JP2015194412A - Sensor signal processing circuit, infrared sensor module and sensor signal processing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、センサ信号処理回路及び赤外線センサモジュール並びにセンサ信号処理方法に関し、より詳細には、複数の赤外線センサを備えたセンサ信号処理回路及び赤外線センサモジュール並びにセンサ信号処理方法に関する。 The present invention relates to a sensor signal processing circuit, an infrared sensor module, and a sensor signal processing method, and more particularly to a sensor signal processing circuit, an infrared sensor module, and a sensor signal processing method including a plurality of infrared sensors.
従来から、複数のセンサからの信号を処理する回路に関する技術として、例えば、特許文献1に記載の技術が知られている。この特許文献1に記載のものは、人体(ユーザの手)を検出可能である赤外線センサを用いた電子機器のポインティングデバイス及びその制御方法に関するもので、2個の赤外線センサからの出力を測定するセンサ出力測定部と、センサ出力比較・差分計算部と、センサ出力比較部と、センサ出力差分計算部と、ポインタ移動方向・移動量制御部とを備えたものである。
Conventionally, for example, a technique described in
図1は、複数のセンサで同時に測定対象を観測する場合の信号処理回路の一例を示すブロック図である。この信号処理回路では、第1及び第2のセンサ1a,1bの個数に応じて、複数系統の信号処理を同時に行うため、複数の増幅回路21a,21bと、複数のAD変換器22a,22bと、複数のレジスタ3a,3bと、デジタルインターフェース4とを備えている。各チャンネルで、センサ1a,1bから出力される微弱な信号を、増幅回路21a,21bで信号レベルを増幅し、AD変換器22a,22bで変換されたデジタルデータをそれぞれのレジスタ3a,3bに格納する。
このような、各センサ信号を処理する信号処理回路では、環境温度などの外乱ノイズがある場合、各チャンネルにおける出力は、下記の通りとなる。
第1のセンサ:(S1+N)×α
第2のセンサ:(S2+N)×α
ここで、S1とS2は各センサの出力信号を示し、Nは外乱ノイズを示し、αは増幅回路のゲインを示す。
FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of a signal processing circuit when a measurement target is observed simultaneously by a plurality of sensors. In this signal processing circuit, signal processing of a plurality of systems is simultaneously performed according to the number of first and
In such a signal processing circuit that processes each sensor signal, when there is disturbance noise such as environmental temperature, the output in each channel is as follows.
First sensor: (S1 + N) × α
Second sensor: (S2 + N) × α
Here, S1 and S2 indicate output signals of the sensors, N indicates disturbance noise, and α indicates the gain of the amplifier circuit.
このとき、第1及び第2のセンサ1a,1bの出力の差をとることで、外乱ノイズがキャンセルされ、信号成分の差のみを抽出することができる。
このような信号差を検出することを利用したアプリケーションの例としては、人感検知があげられる。1つのセンサで人が居る/居ないを検知し、もう1つのセンサでその場の環境をリファレンスとしてモニタする(例えば、室内では天井、壁など)。このように複数のセンサは、観測する向きが違うものとし、対象とする信号は、ほぼDC(〜50Hz)付近の低速信号である。なお、外乱ノイズはセンサ観測方向によらず複数のセンサに同じ影響を与えるものと想定される。
しかしながら、複数のセンサごとに、信号処理チャンネルを有する構成では、回路面積が大きく、また、消費電流も大きいという問題がある。
At this time, by taking the difference between the outputs of the first and
An example of an application that uses such a signal difference detection is human detection. One sensor detects the presence / absence of a person, and the other sensor monitors the local environment as a reference (for example, a ceiling, a wall, etc. in a room). Thus, it is assumed that the plurality of sensors have different observation directions, and the target signal is a low-speed signal in the vicinity of DC (˜50 Hz). The disturbance noise is assumed to have the same influence on a plurality of sensors regardless of the sensor observation direction.
However, a configuration having a signal processing channel for each of a plurality of sensors has a problem that a circuit area is large and current consumption is also large.
図2は、複数のセンサで同時に測定対象を観測する場合の信号処理回路の他の例を示すブロック図である。回路面積と消費電流を削減するために1系統の信号処理とする場合、図2のように、選択回路を用いて時分割で信号処理する信号処理回路も考えられる。
図2の信号処理回路では、複数のセンサ1a,1bに応じて、時分割で信号処理を行うため、増幅回路21とAD変換器22と複数のレジスタ3a,3bと選択回路5と制御回路7とを備えている。なお、符号6は出力回路を示している。
第1のセンサ1aの信号処理を行う場合、選択回路5を切り替えて、第1のセンサ1aの出力信号が増幅回路21で増幅され、AD変換器22でAD変換され、第1のレジスタ3aに格納される。次に、第2のセンサ1bの信号処理を行う場合、選択回路5を切り替えて、第2のセンサ1bの出力信号が増幅回路21で増幅され、AD変換器22でAD変換され、第2のレジスタ3bに格納される。
このように、選択回路5が制御回路7の制御信号に基づいて、第1のセンサの信号処理と、第2のセンサの信号処理とを時分割で切り替えることで、複数のセンサで測定対象を観測する。
FIG. 2 is a block diagram illustrating another example of a signal processing circuit when a measurement target is observed simultaneously by a plurality of sensors. In order to reduce the circuit area and current consumption, a signal processing circuit that performs signal processing in a time division manner using a selection circuit as shown in FIG. 2 can be considered.
In the signal processing circuit of FIG. 2, signal processing is performed in a time-sharing manner in accordance with the plurality of
When the signal processing of the
In this way, the selection circuit 5 switches the signal processing of the first sensor and the signal processing of the second sensor in a time-sharing manner based on the control signal of the control circuit 7, so that the measurement target can be selected by a plurality of sensors. Observe.
図3は、図2の信号処理回路のタイミングチャートを示す図である。
T1区間では、選択回路5であるSW1で第1のセンサ1aの出力信号が選択され、増幅回路21の入力には、第1のセンサ1aの出力信号が入力される(1chのセンサ信号)。増幅された第1のセンサ1aの出力信号をAD変換器22で所定時間積算してAD変換される。そして、T1区間の最後に、第1のレジスタ3aに入力されるイネーブル信号(Enable1)により、そのタイミングのAD変換器22の出力信号が、第1のセンサ1aのn回目の測定データとして第1のレジスタ3aに格納され、その後、保持される(n回目のデータ)。
FIG. 3 is a timing chart of the signal processing circuit of FIG.
In the T1 section, the output signal of the
次に、T2区間では、選択回路5であるSW2で第2のセンサ1bの出力信号が選択され、増幅回路21の入力には、第2のセンサ1bの出力信号が入力される(2chのセンサ信号)。増幅された第2のセンサ1bの出力信号をAD変換器22で所定時間積算してAD変換される。そして、T2区間の最後に、第2のレジスタ3bに入力されるイネーブル信号(Enable2)により、第2のセンサ1bのn回目の測定データが第2のレジスタ3bに格納され、その後、保持される(n回目のデータ)。
これを繰り返すことによって、複数センサを時分割で信号処理することができる。
しかしながら、図2の信号処理回路では、環境温度などの外乱ノイズがある場合、各チャンネルにおける出力は、下記の通りとなり、外乱をキャンセルすることができない。
第1のセンサ:(S1+N(t))×α
第2のセンサ:(S1+N(t’))×α
ここで、S1とS2は各センサの出力信号を示し、N(t)は時刻tにおける外乱ノイズを示し、αは増幅回路のゲインを示す。
Next, in the period T2, the output signal of the
By repeating this, a plurality of sensors can be signal-processed in a time division manner.
However, in the signal processing circuit of FIG. 2, when there is disturbance noise such as environmental temperature, the output in each channel is as follows, and the disturbance cannot be canceled.
First sensor: (S1 + N (t)) × α
Second sensor: (S1 + N (t ′)) × α
Here, S1 and S2 indicate output signals of the sensors, N (t) indicates disturbance noise at time t, and α indicates the gain of the amplifier circuit.
外乱ノイズは、周囲の温度などの環境変化により変化するため、第1のセンサ1aと第2のセンサ1bからの出力データの差をとっても、ノイズ成分を除去することが困難である。特に、t=T5とt’=T6である場合、外乱ノイズN(t)とN(t’)では、その大きさが大幅に異なるため、ノイズ成分の除去が困難である。
例えば、図3において、外乱ノイズが温度などにより増大する場合を想定すると、T5区間の第1のセンサ1aからの出力データとT6区間の第2のセンサ1bからの出力データにおいて、外乱ノイズによる影響が大幅に異なる。したがって、第1のセンサ1aからの出力データと第2のセンサ1bからの出力データの差をとっても、ノイズ成分を除去することが困難である。
Since the disturbance noise changes due to environmental changes such as ambient temperature, it is difficult to remove the noise component even if the difference between the output data from the
For example, in FIG. 3, assuming that the disturbance noise increases due to temperature or the like, the influence of the disturbance noise on the output data from the
また、選択回路5の切り替えタイミングは、信号処理回路の増幅回路やAD変換回路の応答時間に依存し、この応答時間が外乱ノイズの変化に対して長い、つまり、信号処理が低速な場合、外乱ノイズの影響が非常に大きくなるという問題もある。さらに、応答時間を短くしようとすると、消費電流が非常に大きくなってしまうという問題もある。
本発明は、このような問題を鑑みてなされたもので、その目的とするところは、複数のセンサを信号処理する場合において、外乱ノイズの影響が小さく、かつ消費電流も少ないセンサ信号処理回路及び赤外線センサモジュール並びにセンサ信号処理方法を提供することにある。
In addition, the switching timing of the selection circuit 5 depends on the response time of the amplifier circuit and the AD conversion circuit of the signal processing circuit. When the response time is long with respect to the change of the disturbance noise, that is, when the signal processing is slow, the disturbance There is also a problem that the influence of noise becomes very large. Furthermore, if the response time is to be shortened, there is a problem that the current consumption becomes very large.
The present invention has been made in view of such a problem. The object of the present invention is to provide a sensor signal processing circuit that is less affected by disturbance noise and consumes less current when signal processing is performed on a plurality of sensors. An infrared sensor module and a sensor signal processing method are provided.
本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、請求項1に記載の発明は、複数の赤外線センサからの出力信号を選択する選択回路と、該選択回路で選択された出力信号をAD変換するΔΣAD変換回路を有する信号処理回路と、前記選択回路を時分割で制御する制御回路とを備え、前記ΔΣ型AD変換回路は、前記赤外線センサに対応する複数の積分容量と、前記複数の積分容量からいずれかの積分容量を選択して切り替える第1の切替部とを備えていることを特徴としているセンサ信号処理回路である。
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記ΔΣAD変換回路は、前記積分容量に合わせて複数の遅延素子と、該複数の遅延素子からいずれかの遅延素子を選択して切り替える第2の切替部とを備えていることを特徴としている。
The present invention has been made to achieve such an object. The invention according to
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the ΔΣ AD converter circuit includes a plurality of delay elements according to the integration capacitor, and one of the plurality of delay elements. And a second switching unit for selecting and switching.
