの移動方向を検出する信号処理部３を備えている。

より具体的には、記第１の赤外線検出部１は、第１の受光素子１ｅの出力と第１の受光素子１ｅとは逆極性の第２の受光素子１ｆの出力とを合わせた第１の検知信号Ｓ３を出力する。

第２の赤外線検出部２は、第１の受光素子１ｅ、第２の受光素子１ｆおよび第１の受光素子１ｅの出力と第１の受光素子１ｅとは逆極性の第２の受光素子１ｆの出力を極性反転させた出力とを加算する加算器６を有している。第２の赤外線検出部２は、第３の受光素子を第１の受光素子１ｅと第２の受光素子１ｆと兼用させている。第２の赤外線検出部２は、第１の受光素子１ｅの出力と第１の受光素子１ｅとは逆極性の第２の受光素子１ｆの出力を極性反転させた出力とを合わせた第２の検知信号Ｓ４を出力する。

なお、第１の赤外線検出部１は、差動検出部１４により第１の受光素子１ｅの出力と、第２の受光素子１ｆとの出力を合わせている。また、第２の赤外線検出部２は、極性反転部１３により、第２の受光素子１ｆの出力を極性反転させている。第１の赤外線検出部１は、信号を積分する積分器７ｅ１，７ｅ２を備えている。第１の赤外線検出部１は、この積分器７ｅ１，７ｅ２により第１の受光素子１ｅの出力と第１の受光素子１ｅとは逆極性の第２の受光素子１ｆの出力とを合わせた信号を２回積分した結果を第１の検知信号Ｓ３として出力する。極性反転部１３や差動検出部１４は、オペアンプを利用して構成することができる。

第２の赤外線検出部２は、信号を積分する積分器７ｆを備えている。第２の赤外線検出部２は、この積分器７ｆにより第１の受光素子１ｅの出力と第１の受光素子１ｅとは逆極性の第２の受光素子１ｆの出力を極性反転させた出力とを合わせた信号を１回積分した結果を第２の検知信号Ｓ４として出力する。

信号処理部３は、第１の検知信号Ｓ３の変動方向および第２の検知信号Ｓ４の変動方向における正負の符号を判定した各符号情報を用いて、被検知体Ｋの移動方向を検出する。

本実施形態の方向検出装置は、被検知体Ｋの温度に関わらず、被検知体Ｋの移動方向を精度よく検出することができる。

ところで、ＭＥＭＳ赤外線センサや信号処理部３では、外部の静電気放電（ＥＳＤ）などにより破壊されることや誤動作が生じることを抑制するため、静電気を吸収するＥＳＤ保護用ダイオードＤ１１を設ける場合がある。本実施形態の方向検出装置では、図３１に示すように、赤外線検出部１２における出力端子Ｔｏ３と、検知器５ｅとの間にカソード端子を接続させ、アノード端子をグランド側に接続させたＥＳＤ保護用ダイオードＤ１１を設けている。同様に、本実施形態の方向検出装置は、赤外線検出部１２における出力端子Ｔｏ４と、検知器５ｆとの間にカソード端子を接続させ、アノード端子をグランド側に接続させたＥＳＤ保護用ダイオードＤ１１を設けている。ここで、ＭＥＭＳ赤外線センサや信号処理部３では、ＥＳＤ保護用ダイオードＤ１１による漏れ電流が生ずる恐れがる。方向検出装置は、漏れ電流に伴うオフセット電流が生ずる場合、積分器７ｅ１，７ｅ２，７ｆによる積分結果はオフセット電流がない場合と比較して大きく異なる場合がある。

例えば、方向検出装置では、オフセットリーク電流がない場合、受光素子の出力（図３３（ａ）を参照）を積分すれば、信号形状が左右対称な正変動の信号を検出可能することができる（図３３（ｂ）を参照）。

これに対し、方向検出装置では、例えば、オフセットリーク電流が重畳されオフセット誤差Ｅを含む受光素子の出力（図３３（ｃ）を参照）を積分すれば、信号形状が左右非対称な正変動の信号を検出する恐れがある（図３３（ｄ）を参照）。

本実施形態の方向検出装置は、第１の受光素子１ｅの出力（図３２（ａ）を参照）と、第１の受光素子１ｅとは逆極性の第２の受光素子１ｆの出力（図３２（ｂ）を参照）を極性反転させた出力（図３２（ｃ）を参照）とを合わせている。本実施形態の方向検出装置は、第１の受光素子１ｅの出力と、第１の受光素子１ｅとは逆極性の第２の受光素子１ｆの出力を極性反転させた出力とを合わせた第２の検知信号Ｓ４を用いることで、オフセット誤差Ｅを低減することが可能となる（図３２（ｅ）を参照）。

本実施形態の方向検出装置では、第１の受光素子１ｅの正の極性の出力と、第１の受光素子１ｅとは逆極性の負の極性の第２の受光素子１ｆの出力とを合わせた第１の検知信号Ｓ３を出力すると、図３２（ｄ）に示す出力の結果を出力できる。

これにより、本実施形態の方向検出装置は、ジェスチャー等の人体の動作のように、信号帯域が比較的低周波の信号のオフセット成分を除去しつつ、比較的簡単な構成とすることが可能となる。

（実施形態９）
本実施形態の方向検出装置は、図３４に示す第１の赤外線検出部１と、第２の赤外線検出部２と、信号処理部３とを備える。なお、実施形態７と同様の構成には同一の符号を付して、説明は省略する。

本実施形態の方向検出装置では、図３４に示すように、第１の受光素子１ｅと積分器７ｅ１，７ｅ２との間に設けており第１の受光素子１ｅの出力のオフセット成分を除去して加算器６に出力する第１のオフセット成分除去部８ｅを設けている。方向検出装置は、第２の受光素子１ｆと積分器７ｆとの間に設けており第２の受光素子１ｆの出力のオフセット成分を除去して加算器６に出力する第２のオフセット成分除去部８ｆを設けている。

第１のオフセット成分除去部８ｅおよび第２のオフセット成分除去部８ｆは、それぞれ遮断周波数より高い周波数の成分が減衰することを抑制させながら、遮断周波数より低い周波数の成分を逓減させるハイパスフィルタを用いればよい。

これにより、本実施形態の方向検出装置は、第１の受光素子１ｅや第２の受光素子１ｆからの信号に、オフセットリーク電流による図３５（ａ）に示すオフセット誤差Ｅを含む場合でも、オフセット成分を除去した信号に修正することができる（図３５（ｂ）を参照）。したがって、本実施形態の方向検出装置は、比較的簡単な構成で、被検知体Ｋの移動方向を、正確に検出することができる。

（実施形態１０）
本実施形態の方向検出装置は、図３６に示す第１の赤外線検出部１、第２の赤外線検出部２を備える。なお、実施形態６と同様の構成には同一の符号を付して、説明は省略する。

本実施形態の方向検出装置は、図３６に示すように、第１，第２の受光素子１ｅ，１ｆの並設方向（左右方向）と直交する直交方向（上下方向）に第２の受光素子１ｆと並設する第４の受光素子１ｇを有している。

方向検出装置は、第４の受光素子１ｇと第２の受光素子１ｆとは逆極性であり、第２，第４の受光素子１ｆ，１ｇぞれぞれの出力を合わせた第３の検知信号Ｓ５を出力する第３の赤外線検出部１１を備えている。

信号処理部３は、図示していないが、第１の検知信号Ｓ３が所定の第１閾値よりも小さい場合、被検知体Ｈの移動方向を第１，第２の受光素子１ｅ，１ｆの並設方向と直交する直交方向であると検出する。信号処理部３は、第３の検知信号Ｓ５が所定の第２閾値よりも小さい場合、被検知体Ｋの移動方向を第２，第４の受光素子１ｆ，１ｇの並設方向と直交する直交方向であると検出する。