また、請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の発明において、前記第1の切替部及び前記第2の切替部は、前記選択回路が複数の赤外線センサから第1の赤外線センサを選択するときは、複数の積分容量と遅延素子から第1の積分容量と第1の遅延素子とを選択して切り替え、前記選択回路が複数の赤外線センサから第2の赤外線センサを選択するときは、複数の積分容量と遅延素子から第2の積分容量と第2の遅延素子とを選択して切り替えることを特徴としている。
また、請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれか一項に記載の発明において、前記ΔΣAD変換回路は、時分割で前記積分容量を切り替えて、前記赤外線センサからの信号を蓄積してAD変換することを特徴としている。
According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the first switching unit and the second switching unit are configured such that the selection circuit changes the first infrared sensor from a plurality of infrared sensors. When selecting, when selecting and switching the first integration capacitor and the first delay element from the plurality of integration capacitors and delay elements, the selection circuit selects the second infrared sensor from the plurality of infrared sensors. The second integration capacitor and the second delay element are selected and switched from a plurality of integration capacitors and delay elements.
According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects, the ΔΣ AD converter circuit switches the integration capacitor in a time-division manner and outputs a signal from the infrared sensor. It is characterized by accumulating and AD converting.
また、請求項5に記載の発明は、請求項1〜4のいずれか一項に記載の発明において、前記制御回路は、前記選択回路に合わせて、前記第1の切替部を時分割で切り替えるように制御することを特徴としている。
また、請求項6に記載の発明は、請求項1〜5のいずれか一項に記載の発明において、前記ΔΣAD変換回路は、少なくとも前記赤外線センサの個数と同数以上の前記積分容量を有することを特徴としている。
また、請求項7に記載の発明は、請求項1〜6のいずれか一項に記載の発明において、前記信号処理回路は、さらにフィルタ回路を有し、前記フィルタ回路は、前記ΔΣAD変換回路に合わせて、各赤外線センサからの信号を蓄積する複数のフィルタ容量と、各フィルタ容量からいずれかのフィルタ容量を選択して切り替える第3の切替部とを備えていることを特徴としている。
The invention according to claim 5 is the invention according to any one of
According to a sixth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fifth aspects, the ΔΣ AD converter circuit has at least the number of integral capacitors equal to or greater than the number of the infrared sensors. It is a feature.
The invention according to claim 7 is the invention according to any one of
また、請求項8に記載の発明は、請求項7に記載の発明において、前記第3の切替部は、前記選択回路が複数の赤外線センサから第1の赤外線センサを選択するときは、複数のフィルタ容量から第1のフィルタ容量を選択して切り替え、前記選択回路が複数の赤外線センサから第2の赤外線センサを選択するときは、複数のフィルタ容量から第2のフィルタ容量を選択して切り替えることを特徴としている。
また、請求項9に記載の発明は、請求項1〜8のいずれか一項に記載の発明において、前記複数の赤外線センサに対応して、前記ΔΣ変換回路の出力信号が格納される複数のレジスタをさらに備え、前記制御回路は、前記複数のレジスタに格納してデータを更新するタイミングを制御することを特徴としている。
The invention according to claim 8 is the invention according to claim 7, wherein when the selection circuit selects the first infrared sensor from the plurality of infrared sensors, the third switching unit has a plurality of When the selection circuit selects the second infrared sensor from the plurality of infrared sensors, the second filter capacitor is selected from the plurality of filter capacitors and switched. It is characterized by.
The invention according to claim 9 is the invention according to any one of
また、請求項10に記載の発明は、請求項1〜9のいずれか一項に記載の発明において、複数の赤外線センサからの出力信号を選択する選択回路と、該選択回路で選択された出力信号をAD変換するΔΣAD変換回路を有する信号処理回路と、前記選択回路を時分割で制御する制御回路と、前記複数の赤外線センサからの出力信号の極性を切り替えるチョッパ変調部とを備え、前記ΔΣ型AD変換回路は、前記複数の赤外線センサの正転出力信号に対応する複数の正転用積分容量と、前記複数の赤外線センサの反転出力信号に対応する複数の反転用積分容量と、前記複数の正転用積分容量及び前記複数の反転用積分容量からいずれかの積分容量を選択して切り替える第4の切替部とを備えていることを特徴としている。 According to a tenth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to ninth aspects, a selection circuit that selects output signals from a plurality of infrared sensors, and an output selected by the selection circuit. A signal processing circuit having a ΔΣ AD conversion circuit for AD converting a signal; a control circuit for controlling the selection circuit in a time-sharing manner; and a chopper modulation unit for switching polarities of output signals from the plurality of infrared sensors. The type AD conversion circuit includes a plurality of normal integration capacitors corresponding to normal output signals of the plurality of infrared sensors, a plurality of inversion integration capacitors corresponding to inverted output signals of the plurality of infrared sensors, And a fourth switching unit that selects and switches one of the integration capacitors for normal rotation and the plurality of inversion integration capacitors.
また、請求項11に記載の発明は、請求項10に記載の発明において、前記ΔΣAD変換回路は、前記複数の正転用積分容量に合わせて複数の正転用遅延素子と、前記複数の反転用積分容量に合わせて複数の反転用遅延素子と、前記複数の正転用遅延素子及び前記複数の反転用遅延素子からいずれかの遅延素子を選択して切り替える第5の切替部とを備えていることを特徴としている。
また、請求項12に記載の発明は、請求項10又は11に記載の発明において、前記信号処理回路は、さらにフィルタ回路を備え、前記フィルタ回路は、前記ΔΣAD変換回路に合わせて、各赤外線センサからの正転信号を蓄積する複数の正転用フィルタ容量と、各赤外線センサからの反転信号を蓄積する複数の反転用フィルタ容量とを備え、各フィルタ容量からいずれかのフィルタ容量を選択して切り替える第6の切替部とを備えていることを特徴としている。
According to an eleventh aspect of the present invention, in the invention according to the tenth aspect, the ΔΣ AD converter circuit includes a plurality of forward rotation delay elements and the plurality of inversion integrations in accordance with the plurality of normal rotation integration capacitors. A plurality of inversion delay elements, and a fifth switching unit that selects and switches any one of the plurality of normal rotation delay elements and the plurality of inversion delay elements in accordance with a capacity; It is a feature.
According to a twelfth aspect of the invention, in the invention of the tenth or eleventh aspect, the signal processing circuit further includes a filter circuit, and each of the infrared sensors is arranged in accordance with the ΔΣ AD conversion circuit. A plurality of forward filter capacitors for storing the normal rotation signals from and a plurality of inversion filter capacitors for storing the inverted signals from the respective infrared sensors, and one of the filter capacitors is selected and switched. And a sixth switching unit.
また、請求項13に記載の発明は、請求項12に記載の発明において、前記第4の切替部、前記第5の切替部及び前記第6の切替部は、前記選択回路が複数の赤外線センサから第1の赤外線センサの信号を選択し、チョッパ変調部が正転信号とするときは、複数の積分容量と遅延素子とフィルタ容量から正転用第1の積分容量と正転用第1の遅延素子と正転用第1のフィルタ容量を選択して切り替え、前記選択回路が複数の赤外線センサから第1の赤外線センサの信号を選択し、チョッパ変調部が反転信号とするときは、複数の積分容量と遅延素子とフィルタ容量から反転用第1の積分容量と反転用第1の遅延素子と反転用第1のフィルタ容量を選択して切り替え、前記選択回路が複数の赤外線センサから第2の赤外線センサの信号を選択し、チョッパ変調部が正転信号とするときは、複数の積分容量と遅延素子とフィルタ容量から正転用第2の積分容量と正転用第2の遅延素子と正転用第2のフィルタ容量を選択して切り替え、前記選択回路が複数の赤外線センサから第2の赤外線センサの信号を選択し、チョッパ変調部が反転信号とするときは、複数の積分容量と遅延素子とフィルタ容量から反転用第2の積分容量と反転用第2の遅延素子と反転用第2のフィルタ容量を選択して切り替えることを特徴としている。 The invention according to claim 13 is the invention according to claim 12, wherein the fourth switching unit, the fifth switching unit, and the sixth switching unit are configured such that the selection circuit includes a plurality of infrared sensors. When the signal of the first infrared sensor is selected from the above and the chopper modulation unit makes a normal rotation signal, the first integration capacitor for normal rotation and the first delay element for normal rotation from a plurality of integration capacitors, delay elements and filter capacitors The first filter capacitor for forward rotation is selected and switched, and when the selection circuit selects a signal of the first infrared sensor from a plurality of infrared sensors and the chopper modulation unit uses the inverted signal as a reverse signal, The first inversion capacitor for inversion, the first delay element for inversion, and the first filter capacitor for inversion are selected and switched from the delay element and the filter capacitor, and the selection circuit switches from the plurality of infrared sensors to the second infrared sensor. Select the signal When the chopper modulation section uses a normal signal, the second normal capacitor for normal rotation, the second delay element for normal rotation, and the second filter capacitor for normal rotation are selected from a plurality of integral capacitors, delay elements, and filter capacitors. When the selection circuit selects the signal of the second infrared sensor from the plurality of infrared sensors and the chopper modulator uses the inverted signal, the second integration for inversion is performed from the plurality of integration capacitors, delay elements, and filter capacitors. The capacitor, the inversion second delay element, and the inversion second filter capacitor are selected and switched.
また、請求項14に記載の発明は、請求項10〜13のいずれか一項に記載の発明において、さらに、ΔΣAD変換回路の後段に、正転信号と反転信号との差分を演算するチョッパ復調部を備えていることを特徴としている。
また、請求項15に記載の発明は、請求項14に記載の発明において、前記複数の赤外線センサに対応して、前記チョッパ復調部の出力が格納される複数のレジスタをさらに備えていることを特徴としている。
また、請求項16に記載の発明は、請求項1〜15のいずれか一項に記載のセンサ信号処理回路と、複数の赤外線センサとを備えていることを特徴としている赤外線センサモジュールである。
The invention according to claim 14 is the chopper demodulation according to any one of claims 10 to 13, wherein the difference between the normal signal and the inverted signal is calculated after the ΔΣ AD converter circuit. It is characterized by having a part.
The invention according to claim 15 is the invention according to claim 14, further comprising a plurality of registers for storing the outputs of the chopper demodulator corresponding to the plurality of infrared sensors. It is a feature.
The invention according to claim 16 is an infrared sensor module comprising the sensor signal processing circuit according to any one of
また、請求項17に記載の発明は、請求項16に記載の発明において、前記赤外線センサの個数が4個であることを特徴としている。
また、請求項18に記載の発明は、複数の赤外線センサから第1の赤外線センサの第1の出力信号を選択し、前記第1の出力信号を信号処理して第1の検出信号として第1の容量素子に蓄積する第1のステップと、複数の赤外線センサから第2の赤外線センサの第2の出力信号を選択し、前記第2の出力信号を信号処理して第2の検出信号として第2の容量素子に蓄積する第2のステップと、少なくとも前記第1のステップと前記第2のステップとを複数回繰り返した後、蓄積された前記第1の検出信号と前記第2の検出信号とをサンプリングして第1のデータ及び第2のデータとして格納するステップと、格納した前記第1のデータと前記第2のデータとの差を出力するステップとを有していることを特徴としているセンサ信号処理方法である。
The invention described in claim 17 is the invention described in claim 16, characterized in that the number of the infrared sensors is four.
In the invention according to claim 18, the first output signal of the first infrared sensor is selected from a plurality of infrared sensors, the first output signal is signal-processed, and the first detection signal is used as the first detection signal. And a second output signal of the second infrared sensor is selected from a plurality of infrared sensors, and the second output signal is subjected to signal processing to obtain a second detection signal as a second detection signal. A second step of accumulating in the two capacitive elements, and at least the first step and the second step are repeated a plurality of times, and then the first detection signal and the second detection signal accumulated Sampling and storing as first data and second data, and outputting a difference between the stored first data and the second data. With sensor signal processing method That.
また、請求項19に記載の発明は、請求項18に記載の発明において、複数の赤外線センサから第3の赤外線センサの第3の出力信号を選択し、前記第3の出力信号を信号処理して第3の検出信号として第3の容量素子に蓄積する第3のステップと、複数の赤外線センサから第4の赤外線センサの第4の出力信号を選択し、前記第4の出力信号を信号処理して第4の検出信号として第4の容量素子に蓄積する第4のステップと、少なくとも前記第1のステップ、前記第2のステップ、前記第3のステップ、前記第4のステップを複数回繰り返した後、蓄積された第1の検出信号、第2の検出信号、第3の検出信号、第4の検出信号をサンプリングして第1のデータ、第2のデータ、第3のデータ、第4のデータとして格納するステップと、格納した前記第3のデータと前記第4のデータとの差を出力するステップとをさらに有していることを特徴としている。 According to a nineteenth aspect of the present invention, in the eighteenth aspect, the third output signal of the third infrared sensor is selected from a plurality of infrared sensors, and the third output signal is subjected to signal processing. A third step of accumulating in the third capacitive element as a third detection signal, and selecting a fourth output signal of the fourth infrared sensor from a plurality of infrared sensors, and subjecting the fourth output signal to signal processing The fourth step of accumulating the fourth detection element in the fourth capacitor element and repeating at least the first step, the second step, the third step, and the fourth step a plurality of times After that, the accumulated first detection signal, second detection signal, third detection signal, and fourth detection signal are sampled to obtain first data, second data, third data, fourth Storing the data as Is characterized in that it further comprises the step of said the third data and outputs the difference between the fourth data.
また、請求項20に記載の発明は、請求項18に記載の発明において、前記第1の赤外線センサと前記第2の赤外線センサとが対向して配置され、前記第3の赤外線センサと前記第4の赤外線センサとが対向して配置され、格納した前記第1のデータと前記第2のデータとの差を出力する、又は、格納した前記第3のデータと前記第4のデータとの差を出力するステップをさらに有していることを特徴としている。 According to a twentieth aspect of the present invention, in the invention of the eighteenth aspect, the first infrared sensor and the second infrared sensor are arranged to face each other, and the third infrared sensor and the first infrared sensor are arranged. 4 is arranged opposite to the infrared sensor and outputs the difference between the stored first data and the second data, or the difference between the stored third data and the fourth data. Is further included.
本発明によれば、複数のセンサを信号処理する場合において、外乱ノイズの影響も小さく、かつ、消費電流も少ないセンサ信号処理回路及び赤外線センサモジュール並びにセンサ信号処理方法を実現することができる。 According to the present invention, when signal processing is performed on a plurality of sensors, it is possible to realize a sensor signal processing circuit, an infrared sensor module, and a sensor signal processing method that are less affected by disturbance noise and consume less current.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
[実施形態]
本実施形態のセンサ信号処理回路は、複数の赤外線センサからの出力信号を選択する選択回路と、選択された出力信号をAD変換するΔΣ型AD変換回路を有する信号処理回路と、選択回路を時分割で制御する制御回路とを備え、前記ΔΣ型AD変換回路は、前記赤外線センサに対応する複数の積分容量と、前記複数の積分容量からいずれかの積分容量を選択して切り替える第1切替部と、を有する。
本実施形態では、選択回路によって、時分割処理が可能なため、低消費電流を実現できる。さらに、AD変換回路の応答速度自体を上げる変わりに赤外線センサに対応する積分容量を切り替えてAD変換する構成とすることで消費電流を抑えることができる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[Embodiment]
The sensor signal processing circuit according to the present embodiment includes a selection circuit that selects output signals from a plurality of infrared sensors, a signal processing circuit that includes a ΔΣ AD conversion circuit that AD converts the selected output signals, and a selection circuit. A control circuit that controls by division, and the ΔΣ AD converter circuit includes a plurality of integration capacitors corresponding to the infrared sensor, and a first switching unit that selects and switches any one of the plurality of integration capacitors And having.
In this embodiment, since the time division processing is possible by the selection circuit, low current consumption can be realized. Further, the current consumption can be suppressed by adopting a configuration in which the integration capacity corresponding to the infrared sensor is switched to perform AD conversion instead of increasing the response speed of the AD conversion circuit.
ΔΣAD変換回路は、各赤外線センサからの前記出力信号を蓄積する複数の積分容量と、各積分容量からいずれかの積分容量を選択して切り替える第1切替部とを有する。これにより、信号処理回路は、選択された赤外線センサに応じて、その信号を対応する積分容量で蓄積しながら信号処理を行うことができる。それによって、複数の赤外線センサーの並列な信号処理が可能となり、外乱ノイズによる影響を低減することができる。
例えば、所定のデータ更新区間に外乱ノイズ量が変動しても、その区間に積分容量で蓄積しながら細かく時分割動作を行ってから、データを確定させることもでき、外乱ノイズの影響を低減することができる。
The ΔΣ AD conversion circuit includes a plurality of integration capacitors that accumulate the output signals from the infrared sensors, and a first switching unit that selects and switches any one of the integration capacitors. Thereby, the signal processing circuit can perform signal processing while accumulating the signal with the corresponding integration capacitor in accordance with the selected infrared sensor. Thereby, parallel signal processing of a plurality of infrared sensors becomes possible, and the influence of disturbance noise can be reduced.
For example, even if the amount of disturbance noise fluctuates during a predetermined data update interval, the data can be determined after performing a time division operation while accumulating the integration capacity in that interval, reducing the influence of disturbance noise be able to.
また、ΔΣ変換回路は、前記積分容量に合わせて複数の遅延素子を有し、各遅延素子からいずれかの遅延素子を選択して切り替える第2切替部とを有する。
第1切替部及び第2切替部は、選択回路が複数の赤外線センサから第1の赤外線センサを選択するときは、複数の積分容量と遅延素子から第1の積分容量と第1の遅延素子とを選択して切り替え、選択回路が複数の赤外線センサから第2の赤外線センサを選択するときは、複数の積分容量と遅延素子から第2の積分容量と第2の遅延素子とを選択して切り替える構成等が挙げられる。
Further, the ΔΣ conversion circuit includes a plurality of delay elements according to the integration capacitance, and a second switching unit that selects and switches one of the delay elements from each delay element.
When the selection circuit selects the first infrared sensor from the plurality of infrared sensors, the first switching unit and the second switching unit include the first integration capacitor and the first delay element from the plurality of integration capacitors and delay elements. When the selection circuit selects the second infrared sensor from the plurality of infrared sensors, the second integration capacitor and the second delay element are selected and switched from the plurality of integration capacitors and delay elements. Examples include the configuration.
また、増幅回路は、AD変換回路に合わせて、各赤外線センサからの信号を蓄積する複数の積分容量と、各積分容量からいずれかの積分容量を選択して切り替える第3の切替部とを有する。これにより、増幅回路は、選択された赤外線センサに応じて、特に低帯域の信号を対応する積分容量で蓄積しながら信号処理を行うことができる。それによって、増幅回路においても、時分割動作の高速動作に合わせて信号処理することができ、外乱ノイズによる影響を低減することができる。
前述のセンサ信号処理回路と、複数の赤外線センサとを備える赤外線センサモジュールとした構成であってもよい。
また、制御回路は、赤外線センサの周囲の環境温度変動よりも早いタイミングで、複数の赤外線センサからの出力信号を選択するように前記選択回路を制御することにより、外乱ノイズによる影響を低減することができる。
In addition, the amplifier circuit includes a plurality of integration capacitors for accumulating signals from the infrared sensors, and a third switching unit that selects and switches one of the integration capacitors according to the AD conversion circuit. . Thereby, the amplifier circuit can perform signal processing according to the selected infrared sensor while accumulating particularly a low-band signal with a corresponding integration capacitor. Thereby, also in the amplifier circuit, signal processing can be performed in accordance with the high-speed operation of the time division operation, and the influence of disturbance noise can be reduced.
The configuration may be an infrared sensor module including the above-described sensor signal processing circuit and a plurality of infrared sensors.
In addition, the control circuit controls the selection circuit to select output signals from a plurality of infrared sensors at a timing earlier than the environmental temperature fluctuation around the infrared sensor, thereby reducing the influence of disturbance noise. Can do.
本実施形態のセンサ信号処理方法は、複数の赤外線センサから第1の赤外線センサの第1の出力信号を選択し、前記第1の出力信号を信号処理して第1の検出信号として第1の容量素子に蓄積する第1のステップと、複数の赤外線センサから第2の赤外線センサの第2の出力信号を選択し、前記第2の出力信号を信号処理して第2の検出信号として第2の容量素子に蓄積する第2のステップと、少なくとも前記第1のステップと前記第2のステップとを複数回繰り返した後、蓄積された前記第1の検出信号と前記第2の検出信号とをサンプリングして第1のデータ及び第2のデータとして格納するステップと、を備える。 The sensor signal processing method of the present embodiment selects a first output signal of a first infrared sensor from a plurality of infrared sensors, performs signal processing on the first output signal, and outputs a first detection signal as a first detection signal. A first step of accumulating in the capacitive element; a second output signal of the second infrared sensor is selected from the plurality of infrared sensors; and the second output signal is signal-processed to obtain a second detection signal as a second detection signal. The second step of accumulating in the capacitor element, and at least the first step and the second step are repeated a plurality of times, and then the accumulated first detection signal and second detection signal are used. Sampling and storing as first data and second data.
各検出信号をそれぞれの容量素子で蓄積しながら処理した後に、サンプリングするため、外乱ノイズの影響を低減することが可能となる。例えば、上記ステップを行うことで、第1のデータと第2のデータには、ほぼ同程度の外乱ノイズが影響していることとなり、記憶した第1のデータと第2のデータとの差を出力するステップを経るとで、外乱ノイズ成分をキャンセルすることができる。また、時分割で処理することが可能となり、消費電流も少なく、センサ信号処理を行うことができる。 Since each detection signal is processed while being accumulated in each capacitor element and then sampled, the influence of disturbance noise can be reduced. For example, by performing the above steps, disturbance noise of approximately the same level affects the first data and the second data, and the difference between the stored first data and second data is calculated. The disturbance noise component can be canceled after the output step. In addition, processing can be performed in a time-sharing manner, current consumption is small, and sensor signal processing can be performed.