具体的には、受光素子１ｅ，１ｆ，１ｇは、ＭＥＭＳ赤外線センサにおける赤外線検出部１２に設けられている。赤外線検出部１２は、受光素子１ｅ，１ｆをギャップを介して左右方向に配置している。また、赤外線検出部１２は、受光素子１ｆ，１ｇをギャップを介して上下方向に配置している。受光素子１ｅの正極（＋）、受光素子１ｆの負極（−）および受光素子１ｇの正極（＋）は、それぞれ赤外線検出部１２におけるＧＮＤ端子Ｔｇ３と接続している。受光素子１ｅの負極（−）は、赤外線検出部１２における出力端子Ｔｏ３と接続している。受光素子１ｆの正極（＋）は、赤外線検出部１２における出力端子Ｔｏ４と接続している。受光素子１ｇの負極（−）は、赤外線検出部１２における出力端子Ｔｏ５と接続している。

受光素子１ｅ，１ｆ，１ｇは、それぞれの検知エリアを移動する被検知体Ｋが放射する赤外線を受光する。赤外線を受光した受光素子１ｅ，１ｆ，１ｇは、焦電効果によって、正極−負極間に電圧を発生する。赤外線検出部１２の受光素子１ｅは、出力端子Ｔｏ３−ＧＮＤ端子Ｔｇ３間に、信号を発生する。また、赤外線検出部１２の受光素子１ｆは、出力端子Ｔｏ４−ＧＮＤ端子Ｔｇ３間に信号を発生する。さらに、赤外線検出部１２の受光素子１ｇは、出力端子Ｔｏ５−ＧＮＤ端子Ｔｇ３間に、信号を発生する。

第１の赤外線検出部１は、加算器６を介して、受光素子１ｆの信号を出力電圧として検知する検知器５ｆからの出力電圧と、受光素子１ｅの信号を出力電圧として検知する検知器５ｅからの出力電圧とを加算して、第１の検知信号Ｓ３を出力する。

また、第２の赤外線検出部２は、赤外線検出部１２における出力端子Ｔｏ４−ＧＮＤ端子Ｔｇ３間に発生する受光素子１ｆの信号を検知器５ｆに入力する。第２の赤外線検出器２は、受光素子１ｆの信号を出力電圧として検知する検知器５ｆからの出力電圧（負極からみた正極の電位）を第２の検知信号Ｓ４として出力する。検知信号Ｓ３，Ｓ４は、信号処理部３に入力される。

さらに、第３の赤外線検出部１１は、加算器６を介して、受光素子１ｆの信号を出力電圧として検知する検知器５ｆからの出力電圧と、受光素子１ｇの信号を出力電圧として検知する検知器５ｇからの出力電圧とを加算して、第３の検知信号Ｓ５を出力する。

また、方向検出装置は、受光素子１ｅ，１ｆの両方が接続する共通電位Ｇ０も、信号処理部３に入力される。

次に、この信号処理部３による移動方向検出処理について、説明する。

例えば、被検知体Ｋの移動方向が左右方向である場合、演算部３３は、実施形態６と同様に、検知信号Ｓ３，Ｓ４を用いて、被検知体Ｋの左右の移動方向を検出することができる。また、被検知体Ｋの移動方向が左右方向である場合、上下方向に並設した受光素子１ｆ，１ｇの信号は、互いに逆方向に略同時に変動する。したがって、検知信号Ｓ５は、所定の第２閾値よりも小さい略０になる。而して演算部３３は、検知信号Ｓ５が予め設定した所定の第２閾値よりも小さい場合、被検知体Ｋの上下の移動方向は信号の検知が無く、左右の移動方向であると検知する。