以下、本実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
<本実施形態1>
図4は、本実施形態1のセンサ信号処理回路を説明するためのブロック図である。図中符号31a,31bは第1及び第2の赤外線センサ、32は信号処理回路、33a,33bは第1及び第2のレジスタ、34はデジタルインターフェース部、35は選択回路、36は出力回路、37は制御回路、41は増幅回路、42はΔΣADC(デルタシグマAD変換回路)、421は積分器、422は量子化器、423はDAC、424a,424bは遅延素子を示している。
Hereinafter, the present embodiment will be specifically described with reference to the drawings.
<
FIG. 4 is a block diagram for explaining the sensor signal processing circuit according to the first embodiment. In the figure,
本実施形態1のセンサ信号処理回路は、複数の赤外線センサ31a,31bからの出力信号を選択する選択回路35と、この選択回路35で選択された出力信号をAD変換するΔΣAD変換回路42を有する信号処理回路32と、選択回路35を時分割で制御する制御回路37とを備え、前記ΔΣ型AD変換回路42は、赤外線センサ31a,31bに対応する複数の積分容量と、この複数の積分容量からいずれかの積分容量を選択して切り替える第1の切替部SW1C,SW2Cとを備えている。
つまり、本実施形態1のセンサ信号処理回路は、選択回路35と信号処理回路32と制御回路37と第1及び第2のレジスタ33a,33bとデジタルインターフェース部34とを備えている。
The sensor signal processing circuit according to the first embodiment includes a
That is, the sensor signal processing circuit of the first embodiment includes a
選択回路(SW1A,SW2A)35は、第1及び第2の赤外線センサ31a、31bからの出力信号S1又はS2を選択する。
信号処理回路32は、選択された出力信号S1又はS2を信号処理する。ΔΣAD変換回路42は、1次のΔΣ変換回路であり、積分器421と量子化器422とDAC423とを有し、赤外線センサ31a,31bに対応して第1及び第2の積分容量と、第1及び第2の遅延素子424a,424bと、積分容量を選択的に切り替える第1の切替部SW1C,SW2Cと、第1及び第2の遅延素子424a,424bを選択的に切り替える第2の切替部SW1D,SW2Dとを有している。
制御回路37は、選択回路35を時分割で制御する制御信号を生成する。また、第1及び第2のレジスタ33a,33bとへイネーブル信号(Enable1、Enable2)を出力する。
The selection circuit (SW1A, SW2A) 35 selects the output signal S1 or S2 from the first and second
The
The
第1の切替部SW1C,SW2Cは、各積分容量からいずれかの積分容量を選択して切り替える。
第2の切替部SW1D,SW2Dは、各遅延素子424a,424bからいずれかの遅延素子を選択して切り替える。
第1及び第2のレジスタ33a,33bは、各赤外線センサ31a,31bに対応する信号処理回路の出力信号をそれぞれ格納及び保持する。
デジタルインターフェース部34は、第1及び第2のレジスタ33a,33bの出力データを入力とし、デジタルデータとして出力する。
本実施形態1では、時分割で信号処理する際に、選択された第1及び第2の赤外線センサ31a、31bに応じて、第1及び第2の積分容量で信号処理された信号を蓄積する。蓄積しながら、信号処理できることにより、外乱ノイズの影響を低減することができる。
The first switching units SW1C and SW2C select and switch one of the integration capacitors.
The second switching units SW1D and SW2D select and switch one of the delay elements from the
The first and
The
In the first embodiment, when signal processing is performed in a time-division manner, signals processed by the first and second integration capacitors are accumulated according to the selected first and second
図5は、図4のセンサ信号処理回路のタイミングチャートを示す図である。
SW1A、1C、1Dは、同じタイミングでON・OFFを繰り返し、SW2A、2C、2Dは同じタイミングでON・OFFを繰り返す。また、SW1A、1C、1Dと、SW2A、2C、2Dとは逆の動作をする。それにより、増幅回路(アンプ)の入力には、第1及び第2の赤外線センサ31a,31bの出力信号(S1、S2)が交互に入力される。
FIG. 5 is a timing chart of the sensor signal processing circuit of FIG.
SW1A, 1C, and 1D repeat ON / OFF at the same timing, and SW2A, 2C, and 2D repeat ON / OFF at the same timing. In addition, SW1A, 1C, and 1D and SW2A, 2C, and 2D operate in reverse. Thereby, the output signals (S1, S2) of the first and second
各レジスタ33a,33bにおいて、n−1回目のデータからn回目のデータへ更新される区間(T1+T2)において、信号処理回路32は、第1及び第2の赤外線センサ31a,31bの出力信号を、例えば、データ更新周波数の8倍の周波数で時分割して信号を蓄積しながら信号処理する。データ更新タイミング(イネーブル信号1、2がそれぞれHighとなるタイミング)で、信号処理回路32の出力である第1及び第2の赤外線センサ31a,31bに対応する信号が、各レジスタ33a,33bにそれぞれ格納され、保持される。
In each
つまり、図3のタイミングチャートと比較すると、図5では赤外線センサを選択する時分割動作が高速となっている。また、図3では、第1及び第2のレジスタ33a,33bに格納するタイミングが、データ更新区間T1の最後で第1の赤外線センサ31aからの出力データが更新され、データ更新区間T2の最後で第2の赤外線センサ31bからの出力データが更新されるのに対し、図5では、データ更新区間T1+T2の最後に、第1及び第2の赤外線センサ31a、31bからの出力データが共に更新される。
That is, compared with the timing chart of FIG. 3, the time division operation for selecting the infrared sensor is faster in FIG. In FIG. 3, the timing of storing in the first and
ここで、外乱ノイズN(t)がある場合を想定すると、第1の赤外線センサ31aに対応する出力と第2の赤外線センサ31bに対応する出力は、下記の通りとなる。
第1のセンサ:(S1+N(t))×α
第2のセンサ:(S2+N(t’))×α
ここで、S1とS2は各センサの出力信号を示し、N(t)は時刻tにおける外乱ノイズを示し、αは増幅回路のゲインを示す。本実施形態1では、外乱ノイズの変動に対して早く時分割動作を行うため、第1の赤外線センサ31aも第2の赤外線センサ31bもほぼ等しく外乱ノイズの影響を受け続け、N(t)≒N(t’)となる。
Here, assuming that there is a disturbance noise N (t), the output corresponding to the first
First sensor: (S1 + N (t)) × α
Second sensor: (S2 + N (t ′)) × α
Here, S1 and S2 indicate output signals of the sensors, N (t) indicates disturbance noise at time t, and α indicates the gain of the amplifier circuit. In the first embodiment, since the time-sharing operation is quickly performed with respect to the fluctuation of the disturbance noise, the first
よって、図3の場合と比較して、特に外乱ノイズの変動量が大きいT5+T6区間において、従来のセンサ信号処理回路の場合に比べて、外乱ノイズの影響を大幅に低減できることがわかる。つまり、環境(例えば室温など)に対してロバスト性(ある系が応力や環境の変化といった外乱の影響によって変化することを阻止する内的な仕組み、または性質)のある人感検知を実現できる。
SW1A、2Aの切替タイミングの周期を、図2の回路において短くするだけでは、同時に内部信号処理回路の切替周期も短くなってしまい、信号処理時間が応答時間に対して足りなってしまう。本実施形態1では、応答時間の不足を回避するために、ΔΣ変換回路42の各積分容量で信号処理中の信号を蓄積しながら信号処理することで短周期での切り替えを可能としている。また、増幅回路41やADC42自体の応答速度を大幅に向上させる場合に比べて、消費電流が極めて小さい。
Therefore, it can be seen that the influence of the disturbance noise can be greatly reduced compared to the case of the conventional sensor signal processing circuit in the T5 + T6 section where the fluctuation amount of the disturbance noise is large compared to the case of FIG. That is, it is possible to realize human detection that is robust to the environment (for example, room temperature) (an internal mechanism or property that prevents a certain system from being changed by the influence of a disturbance such as stress or environmental change).
If the cycle of the switching timing of SW1A and 2A is simply shortened in the circuit of FIG. 2, the switching cycle of the internal signal processing circuit is shortened at the same time, and the signal processing time is sufficient for the response time. In the first embodiment, in order to avoid lack of response time, the signal processing is performed while accumulating the signal being processed by each integration capacitor of the
具体的には、従来の手法で内部回路の動作周波数を高くすると、N(t)≒N(t’)の結果をえることも可能であるが、クロックの動作周波数および内部回路の応答性を速くする必要があるため、発振回路や内部回路の消費電流が本実施形態より極めて大きくなるデメリットがある。
以上により、本実施形態1は、赤外線センサの時分割動作を高速に行うことによって外乱ノイズ耐性が向上し、かつ、低消費電流も実現することができる。
Specifically, when the operating frequency of the internal circuit is increased by the conventional method, it is possible to obtain a result of N (t) ≈N (t ′). However, the operating frequency of the clock and the response of the internal circuit are reduced. Since it is necessary to increase the speed, there is a demerit that the current consumption of the oscillation circuit and the internal circuit is much larger than that of the present embodiment.
As described above, according to the first embodiment, the disturbance noise resistance can be improved and the current consumption can be reduced by performing the time division operation of the infrared sensor at high speed.
<本実施形態2>
図6は、本実施形態2のセンサ信号処理回路を説明するためのブロック図である。図中符号411はゲイン増幅器、412はアンチエイリアスフィルタ、413は増幅器を示している。なお、図4と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。
本実施形態2のセンサ信号処理回路は、本実施形態1に加えて、増幅回路41が、アンチエイリアスフィルタ412とゲイン増幅器411と第3の切替部SW1E,SW2Eとを備えている構成である。
<
FIG. 6 is a block diagram for explaining a sensor signal processing circuit according to the second embodiment. In the figure,
In the sensor signal processing circuit according to the second embodiment, in addition to the first embodiment, the
増幅回路41として、例えば、フィルタ回路などを用いる場合、フィルタ回路の容量を、各赤外線センサに対応して有し、第3の切替部SW1E,SW2Eにより時分割で切り替える構成としていることにより、切替よりも低帯域の信号が入力され場合も、フィルタ回路の容量で各信号を蓄積しながら、増幅器413で増幅して出力される構成であるため、時分割切替よりも低帯域の信号の並列なアナログフィルタ処理が可能となる。
本実施形態2では、ΔΣ型AD変換回路42の積分容量及び遅延素子424a,424bに加えて、アンチエイリアスフィルタ412の容量も、赤外線センサに対応して備え、第3の切替部SW1E,SW2Eによって、時分割で切り替えられる構成である。なお、第3の切替部SW1E,SW2Eは、制御回路37からの制御信号によって、時分割で切り替えられる。
For example, when a filter circuit or the like is used as the
In the second embodiment, in addition to the integration capacitor and delay
図7は、図6のセンサ信号処理回路のタイミングチャートを示す図である。
SW1A、1C、1D、1Eは、同じタイミングでON・OFFを繰り返し、SW2A、2C、2D、2Eは同じタイミングでON・OFFを繰り返し、SW1A、1C、1D、1Eと、SW2A、2C、2D、2Eとは逆の動作をする。
それにより、増幅回路(アンプ)41の入力には、第1及び第2の赤外線センサ31a,31bの出力信号が交互に入力される。
アンチエイリアスフィルタ412では、選択回路35で第1の赤外線センサ31aが選択されるときは(SW1AがON)、第1の容量を選択するように第3の切替部が切り替えられ(SW1EがON)、選択回路35で第2の赤外線センサ31bが選択されるときは(SW2AがON)、第2の容量を選択するように第3の切替部が切り替えられ(SW2EがON)、
FIG. 7 is a timing chart of the sensor signal processing circuit of FIG.
SW1A, 1C, 1D, and 1E repeat ON / OFF at the same timing, SW2A, 2C, 2D, and 2E repeat ON / OFF at the same timing, SW1A, 1C, 1D, and 1E, and SW2A, 2C, 2D, and SWE The operation reverse to 2E is performed.
Thus, the output signals of the first and second
In the
選択回路35で第3の赤外線センサ(図示せず)が選択されるときは(SW3AがON)、第3の容量を選択するように第3の切替部が切り替えられ(SW3EがON)。
また、選択回路35で第4の赤外線センサ(図示せず)が選択されるときは(SW4AがON)、第4の容量を選択するように第3の切替部が切り替えられる(SW4EがON)。このとき、各容量には、各赤外線センサからの出力をそれぞれ蓄積され、蓄積された出力が、次段のΔΣAD変換回路42に出力される。
それにより、赤外線センサから低帯域の信号が時分割でアンチエイリアスフィルタ412に入力される場合であっても、各赤外線センサに対応した容量があるため切替周波数よりも低帯域の信号を処理することができる。
When the third infrared sensor (not shown) is selected by the selection circuit 35 (SW3A is ON), the third switching unit is switched (SW3E is ON) so as to select the third capacitor.
When the fourth infrared sensor (not shown) is selected by the selection circuit 35 (SW4A is ON), the third switching unit is switched to select the fourth capacity (SW4E is ON). . At this time, the output from each infrared sensor is stored in each capacitor, and the stored output is output to the ΔΣ
As a result, even when a low-band signal is input from the infrared sensor to the
<本実施形態3>
図8は、本実施形態3のセンサ信号処理回路を説明するためのブロック図である。図中符号31a〜31dは第1〜第4の赤外線センサ、33a〜33dは第1〜第4のレジスタ、38はデジタルフィルタ回路、38a〜38dは第1〜第4のデジタルフィルタ、424a〜424dは第1〜第4の遅延素子を示している。なお、図6と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。
本実施形態3は、赤外線センサからの出力信号が4個である場合の形態である。
増幅回路41は、GAIN回路(増幅器)411とアンチエイリアスフィルタ412とを有している。
ΔΣAD変換回路42は、1次のΔΣ変換回路である。ΔΣ変換回路は、積分器421と量子化器422とDAC423とを有し、赤外線センサに対応して記憶素子である第1〜第4の積分容量と、同様に記憶素子である第1〜第4の遅延素子424a〜424dとを有している。また、積分容量を選択的に切り替える第1の切替部SW1CからSW4Cと、第1〜第4の遅延素子424a〜424dを選択的に切り替える第2の切替部SW1D〜SW4Dとを有している。
<Third Embodiment>
FIG. 8 is a block diagram for explaining the sensor signal processing circuit of the third embodiment. In the figure,
The third embodiment is a case where there are four output signals from the infrared sensor.
The
The ΔΣ
また、本実施形態3では、信号処理回路32は、さらに、複数の赤外線センサに対応して第1〜第4のデジタルフィルタ38a〜38dを備えている。各デジタルフィルタ38a〜38dは、各レジスタ33a〜33dとΔΣAD変換回路42との間に接続されている。
また、各デジタルフィルタ38a〜38dの出力データを、格納する第1〜第4のレジスタ33a〜33dを備えている。各デジタルフィルタ38a〜38dには、制御回路37から制御信号が入力され、各赤外線センサに対応して入力された信号の平均化を行う。なお、本実施形態3では、各赤外線センサに対応してデジタルフィルタを備える構成であるが、1つのデジタルフィルタにより各赤外線センサに対応して時分割で平均化を行う形態であってもよい。その場合、デジタルフィルタは、各赤外線ンセンサの信号を平均化した出力を保持し、保持した結果と次にΔΣ変換回路からのデジタル信号とを合わせて平均化を行う。そして、制御回路のイネーブル信号に応じて、所定のタイミングでそれぞれのレジスタ33a〜33dに格納される形態などが挙げられる。
In the third embodiment, the
Further, first to
第1の赤外線センサ31aに対応して、制御回路37は、アンチエイリアスフィルタ412の容量である第1の容量を選択し、ΔΣAD変換回路42の第1の積分容量と第1の遅延素子424aを選択する。また、制御回路37は、第1のデジタルフィルタ38aにΔΣ変換回路の出力を平均化して保持する制御信号を生成する。
第2の赤外線センサ31bに対応して、制御回路37は、アンチエイリアスフィルタ412の容量である第2の容量を選択し、ΔΣAD変換回路42の第2の積分容量と第2の遅延素子424bを選択する。また、制御回路37は、第2のデジタルフィルタ38bにΔΣ変換回路の出力を平均化して保持する制御信号を生成する。
Corresponding to the first
Corresponding to the second
第3の赤外線センサ31cに対応して、制御回路37は、アンチエイリアスフィルタ412の容量である第3の容量を選択し、ΔΣAD変換回路42の第3の積分容量と第3の遅延素子424cを選択する。また、制御回路37は、第3のデジタルフィルタ38cにΔΣ変換回路の出力を平均化して保持する制御信号を生成する。
第4の赤外線センサ31dに対応して、制御回路37は、アンチエイリアスフィルタ412の容量である第4の容量を選択し、ΔΣAD変換回路42の第4の積分容量と第4の遅延素子424dを選択する。また、制御回路37は、第4のデジタルフィルタ38dにΔΣ変換回路の出力を平均化して保持する制御信号を生成する。
また、4個の赤外線センサ31a〜31dを有する構成とすることによって、より高精度又は多様な人感センサを実現することができる。
Corresponding to the third
Corresponding to the fourth
Further, by adopting a configuration including the four
図9は、図8のセンサ信号処理回路のタイミングチャートを示す図である。
SW1A〜4Aで選択された赤外線センサの出力信号(S1〜S4)が、アンプの入力となる。このとき、1C〜4C、1D〜4D、1E〜4Eは、SW1A〜4Aと同じチャンネル(赤外線センサの出力信号の選択)に該当するものがONする。
図9のタイミングチャートでは、4個の赤外線センサからの出力データが更新される区間において、時分割動作を4回行っている。各レジスタにおいてn−1回目のデータからn回目のデータへ更新される区間において、信号処理回路32は、第1〜第4の赤外線センサ31a〜31dの出力信号を、例えば、データ更新周波数の4倍の周波数で時分割して信号を蓄積しながら信号処理する。
FIG. 9 is a timing chart of the sensor signal processing circuit of FIG.
The output signals (S1 to S4) of the infrared sensor selected by SW1A to 4A are input to the amplifier. At this time, for 1C to 4C, 1D to 4D, and 1E to 4E, those corresponding to the same channel (selection of the output signal of the infrared sensor) as SW1A to 4A are turned ON.
In the timing chart of FIG. 9, the time division operation is performed four times in the section in which the output data from the four infrared sensors is updated. In the section where each register is updated from the (n-1) th data to the nth data, the
まず、SW1AがONし、第1の赤外線センサ31aの出力がGAIN回路(図8のアンプ)411に入力される。このとき、SW1C、SW1D、及びSW1Eが選択され、アンチエイリアスフィルタ412を経由して、ΔΣ変換回路でAD変換される。そして、第1のデジタルフィルタ38aにAD変換された結果が入力され、平均化処理が行われる。所定期間経過後、上記スイッチがOFFとなり、第1のデジタルフィルタ38aに平均化された結果が保持される。
次に、SW2AがONし、第2の赤外線センサ31bの出力がGAIN回路(図8のアンプ)411に入力される。このとき、SW2C、SW2D、及びSW2Eが選択され、アンチエイリアスフィルタ412を経由して、ΔΣ変換回路でAD変換される。そして、第2のデジタルフィルタ38bにAD変換された結果が入力され、平均化処理が行われる。所定期間経過後、上記スイッチがOFFとなり、第2のデジタルフィルタ38bに平均化された結果が保持される。
First, SW1A is turned ON, and the output of the first
Next, SW2A is turned ON, and the output of the second
次に、SW3AがONし、第3の赤外線センサ31cの出力がGAIN回路(図8のアンプ)411に入力される。このとき、SW3C、SW3D、及びSW3Eが選択され、アンチエイリアスフィルタ412を経由して、ΔΣ変換回路でAD変換される。そして、第3のデジタルフィルタ38cにAD変換された結果が入力され、平均化処理が行われる。所定期間経過後、上記スイッチがOFFとなり、第3のデジタルフィルタ38cに平均化された結果が保持される。
次に、SW4AがONし、第4の赤外線センサ31dの出力がGAIN回路(図8のアンプ)411に入力される。このとき、SW4C、SW4D、及びSW4Eが選択され、アンチエイリアスフィルタ412を経由して、ΔΣ変換回路でAD変換される。そして、第4のデジタルフィルタ38dにAD変換された結果が入力され、平均化処理が行われる。所定期間経過後、上記スイッチがOFFとなり、第4のデジタルフィルタ38dに平均化された結果が保持される。
Next, SW3A is turned ON, and the output of the third
Next, SW4A is turned ON, and the output of the fourth
次に、再度、SW1AがONし、第1の赤外線センサ31aの出力がGAIN回路(図8のアンプ)411に入力される。このとき、SW1C、SW1D、及びSW1Eが選択され、アンチエイリアスフィルタ412を経由して、ΔΣ変換回路でAD変換される。そして、第1のデジタルフィルタ38aにAD変換された結果が入力され、前回保持していた結果と合わせて平均化処理が行われる。所定期間経過後、上記スイッチがOFFとなり、第1のデジタルフィルタ38aに平均化された結果が保持される。
この動作を複数回繰り返して行う。図9のタイミングチャートでは、4回繰り返しており、4回目をデータ更新タイミングとしている。
データ更新タイミングでは、第1〜第4のイネーブル信号がそれぞれHighとなり、第1〜第4の赤外線センサ31a〜31dに対応する信号が、各レジスタにそれぞれ格納されて保持される。
Next, SW1A is turned ON again, and the output of the first
This operation is repeated a plurality of times. In the timing chart of FIG. 9, the process is repeated four times, and the fourth time is the data update timing.