また、被検知体Ｋの移動方向が上下方向である場合、演算部３３は、検知信号Ｓ４，Ｓ５を用いて、被検知体Ｋの上下の移動方向を検出することができる。また、被検知体Ｋの移動方向が上下方向である場合、左右方向に並設した受光素子１ｅ，１ｆの信号は、互いに逆方向に略同時に変動する。したがって、検知信号Ｓ３は、所定の第１閾値よりも小さい略０になる。而して演算部３３は、検知信号Ｓ３が予め設定した所定の第１閾値よりも小さい場合、被検知体Ｋの左右の移動方向は信号の検知が無く、上下の移動方向であると検知する。

すなわち本方向検出装置は、実施形態６の方向検出装置と比較して、受光素子１ｇを１つ追加するだけで、被検知体Ｋの左右および上下の移動方向を精度よく検出できる。

なお、方向検出装置は、正極（＋）と負極（−）の極性を逆とする各受光素子１ｅ，１ｆ，１ｇの配置の構成のものでもよいし、受光素子１ｅ，１ｆ，１ｇの配置方向を９０度、または１８０度回転させた位置でも同様に機能させることができる。

（実施形態１１）
本実施形態の方向検出装置は、図３６に示す第１の赤外線検出部１、第２の赤外線検出部２を備える。本実施形態の方向検出装置は、実施形態１０と信号処理部３での信号処理が異なる点が主として相違する。なお、実施形態１０と同様の構成には同一の符号を付して、説明は省略する。

本実施形態の方向検出装置では、図３６に示すように、第１，第２の受光素子１ｅ，１ｆの並設方向と直交する直交方向に第２の受光素子１ｆと並設する第４の前記受光素子１ｇを有している。方向検出装置は、第４の受光素子１ｇと第２の受光素子１ｆとは逆極性であり、第２，第４の受光素子１ｅ，１ｇぞれぞれの出力を合わせた第３の検知信号Ｓ５を出力する第３の赤外線検出部１１を備えている。

信号処理部３は、図示していないが、少なくとも第１，第２，第４の受光素子１ｅ，１ｆ，１ｇそれぞれに出力が生じていることを検出する。信号処理部３は、第１の検知信号Ｓ３が所定の第３閾値よりも小さく且つ、第３の検知信号Ｓ５が所定の第４閾値よりも小さいことを検出する。この場合、信号処理部３は、被検知体Ｋの移動方向を第１，第２，第４の受光素子１ｅ，１ｆ，１ｇが配置された平面と垂直な方向に沿った方向であると検出する。

例えば、被検知体Ｋの移動方向が、赤外線検出部１２全体を覆うように、各受光素子１ｅ，１ｆ，１ｇが配置された平面と垂直な垂直方向である場合、演算部３３は、第１，第２，第４の受光素子１ｅ，１ｆ，１ｇそれぞれに出力が生ずる。また、被検知体Ｋの移動方向が垂直方向である場合、左右方向に並設した受光素子１ｅ，１ｆの信号は、互いに逆方向に略同時に変動する。したがって、検知信号Ｓ３は、所定の第３閾値よりも小さい略０になる。同様に、被検知体Ｋの移動方向が垂直方向である場合、上下方向に並設した受光素子１ｆ，１ｇの信号は、互いに逆方向に略同時に変動する。したがって、検知信号Ｓ５は、所定の第４閾値よりも小さい略０になる。演算部３３は、第１，第２，第４の受光素子１ｅ，１ｆ，１ｇそれぞれに出力が生じており、第１の検知信号Ｓ３が所定の第３閾値よりも小さく且つ、第３の検知信号Ｓ５が所定の第４閾値よりも小さい場合、被検知体Ｋの移動方向が垂直方向であると検出する。

すなわち本方向検出装置は、実施形態６の方向検出装置と比較して、受光素子１ｇを１つ追加するだけで、被検知体Ｋの移動方向が、第１，第２，第４の受光素子１ｅ，１ｆ，１ｇが配置された水平面と垂直な垂直方向であることを検知できる。