At the data update timing, the first to fourth enable signals become High, and the signals corresponding to the first to fourth
4回目では、SW1AがONし、第1の赤外線センサ31aの出力がGAIN回路(図8のアンプ)411に入力される。このとき、SW1C、SW1D、及びSW1Eが選択され、アンチエイリアスフィルタ412を経由して、ΔΣ変換回路でAD変換される。そして、第1のデジタルフィルタ38aにAD変換された結果が入力され、前回保持していた結果と合わせて平均化処理が行われる。所定期間経過後、上記スイッチがOFFとなり、また、第1のイネーブル信号により第1のデジタルフィルタ38aに平均化された結果が、第1のレジスタ33aに格納される。
同様に、第2〜第4の赤外線センサ31b〜31dについてもそれぞれ第2〜第4のレジスタ33b〜33dに格納される。これによって、データ更新タイミングにおいて、n−1回目のデータが順次、n回目のデータに更新される。
In the fourth time, SW1A is turned ON, and the output of the first
Similarly, the second to fourth
<本実施形態4>
図10は、本実施形態4のセンサ信号処理回路を説明するためのブロック図である。図中符号38a1_P,38a1_N〜38d1_P,38d1_Nはデジタルフィルタ、39a〜39d,43はチョッパ復調部を示している。なお、図8と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。
本実施形態4のセンサ信号処理回路の具体例であり、本実施形態3にチョッパ変調・復調動作を加えた形態である。
信号処理にチョッパ変調を加えることで、内部回路自身(つまり、信号処理回路内)のオフセットをキャンセルすることができる。
<
FIG. 10 is a block diagram for explaining a sensor signal processing circuit according to the fourth embodiment. In the figure, reference numerals 38a1_P, 38a1_N to 38d1_P, 38d1_N denote digital filters, and 39a to 39d, 43 denote chopper demodulation units. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component which has the same function as FIG.
This is a specific example of the sensor signal processing circuit according to the fourth embodiment, in which a chopper modulation / demodulation operation is added to the third embodiment.
By applying chopper modulation to the signal processing, the offset of the internal circuit itself (that is, in the signal processing circuit) can be canceled.
図10のセンサ信号処理回路は、選択回路35と、ゲイン増幅器411とアンリエイリアスフィルタ412とΔΣ型AD変換回路42とを有する信号処理回路32と、デジタルフィルタ38a1_P,38a1_N〜38d4_P,38d4_Nと、第1〜第4のレジスタ33a〜33dと、デジタルインターフェース部34とを備えている。また、選択回路35とゲイン増幅器411との間に、チョッパ変調部43を有している。また、デジタルフィルタ38a1_P、38a1_Nと第1のレジスタ33aとの間、デジタルフィルタ38b2_P、38b2_Nと第2のレジスタ33bとの間、デジタルフィルタ38c3_P、38c3_Nと第1のレジスタ33cとの間、デジタルフィルタ38d4_P、38d4_Nと第4のレジスタ33dとの間にチョッパ復調部39a〜39dを有する。
The sensor signal processing circuit of FIG. 10 includes a
チョッパ変調部43によって、各赤外線センサの出力信号の極性が切り替えられ、ΔΣAD変換回路42に入力される信号は、その極性が正転と反転を繰り替えした信号となる。一方、信号処理回路以降、デジタルフィルタまでの回路内部のオフセットはDC成分であるため、赤外性ンセンサからの信号と、オフセットとを周波数帯域として分離することができる。
また、本実施形態4のように、チョッパ変調するチョッパ周波数として、回路の応答速度よりも速い周波数で変調をかける場合、ΔΣ型AD変換回路の積分容量も、各赤外線センサに対応するのに加えて、チョッパ正転用、反転用の2つ用意する。また、ΔΣ型AD変換回路の遅延素子も、各赤外線センサに対応するのに加えて、チョッパ正転用、反転用の2つ用意する。
The polarity of the output signal of each infrared sensor is switched by the chopper modulation unit 43, and the signal input to the ΔΣ
Further, when the modulation is performed at a frequency faster than the response speed of the circuit as the chopper frequency to be chopper-modulated as in the fourth embodiment, the integration capacity of the ΔΣ AD converter circuit corresponds to each infrared sensor. Prepare two for chopper forward rotation and reverse rotation. In addition, in addition to corresponding to each infrared sensor, two delay elements for a chopper forward rotation and an inversion are prepared for the ΔΣ AD conversion circuit.
加えて、アンチエイリアスフィルタ412の容量に対して、各赤外線センサに対応するのに加えて、それぞれ正転用、反転用の2つを用意する。
つまり、赤外線センサの個数×2(正転用、反転用)個の積分容量、遅延素子、容量を有する。
また、デジタルフィルタも同様に、赤外線センサの個数×2(正転用、反転用)を有する。
チョッパ復調部では、チョッパ正転信号とチョッパ反転信号との差分をとる。これによって、内部回路のオフセット成分がキャンセルされ、赤外線センサ信号を精度良く検出することが可能となる。
In addition, for the capacity of the
That is, the number of infrared sensors × 2 (for forward rotation and for inversion) integration capacitors, delay elements, and capacitors.
Similarly, the digital filter has the number of infrared sensors × 2 (for forward rotation and for inversion).
The chopper demodulating unit takes a difference between the chopper normal rotation signal and the chopper inversion signal. Thereby, the offset component of the internal circuit is canceled, and the infrared sensor signal can be detected with high accuracy.
図12は、図10におけるデジタルフィルタの演算を説明するための図である。
具体的には、図12に示すように、デジタルフィルタ38a1_Pとデジタルフィルタ38a1_Nで保持されている結果の差分を論理回路等によって演算する。デジタルフィルタ38b1_Pとデジタルフィルタ38b1_N,デジタルフィルタ38c1_Pとデジタルフィルタ38c1_N,デジタルフィルタ38d1_Pとデジタルフィルタ38d1_Nについても同様である。
なお、正転信号と反転信号の差分を演算することができる形態であれば、どのような形態であってもよく、反転信号に−1をかける演算を行って、正転信号と加算する形態でもよい。また、本実施形態4では、AD変換されたデジタル信号に対してチョッパ復調を行う形態を指名しているが、AD変換前に(例えば、アンチエイリアスフィルタ回路の出力後に)チョッパ復調をアナログ回路で実現する形態であってもよい。
FIG. 12 is a diagram for explaining the calculation of the digital filter in FIG.
Specifically, as shown in FIG. 12, the difference between the results held in the digital filter 38a1_P and the digital filter 38a1_N is calculated by a logic circuit or the like. The same applies to the digital filter 38b1_P and the digital filter 38b1_N, the digital filter 38c1_P and the digital filter 38c1_N, the digital filter 38d1_P, and the digital filter 38d1_N.
In addition, as long as the difference between the normal signal and the inverted signal can be calculated, any mode may be used, and an operation of multiplying the inverted signal by -1 and adding it to the normal signal is performed. But you can. In the fourth embodiment, the chopper demodulation is designated for the AD converted digital signal. However, the chopper demodulation is realized by an analog circuit before AD conversion (for example, after output of the anti-aliasing filter circuit). It may be a form to do.
図11は、図10のセンサ信号処理回路のタイミングチャートを示す図である。
図11のタイミングチャートでは、4個の赤外線センサからの出力データが更新される区間において、時分割動作を4回行っている。そして、さらに、時分割動作に加えて出力信号の極性を切り替えるチョッパ変調も行っている。
SW1A〜4Aで選択された赤外線センサの出力信号(S1〜S4)が、チョッパ変調部43でそれぞれ出力の極性が切り替えられてゲインアンプ411に入力される。図11では、赤外線センサ1の正転信号S1P、反転信号S1N、赤外線センサ2の正転信号S2P、反転信号S2N、赤外線センサ3の正転信号S3P、反転信号S3N、赤外線センサ4の正転信号S4P、反転信号S4Nの順に、アンプに入力される。
FIG. 11 is a timing chart of the sensor signal processing circuit of FIG.
In the timing chart of FIG. 11, the time division operation is performed four times in the section in which the output data from the four infrared sensors is updated. Further, in addition to the time division operation, chopper modulation for switching the polarity of the output signal is also performed.
The output signals (S1 to S4) of the infrared sensors selected by SW1A to 4A are input to the
チョッパ変調部43で信号を正転で出力している場合は、SW1C〜4C_P、SW1D〜4D_P、SW1E〜4E_Pで、SW1A〜4Aと同じチャンネル(赤外線センサの出力信号の選択)に該当するものがONする。
一方、チョッパ変調部43で信号を反転で出力している場合は、SW1C〜4C_N、SW1D〜4D_N、SW1E〜4E_Nで、SW1A〜4Aと同じチャンネル(赤外線センサの出力信号の選択)に該当するものがONする。
When the chopper modulation unit 43 outputs a signal in the normal rotation, SW1C to 4C_P, SW1D to 4D_P, and SW1E to 4E_P that correspond to the same channel as SW1A to 4A (selection of the output signal of the infrared sensor) Turn on.
On the other hand, when the signal is inverted and output by the chopper modulation unit 43, SW1C to 4C_N, SW1D to 4D_N, and SW1E to 4E_N corresponding to the same channel as SW1A to 4A (selection of the output signal of the infrared sensor) Turns on.
そのため、各赤外線センサの各極性における信号を蓄積しながらAD変換を行っていることとなる。具体的には、下記の通りである。
1)第1の外線センサが選択
SW1AがONし、第1の赤外線センサの出力がGAIN回路(図10のアンプ)411に入力される。まず、SW1C_P、SW1D_P、及び、SW1E_Pが選択され、アンチエイリアスフィルタ412を経由して、ΔΣ変換回路でAD変換される。そして、デジタルフィルタ1_Pに、AD変換された結果が入力され、平均化処理が行われる。所定期間経過後、SW1C_P、SW1D_P、及び、SW1E_PがOFFとなり、デジタルフィルタ1_Pに平均化された結果が保持される。次に、SW1C_N、SW1D_N、及び、SW1E_Nが選択され、アンチエイリアスフィルタ412を経由して、ΔΣ変換回路でAD変換される。そして、デジタルフィルタ1_Nに、AD変換された結果が入力され、平均化処理が行われる。所定期間経過後、SW1C_N、SW1D_N、及び、SW1E_NがOFFとなり、デジタルフィルタ1_Nに平均化された結果が保持される。これにより、デジタルフィルタ1_Pには、第1の赤外線センサ31aの正転信号が保持され、デジタルフィルタ1_Nには、第1の赤外線センサ31aの反転信号が保持される。そして、図12に示す回路などによって、両者の差分が演算される。
Therefore, AD conversion is performed while accumulating signals in each polarity of each infrared sensor. Specifically, it is as follows.