１ 赤外線検出部（第１の赤外線検出部）
１ａ，１ｅ 受光素子（第１の受光素子）
１ｂ，１ｆ 受光素子（第２の受光素子）
１ｇ 受光素子（第４の受光素子）
２ 赤外線検出部（第２の赤外線検出部）
２ａ 受光素子（第３の受光素子）
３ 信号処理部
４ ベース基板
５ｅ，５ｆ 検出器
６ 加算器
７ｅ１，７ｅ２，７ｆ 積分器
８ｅ，８ｆ オフセット成分除去部（第１，第２のオフセット成分除去部）
４１ ダイヤフラム

Claims (15)

1. 被検知体から受光した赤外線に応じた信号を、極性を有する一対の電極から出力する焦電型の受光素子を用いた方向検出装置であって、
   第１，第２の前記受光素子を少なくとも１組有し、前記第１の受光素子と前記第２の受光素子とは逆極性であり、前記第１，第２の受光素子それぞれの出力を合わせた第１の検知信号を出力する第１の赤外線検出部と、
   第３の前記受光素子からの第２の検知信号を出力する第２の赤外線検出部と、
   前記第１の検知信号の変動方向と前記第２の検知信号の変動方向とに基づいて、前記被検知体の移動方向を検出する信号処理部と
   を備える
   ことを特徴とする方向検出装置。
2. 前記第１の赤外線検出部は、逆極性に直列接続または逆極性に並列接続した前記第１，第２の受光素子を少なくとも１組有し、前記第１，第２の受光素子の直列回路または前記第１，第２の受光素子の並列回路の両端から前記第１，第２の受光素子それぞれの出力を合わせた前記第１の検知信号を出力し、
   前記第２の赤外線検出部は、前記第３の受光素子を１つ有し、この第３の受光素子が第２の検知信号を出力することを特徴とする請求項１記載の方向検出装置。
3. 前記第１，第２の受光素子の組を２組備え、一方の組の前記第１，第２の受光素子の並設方向と、他方の組の前記第１，第２の受光素子の並設方向とは、互いに直交することを特徴とする請求項２記載の方向検出装置。
4. 前記第１，第２の受光素子の組において、前記第１の受光素子と前記第２の受光素子とは、前記第３の受光素子を挟んで配置されることを特徴とする請求項２または３記載の方向検出装置。
5. 前記第１，第２の受光素子の各々は、ベース基板に形成したダイアフラムの外周縁に沿って配置されることを特徴とする請求項４記載の方向検出装置。
6. 前記第３の受光素子は、ベース基板に形成したダイアフラムの略中心に配置されることを特徴とする請求項４または５記載の方向検出装置。
7. 前記第１〜第３の受光素子は、ベース基板に形成した四角状のダイアフラムに設けられ、前記第１，第２の受光素子の各組において、前記第１の受光素子と前記第２の受光素子とは、前記ダイアフラムの互いに対向する辺の各中心を通る中心軸に対して対称に配置されることを特徴とする請求項４乃至６いずれか記載の方向検出装置。
8. 前記第１の赤外線検出部は、前記第１の受光素子、前記第２の受光素子および前記第１，第２の受光素子それぞれの出力を加算する加算器を有し、該加算器から前記第１，第２の受光素子それぞれの出力を合わせた前記第１の検知信号を出力し、
   前記第２の赤外線検出部は、前記第３の受光素子を前記第２の受光素子と兼用させ、前記第２の受光素子が前記第２の検知信号を出力することを特徴とする請求項１記載の方向検出装置。
9. 前記第１の赤外線検出部は、信号を積分する積分器を備えており、この積分器により前記第１，第２の受光素子それぞれを合わせた出力を２回積分した結果を前記第１の検知信号として出力し、
   前記第２の赤外線検出部は、信号を積分する積分器を備えており、この積分器により前記第２の受光素子の出力を１回積分した結果を前記第２の検知信号として出力し、
   前記信号処理部は、前記第１の検知信号の変動方向および前記第２の検知信号の変動方向における正負の符号を判定した各符号情報を用いて、前記被検知体の移動方向を検出することを特徴とする請求項８記載の方向検出装置。