1) The first outside line sensor is selected SW1A is turned ON, and the output of the first infrared sensor is input to the GAIN circuit (amplifier in FIG. 10) 411. First, SW1C_P, SW1D_P, and SW1E_P are selected and subjected to AD conversion by the ΔΣ conversion circuit via the
2)第2の赤外線センサが選択
SW2AがONし、第2の赤外線センサ31bの出力がGAIN回路(図10のアンプ)411に入力される。まず、SW2C_P、SW2D_P、及び、SW2E_Pが選択され、アンチエイリアスフィルタ412を経由して、ΔΣ変換回路でAD変換される。そして、デジタルフィルタ2_Pに、AD変換された結果が入力され、平均化処理が行われる。所定期間経過後、SW2C_P、SW2D_P、及び、SW2E_PがOFFとなり、デジタルフィルタ2_Pに平均化された結果が保持される。次に、SW2C_N、SW2D_N、及び、SW2E_Nが選択され、アンチエイリアスフィルタ412を経由して、ΔΣ変換回路でAD変換される。そして、デジタルフィルタ2_Nに、AD変換された結果が入力され、平均化処理が行われる。所定期間経過後、SW2C_N、SW2D_N、及び、SW2E_NがOFFとなり、デジタルフィルタ2_Nに平均化された結果が保持される。これにより、デジタルフィルタ2_Pには、第2の赤外線センサ31bの正転信号が保持され、デジタルフィルタ2_Nには、第2の赤外線センサ31bの反転信号が保持される。そして、図12に示す回路などによって、両者の差分が演算される。
2) The second infrared sensor is selected SW2A is turned ON, and the output of the second
3)第3の赤外線センサが選択
SW3AがONし、第3の赤外線センサ31cの出力がGAIN回路(図10のアンプ)411に入力される。まず、SW3C_P、SW3D_P、及び、SW3E_Pが選択され、アンチエイリアスフィルタ412を経由して、ΔΣ変換回路でAD変換される。そして、デジタルフィルタ2_Pに、AD変換された結果が入力され、平均化処理が行われる。所定期間経過後、SW3C_P、SW3D_P、及び、SW3E_PがOFFとなり、デジタルフィルタ3_Pに平均化された結果が保持される。次に、SW3C_N、SW3D_N、及び、SW3E_Nが選択され、アンチエイリアスフィルタ412を経由して、ΔΣ変換回路でAD変換される。そして、デジタルフィルタ3_Nに、AD変換された結果が入力され、平均化処理が行われる。所定期間経過後、SW3C_N、SW3D_N、及び、SW3E_NがOFFとなり、デジタルフィルタ3_Nに平均化された結果が保持される。これにより、デジタルフィルタ3_Pには、第3の赤外線センサ31cの正転信号が保持され、デジタルフィルタ3_Nには、第3の赤外線センサ31cの反転信号が保持される。そして、図12に示す回路などによって、保持された結果に基づいて、両者の差分が演算される。
3) The third infrared sensor is selected SW3A is turned ON, and the output of the third
4)第4の赤外線センサが選択
SW4AがONし、赤外線センサ4の出力がGAIN回路(図10のアンプ)411に入力される。まず、SW4C_P、SW4D_P、及び、SW4E_Pが選択され、アンチエイリアスフィルタ412を経由して、ΔΣ変換回路でAD変換される。そして、デジタルフィルタ4_Pに、AD変換された結果が入力され、平均化処理が行われる。所定期間経過後、SW4C_P、SW4D_P、及び、SW4E_PがOFFとなり、デジタルフィルタ4_Pに平均化された結果が保持される。次に、SW4C_N、SW4D_N、及び、SW4E_Nが選択され、アンチエイリアスフィルタ412を経由して、ΔΣ変換回路でAD変換される。そして、デジタルフィルタ4_Nに、AD変換された結果が入力され、平均化処理が行われる。所定期間経過後、SW4C_N、SW4D_N、及び、SW4E_NがOFFとなり、デジタルフィルタ4_Nに平均化された結果が保持される。これにより、デジタルフィルタ4_Pには、第4の赤外線センサ31dの正転信号が保持され、デジタルフィルタ4_Nには、第4の赤外線センサ31dの反転信号が保持される。そして、図12に示す回路などによって、両者の差分が演算される。
4) The fourth infrared sensor is selected SW4A is turned ON, and the output of the
次に、再度、SW1AがONし、デジタルフィルタ1_Pに、AD変換された結果が入力され、前回保持していた結果と合わせて平均化処理が行われる。所定期間経過後、デジタルフィルタ1_Pに平均化された結果が保持される。同様に、デジタルフィルタ1_Nに、AD変換された結果が入力され、前回保持していた結果と合わせて平均化処理が行われる。所定期間経過後、デジタルフィルタ1_Nに平均化された結果が保持される。そして、保持された結果に基づいて、両者の差分が演算される。
この動作を複数回繰り返して行う。図11のタイミングチャートでは、4回繰り返しており、4回目をデータ更新タイミングとしている。
そして、データ更新タイミングでは、第1〜第4のイネーブル信号がそれぞれHighとなり、チョッパ復調部の第1〜第4赤外線センサ31a〜31dの正転信号と反転信号の差分が、各レジスタにそれぞれ格納され、保持される。具体的には、下記の通りである。
Next, SW1A is turned ON again, the AD converted result is input to the digital filter 1_P, and the averaging process is performed together with the result held last time. After the predetermined period, the averaged result is held in the digital filter 1_P. Similarly, the result of AD conversion is input to the digital filter 1_N, and an averaging process is performed together with the result held last time. After the predetermined period, the averaged result is held in the digital filter 1_N. Based on the stored result, the difference between the two is calculated.
This operation is repeated a plurality of times. In the timing chart of FIG. 11, the process is repeated four times, and the fourth time is the data update timing.
At the data update timing, the first to fourth enable signals become High, and the difference between the normal signal and the inverted signal of the first to fourth
4回目では、上述の1)の通り、まず、正転信号がΔΣ変換回路でAD変換される。そして、デジタルフィルタ1_Pに、AD変換された結果が入力され、前回保持していた結果と合わせて平均化処理が行われ、デジタルフィルタ1_Pで保持される。同様に、デジタルフィルタ1_Nも、AD変換された結果が入力され、前回保持していた結果と合わせて平均化処理が行われて保持される。そして、チョッパ復調部で、両者の保持された結果の差分が演算される。第1のイネーブル信号により演算された結果が、第1のレジスタ33aに格納される。図11では、第1のイネーブル信号の立下りで第1のレジスタ33aに格納されて、n−1回目のデータがn回目のデータへと更新される。
同様に、第2〜第4の赤外線センサ31b〜31dについてもそれぞれ第2〜第4のレジスタ33b〜33dに格納される。これによって、データ更新タイミングにおいて、n−1回目のデータが順次、n回目のデータに更新される。
In the fourth time, as described in 1) above, first, the normal rotation signal is AD-converted by the ΔΣ conversion circuit. Then, the AD converted result is input to the digital filter 1_P, the averaging process is performed together with the result held last time, and the digital filter 1_P holds it. Similarly, the digital filter 1_N is also input with the AD converted result, and is averaged together with the previously held result and held. Then, the difference between the held results is calculated by the chopper demodulator. The result calculated by the first enable signal is stored in the
Similarly, the second to fourth
以上の通り、複数のセンサの時分割信号処理において、各センサ信号間の外乱ノイズの見え方を同等にするが可能となる。回路自体は遅い応答性であっても、センサ信号間の外乱ノイズの時間依存による差を小さくしている。
また、一例として挙げた人感検知よりも、センサからの信号が高速なモーション検知の分野において応用できる。
また、上述したセンサ信号処理回路と、複数の赤外線センサとを備える赤外線センサモジュールを実現することもできる。また、赤外線センサの個数が4個である赤外線センサモジュールを実現することもできる。
As described above, in the time division signal processing of a plurality of sensors, it is possible to make the appearance of disturbance noise between the sensor signals equal. Even if the circuit itself has a slow response, the time-dependent difference in disturbance noise between sensor signals is reduced.
Further, the present invention can be applied in the field of motion detection in which the signal from the sensor is faster than the human detection described as an example.
Further, an infrared sensor module including the above-described sensor signal processing circuit and a plurality of infrared sensors can be realized. Also, an infrared sensor module having four infrared sensors can be realized.
次に、センサ信号処理方法について説明する。
複数の赤外線センサから第1の赤外線センサの第1の出力信号を選択し、第1の出力信号を信号処理して第1の検出信号として第1の容量素子に蓄積する第1のステップと、複数の赤外線センサから第2の赤外線センサの第2の出力信号を選択し、第2の出力信号を信号処理して第2の検出信号として第2の容量素子に蓄積する第2のステップと、少なくとも第1のステップと第2のステップとを複数回繰り返した後、蓄積された第1の検出信号と第2の検出信号とをサンプリングして第1のデータ及び第2のデータとして格納するステップと、格納した第1のデータと第2のデータとの差を出力するステップとを有している。
Next, a sensor signal processing method will be described.
A first step of selecting a first output signal of the first infrared sensor from a plurality of infrared sensors, signal-processing the first output signal, and storing the first output signal as a first detection signal in the first capacitive element; A second step of selecting a second output signal of the second infrared sensor from the plurality of infrared sensors, processing the second output signal, and storing the second output signal as a second detection signal in the second capacitive element; Sampling at least the first step and the second step a plurality of times and then sampling the stored first detection signal and second detection signal and storing them as first data and second data And a step of outputting a difference between the stored first data and second data.
また、複数の赤外線センサから第3の赤外線センサの第3の出力信号を選択し、第3の出力信号を信号処理して第3の検出信号として第3の容量素子に蓄積する第3のステップと、複数の赤外線センサから第4の赤外線センサの第4の出力信号を選択し、第4の出力信号を信号処理して第4の検出信号として第4の容量素子に蓄積する第4のステップと、少なくとも第1のステップ、第2のステップ、第3のステップ、第4のステップを複数回繰り返した後、蓄積された第1の検出信号、第2の検出信号、第3の検出信号、第4の検出信号をサンプリングして第1のデータ、第2のデータ、第3のデータ、第4のデータとして格納するステップと、格納した第3のデータと第4のデータとの差を出力するステップとをさらに有している。
また、第1の赤外線センサと第2の赤外線センサとが対向して配置され、第3の赤外線センサと第4の赤外線センサとが対向して配置され、格納した第1のデータと第2のデータとの差を出力する、又は、格納した第3のデータと第4のデータとの差を出力するステップをさらに有している。
A third step of selecting a third output signal of the third infrared sensor from the plurality of infrared sensors, processing the third output signal, and storing the third output signal as a third detection signal in the third capacitive element; And a fourth step of selecting a fourth output signal of the fourth infrared sensor from the plurality of infrared sensors, subjecting the fourth output signal to signal processing, and storing the fourth output signal as a fourth detection signal in the fourth capacitive element. And at least the first step, the second step, the third step, and the fourth step are repeated a plurality of times, and then the accumulated first detection signal, second detection signal, third detection signal, Sampling the fourth detection signal and storing it as first data, second data, third data, and fourth data, and outputting a difference between the stored third data and fourth data Further comprising the steps of:
In addition, the first infrared sensor and the second infrared sensor are arranged to face each other, the third infrared sensor and the fourth infrared sensor are arranged to face each other, and the stored first data and second data are stored. The method further includes a step of outputting a difference with the data or outputting a difference between the stored third data and the fourth data.
1a,1b 第1及び第2のセンサ
2 信号処理回路
3a,3b レジスタ
4 デジタルインターフェース
7 制御回路
21a,21b 増幅回路
22a,22b AD変換器
31a〜31d 第1〜第4の赤外線センサ
32 信号処理回路
33a〜33d 第1〜第4のレジスタ
34 デジタルインターフェース部
35 選択回路
36 出力回路
37 制御回路
38 デジタルフィルタ回路
38a〜38d 第1〜第4のデジタルフィルタ
38a1_P,38a1_N〜38d1_P,38d1_N デジタルフルタ
39a〜39d,43 チョッパ復調部
41 増幅回路
42 ΔΣADC(デルタシグマAD変換回路)
411 ゲイン増幅器
412 アンチエイリアスフィルタ
413 増幅器
421 積分器
422 量子化器
423 DAC
424a〜424d 第1〜第4の遅延素子
DESCRIPTION OF
411
424a to 424d 1st to 4th delay elements
Claims (20)
該選択回路で選択された出力信号をAD変換するΔΣAD変換回路を有する信号処理回路と、
前記選択回路を時分割で制御する制御回路とを備え、
前記ΔΣ型AD変換回路は、前記赤外線センサに対応する複数の積分容量と、
前記複数の積分容量からいずれかの積分容量を選択して切り替える第1の切替部と
を備えているセンサ信号処理回路。 A selection circuit for selecting output signals from a plurality of infrared sensors;
A signal processing circuit having a ΔΣ AD conversion circuit for AD converting the output signal selected by the selection circuit;
A control circuit for controlling the selection circuit in a time-sharing manner,
The ΔΣ AD conversion circuit includes a plurality of integration capacitors corresponding to the infrared sensor,
A sensor signal processing circuit comprising: a first switching unit that selects and switches any one of the plurality of integration capacitors.
前記選択回路が複数の赤外線センサから第1の赤外線センサを選択するときは、複数の積分容量と遅延素子から第1の積分容量と第1の遅延素子とを選択して切り替え、
前記選択回路が複数の赤外線センサから第2の赤外線センサを選択するときは、複数の積分容量と遅延素子から第2の積分容量と第2の遅延素子とを選択して切り替える請求項2に記載のセンサ信号処理回路。 The first switching unit and the second switching unit are:
When the selection circuit selects the first infrared sensor from the plurality of infrared sensors, the first integration capacitor and the first delay element are selected and switched from the plurality of integration capacitors and delay elements,
3. When the selection circuit selects a second infrared sensor from a plurality of infrared sensors, the second integration capacitor and the second delay element are selected and switched from a plurality of integration capacitors and delay elements. Sensor signal processing circuit.
前記フィルタ回路は、前記ΔΣAD変換回路に合わせて、各赤外線センサからの信号を蓄積する複数のフィルタ容量と、各フィルタ容量からいずれかのフィルタ容量を選択して切り替える第3の切替部とを備えている請求項1〜6のいずれか一項に記載のセンサ信号処理回路。 The signal processing circuit further includes a filter circuit,
The filter circuit includes a plurality of filter capacitors for accumulating signals from the infrared sensors and a third switching unit for selecting and switching one of the filter capacitors in accordance with the ΔΣ AD conversion circuit. The sensor signal processing circuit according to any one of claims 1 to 6.
前記選択回路が複数の赤外線センサから第1の赤外線センサを選択するときは、複数のフィルタ容量から第1のフィルタ容量を選択して切り替え、
前記選択回路が複数の赤外線センサから第2の赤外線センサを選択するときは、複数のフィルタ容量から第2のフィルタ容量を選択して切り替える請求項7に記載のセンサ信号処理回路。 The third switching unit includes:
When the selection circuit selects a first infrared sensor from a plurality of infrared sensors, the first filter capacitance is selected from a plurality of filter capacitors and switched,
8. The sensor signal processing circuit according to claim 7, wherein when the selection circuit selects a second infrared sensor from a plurality of infrared sensors, the second filter capacitance is selected and switched from a plurality of filter capacitors.
前記制御回路は、前記複数のレジスタに格納してデータを更新するタイミングを制御する請求項1〜8のいずれか一項に記載のセンサ信号処理回路。 Corresponding to the plurality of infrared sensors, further comprising a plurality of registers for storing output signals of the ΔΣ conversion circuit,
The sensor signal processing circuit according to claim 1, wherein the control circuit controls timing for updating data stored in the plurality of registers.
該選択回路で選択された出力信号をAD変換するΔΣAD変換回路を有する信号処理回路と、
前記選択回路を時分割で制御する制御回路と、
前記複数の赤外線センサからの出力信号の極性を切り替えるチョッパ変調部とを備え、
前記ΔΣ型AD変換回路は、
前記複数の赤外線センサの正転出力信号に対応する複数の正転用積分容量と、
前記複数の赤外線センサの反転出力信号に対応する複数の反転用積分容量と、
前記複数の正転用積分容量及び前記複数の反転用積分容量からいずれかの積分容量を選択して切り替える第4の切替部と
を備えている請求項1〜9のいずれか一項に記載のセンサ信号処理回路。 A selection circuit for selecting output signals from a plurality of infrared sensors;
A signal processing circuit having a ΔΣ AD conversion circuit for AD converting the output signal selected by the selection circuit;
A control circuit for controlling the selection circuit in a time-sharing manner;
A chopper modulation unit that switches the polarity of output signals from the plurality of infrared sensors,
The ΔΣ AD converter circuit is
A plurality of normal integration capacitors corresponding to normal output signals of the plurality of infrared sensors;
A plurality of inversion integrating capacitors corresponding to the inversion output signals of the plurality of infrared sensors;
10. A sensor according to claim 1, further comprising: a fourth switching unit that selects and switches any one of the plurality of forward integration capacitors and the plurality of inversion integration capacitors. Signal processing circuit.
前記フィルタ回路は、前記ΔΣAD変換回路に合わせて、各赤外線センサからの正転信号を蓄積する複数の正転用フィルタ容量と、各赤外線センサからの反転信号を蓄積する複数の反転用フィルタ容量とを備え、各フィルタ容量からいずれかのフィルタ容量を選択して切り替える第6の切替部とを備えている請求項10又は11に記載のセンサ信号処理回路。 The signal processing circuit further includes a filter circuit,
The filter circuit includes a plurality of forward filter capacitors that accumulate forward signals from the infrared sensors and a plurality of inversion filter capacitors that accumulate inverted signals from the infrared sensors in accordance with the ΔΣ AD converter circuit. The sensor signal processing circuit according to claim 10, further comprising: a sixth switching unit that selects and switches one of the filter capacitors from each filter capacitor.
前記選択回路が複数の赤外線センサから第1の赤外線センサの信号を選択し、チョッパ変調部が正転信号とするときは、複数の積分容量と遅延素子とフィルタ容量から正転用第1の積分容量と正転用第1の遅延素子と正転用第1のフィルタ容量を選択して切り替え、
前記選択回路が複数の赤外線センサから第1の赤外線センサの信号を選択し、チョッパ変調部が反転信号とするときは、複数の積分容量と遅延素子とフィルタ容量から反転用第1の積分容量と反転用第1の遅延素子と反転用第1のフィルタ容量を選択して切り替え、
前記選択回路が複数の赤外線センサから第2の赤外線センサの信号を選択し、チョッパ変調部が正転信号とするときは、複数の積分容量と遅延素子とフィルタ容量から正転用第2の積分容量と正転用第2の遅延素子と正転用第2のフィルタ容量を選択して切り替え、
前記選択回路が複数の赤外線センサから第2の赤外線センサの信号を選択し、チョッパ変調部が反転信号とするときは、複数の積分容量と遅延素子とフィルタ容量から反転用第2の積分容量と反転用第2の遅延素子と反転用第2のフィルタ容量を選択して切り替える請求項12に記載のセンサ信号処理回路。 The fourth switching unit, the fifth switching unit, and the sixth switching unit are:
When the selection circuit selects the signal of the first infrared sensor from the plurality of infrared sensors and the chopper modulation unit uses the normal rotation signal, the first integration capacitor for forward rotation is selected from the plurality of integration capacitors, delay elements, and filter capacitors. And switching between the first delay element for normal rotation and the first filter capacitor for normal rotation,
When the selection circuit selects the signal of the first infrared sensor from the plurality of infrared sensors and the chopper modulation unit uses the inverted signal as the inverted signal, the first integration capacitor for inversion from the plurality of integration capacitors, the delay element, and the filter capacitor Select and switch the first delay element for inverting and the first filter capacitor for inverting,
When the selection circuit selects the signal of the second infrared sensor from the plurality of infrared sensors and the chopper modulation unit sets the normal rotation signal, the second integration capacitor for normal rotation is selected from the plurality of integration capacitors, delay elements, and filter capacitors. And switching between the second delay element for normal rotation and the second filter capacitor for normal rotation,
When the selection circuit selects the signal of the second infrared sensor from the plurality of infrared sensors and the chopper modulation unit uses the inverted signal as the inverted signal, the second integration capacitor for inversion from the plurality of integration capacitors, the delay element, and the filter capacitor The sensor signal processing circuit according to claim 12, wherein the inversion second delay element and the inversion second filter capacitor are selected and switched.
複数の赤外線センサから第2の赤外線センサの第2の出力信号を選択し、前記第2の出力信号を信号処理して第2の検出信号として第2の容量素子に蓄積する第2のステップと、
少なくとも前記第1のステップと前記第2のステップとを複数回繰り返した後、蓄積された前記第1の検出信号と前記第2の検出信号とをサンプリングして第1のデータ及び第2のデータとして格納するステップと、
格納した前記第1のデータと前記第2のデータとの差を出力するステップと
を有しているセンサ信号処理方法。 A first step of selecting a first output signal of a first infrared sensor from a plurality of infrared sensors, processing the first output signal, and storing the first output signal in a first capacitive element as a first detection signal; ,
A second step of selecting a second output signal of the second infrared sensor from a plurality of infrared sensors, subjecting the second output signal to signal processing, and storing the second detection signal as a second detection signal in the second capacitive element; ,
At least the first step and the second step are repeated a plurality of times, and then the accumulated first detection signal and second detection signal are sampled to obtain first data and second data. As a step to store as
A sensor signal processing method comprising: outputting a difference between the stored first data and the second data.
複数の赤外線センサから第4の赤外線センサの第4の出力信号を選択し、前記第4の出力信号を信号処理して第4の検出信号として第4の容量素子に蓄積する第4のステップと、
少なくとも前記第1のステップ、前記第2のステップ、前記第3のステップ、前記第4のステップを複数回繰り返した後、蓄積された第1の検出信号、第2の検出信号、第3の検出信号、第4の検出信号をサンプリングして第1のデータ、第2のデータ、第3のデータ、第4のデータとして格納するステップと、
格納した前記第3のデータと前記第4のデータとの差を出力するステップと、
をさらに有している請求項18に記載のセンサ信号処理方法。 A third step of selecting a third output signal of a third infrared sensor from a plurality of infrared sensors, subjecting the third output signal to signal processing, and storing the third detection signal as a third detection signal in a third capacitive element; ,
A fourth step of selecting a fourth output signal of a fourth infrared sensor from a plurality of infrared sensors, subjecting the fourth output signal to signal processing, and accumulating the fourth detection signal as a fourth detection signal in a fourth capacitive element; ,
After at least the first step, the second step, the third step, and the fourth step are repeated a plurality of times, the accumulated first detection signal, second detection signal, and third detection Sampling the signal and the fourth detection signal and storing them as first data, second data, third data, and fourth data;
Outputting a difference between the stored third data and the fourth data;
The sensor signal processing method according to claim 18, further comprising:
格納した前記第1のデータと前記第2のデータとの差を出力する、又は、格納した前記第3のデータと前記第4のデータとの差を出力するステップをさらに有している請求項18に記載のセンサ信号処理方法。 The first infrared sensor and the second infrared sensor are arranged to face each other, the third infrared sensor and the fourth infrared sensor are arranged to face each other,
The method further comprises a step of outputting a difference between the stored first data and the second data, or outputting a difference between the stored third data and the fourth data. The sensor signal processing method according to claim 18.
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