10. 前記第１の赤外線検出部は、前記第１の受光素子の出力と該第１の受光素子とは逆極性の前記第２の受光素子の出力とを合わせた前記第１の検知信号を出力し、
    前記第２の赤外線検出部は、前記第１の受光素子、前記第２の受光素子および前記第１の受光素子の出力と該第１の受光素子とは逆極性の前記第２の受光素子の出力を極性反転させた出力とを加算する加算器を有し、前記第３の受光素子を前記第１の受光素子と前記第２の受光素子と兼用させ、前記第１の受光素子の出力と該第１の受光素子とは逆極性の前記第２の受光素子の出力を極性反転させた出力とを合わせた前記第２の検知信号を出力することを特徴とする請求項１記載の方向検出装置。
11. 前記第１の赤外線検出部は、信号を積分する積分器を備えており、この積分器により前記第１の受光素子の出力と該第１の受光素子とは逆極性の前記第２の受光素子の出力とを合わせた信号を２回積分した結果を前記第１の検知信号として出力し、
    前記第２の赤外線検出部は、信号を積分する積分器を備えており、この積分器により前記第１の受光素子の出力と該第１の受光素子とは逆極性の前記第２の受光素子の出力を極性反転させた出力とを合わせた信号を１回積分した結果を前記第２の検知信号として出力し、
    前記信号処理部は、前記第１の検知信号の変動方向および前記第２の検知信号の変動方向における正負の符号を判定した各符号情報を用いて、前記被検知体の移動方向を検出することを特徴とする請求項１０記載の方向検出装置。
12. 前記第１の受光素子と前記積分器との間に設けており前記第１の受光素子の出力のオフセット成分を除去して前記加算器に出力する第１のオフセット成分除去部と、
    前記第２の受光素子と前記積分器との間に設けており前記第２の受光素子の出力のオフセット成分を除去して前記加算器に出力する第２のオフセット成分除去部と
    を備えたことを特徴とする請求項９記載の方向検出装置。
13. 前記第１，第２の受光素子それぞれは、前記第１，第２の受光素子の出力を出力電圧として検知する検出器を各別に備えており、前記積分器は、前記検出器と兼用することを特徴とする請求項９記載の方向検出装置。
14. 前記第１，第２の受光素子の並設方向と直交する直交方向に前記第２の受光素子と並設する第４の前記受光素子を有し、該第４の受光素子と前記第２の受光素子とは逆極性であり、前記第２，第４の受光素子ぞれぞれの出力を合わせた第３の検知信号を出力する第３の赤外線検出部を備え、
    前記信号処理部は、前記第１の検知信号が所定の第１閾値よりも小さい場合、前記被検知体の移動方向を前記第１，第２の受光素子の並設方向と直交する直交方向であると検出し、前記第３の検知信号が所定の第２閾値よりも小さい場合、前記被検知体の移動方向を前記第２，第４の受光素子の並設方向と直交する直交方向であると検出することを特徴とする請求項８乃至１３いずれか記載の方向検出装置。
15. 前記第１，第２の受光素子の並設方向と直交する直交方向に前記第２の受光素子と並設する第４の前記受光素子を有し、該第４の受光素子と前記第２の受光素子とは逆極性であり、前記第２，第４の受光素子ぞれぞれの出力を合わせた第３の検知信号を出力する第３の赤外線検出部を備え、
    前記信号処理部は、少なくとも前記第１，第２，第４の受光素子それぞれに出力が生じており、前記第１の検知信号が所定の第３閾値よりも小さく且つ、前記第３の検知信号が所定の第４閾値よりも小さい場合、前記被検知体の移動方向を前記第１，第２，第４の受光素子が配置された平面と垂直な方向に沿った方向であると検出することを特徴とする請求項８乃至１３いずれか記載の方向検出装置。

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