JP2018179566A - センサ出力処理装置およびセンサ出力処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】赤外線を検出するセンサの出力を処理するセンサ出力処理装置においては、消費電流を削減する。【解決手段】赤外線を検出するセンサの出力を処理するセンサ出力処理装置であって、センサが検出した赤外線の強度に応じた信号を積分する積分部と、センサの場所における温度についての情報を取得して、場所の温度が低いほど積分部による単位時間あたりの積分時間を短くするように制御する積分時間制御部と、を備えるセンサ出力処理装置を提供する。【選択図】図２

Description

本発明は、センサ出力処理装置およびセンサ出力処理方法に関する。

従来、赤外線検出器における積分時間を温度に応じて変化させることによって赤外線検出器のドリフトを調整する赤外線測定装置が知られている（例えば、特許文献１）。赤外線を利用した人感検知器において、温度に応じて増幅率および閾値を調整して検知感度を高める技術が知られている（例えば、特許文献２）。
［特許文献］
［特許文献１］ 国際公開第２００９／０８９８９７号
［特許文献２］ 特開２００９−２４４１５８号公報

赤外線を検出するセンサの出力を処理するセンサ出力処理装置においては、消費電流を削減することが望ましい。

本発明の第１の態様においては、赤外線を検出するセンサの出力を処理するセンサ出力処理装置であって、センサが検出した赤外線の強度に応じた信号を積分する積分部と、センサの場所における温度についての情報を取得して、場所の温度が低いほど積分部による単位時間あたりの積分時間を短くするように制御する積分時間制御部と、を備えるセンサ出力処理装置を提供する。

本発明の第２の態様においては、赤外線を検出するセンサの出力を処理するセンサ出力処理方法であって、センサが検出した赤外線の強度に応じた信号を積分する段階と、センサの場所における温度についての情報を取得して、場所の温度が低いほど、積分する段階における単位時間あたりの積分時間を短くするように制御する段階と、を備えるセンサ出力処理方法を提供する。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

本発明の一実施形態の赤外線検出装置１０の概要を示す。 赤外線検出装置１０の構成の一例を示す。 積分部１１０およびサンプルホールド部１２０の構成の一例を示す。 積分部１１０の出力信号波形の一例を示す。 温度に基づく積分時間の制御の一例を示す。 温度に基づく積分時間の制御の他例を示す。 積分時間、ノイズ、および消費電流の関係を示す。 温度とセンサ出力信号の関係を示す。 ノイズと対象信号との関係を示す。 温度に基づく閾値の制御の一例を示す。 本発明の一実施形態の処理装置１００におけるノイズ、出力、Ｓ／Ｎ比、および消費電流の一例を示す。 比較例における赤外線検出装置１１の構成の一例を示す。 比較例の処理装置２００におけるノイズ、出力、Ｓ／Ｎ比、および消費電流の一例を示す。 本発明の一実施形態の赤外線検出装置１０による処理内容の一例を示す。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本発明の一実施形態の赤外線検出装置１０の概要を示す。赤外線検出装置１０は、赤外線を検出する。赤外線検出装置１０は、人体から出る赤外線を検出して、検出領域内に人体が存在するか否かを判定するための人感センサであってよい。

赤外線検出装置１０は、赤外線センサ２０および処理装置１００を備える。赤外線センサ２０は、赤外線を検出するセンサである。処理装置１００は、赤外線センサ２０の出力を処理するセンサ出力処理装置である。処理装置１００は、１つの半導体チップ上に形成された集積回路であってよい。赤外線センサ２０と処理装置１００とは、一つのパッケージに内蔵されてよい。本例の赤外線検出装置１０は、表面実装型のパッケージの形態を採用しており、複数の外部端子１２ａから１２ｆを有する。但し、赤外線検出装置１０の構成は、この場合に限られない。赤外線センサ２０と、処理装置１００とは、それぞれ別のパッケージに内蔵されてもよい。

図２は、赤外線検出装置１０の構成の一例を示す。赤外線センサ２０はセンサ素子２２を備える。センサ素子２２はフォトダイオードまたはフォトトランジスタであってよい。本例では、センサ素子２２は、フォトダイオードである。センサ素子２２は、ＩｎＳｂ等の化合物半導体で形成されてよい。赤外線センサ２０は、赤外線の強度に応じた信号を生成する。具体的には、センサ素子２２は、赤外線の強度に応じて光電流Ｉを生成する。センサ素子２２の等価回路は、定電流源と抵抗とが並列に接続された回路として表されてよい。赤外線センサ２０は、背景の温度と対象物の温度の差に起因して電流を流すように構成されてよい。

本例の処理装置１００は、積分部１１０、サンプルホールド部１２０、ＡＤＣ部１３０、論理演算部１４０、温度測定部１５０、積分時間制御部１６０、および閾値制御部１７０を備える。また、処理装置１００は、比較部１８０を備えていてもよい。但し、処理装置１００が比較部１８０を備えておらず、図２に示されるとおり、比較部１８０が処理装置１００の外部に設けられていてもよい。また、処理装置１００自体が、赤外線センサ２０を備えてよい。

積分部１１０は、光電流Ｉを電圧に変換する電流電圧変換回路を有してよい。積分部１１０は、赤外線センサ２０から出力される信号である光電流Ｉを積分する。積分部１１０は、データ更新期間内において、積分と積分値のリセットを複数回にわたって繰り返してよい。サンプルホールド部１２０は、積分部１１０によって得られた積分信号をサンプルホールドする。但し、サンプルホールド部１２０は、必須の構成要素ではなく、省略されてもよい。

ＡＤＣ部１３０は、アナログ信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換器である。ＡＤＣ部１３０は、サンプルホールド部１２０によってサンプルホールドされた積分信号をデジタル信号に変換してよい。サンプルホールド部１２０が省略される場合には、ＡＤＣ部１３０は、積分部１１０によって得られた積分信号をアナログデジタル変換する。

ＡＤＣ部１３０は、インクリメンタルΔΣ型ＡＤコンバータであってよい。ΔΣ型ＡＤコンバータは、アナログ信号を本来のサンプリング周波数より高い周波数で標本化する。ΔΣ型ＡＤコンバータは、標本化された信号と、ＡＤコンバータの出力信号をデジタルアナログ信号に変換した信号との間で差分をとり、差分を積分して、比較器により比較する。ＡＤコンバータの出力信号は、デジタルフィルタにより処理される。

但し、ＡＤＣ部１３０は、インクリメンタルΔΣ型ＡＤコンバータに限られない。ＡＤＣ部１３０は、逐次比較レジスタ（Ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ Ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎ Ｒｅｇｉｓｔｅｒ）を備えるＳＡＲ型（逐次比較型）ＡＤコンバータであってよい。あるいは、ＡＤＣ部１３０は、フラッシュ型ＡＤコンバータであってよい。論理演算部１４０は、信号処理論理回路であってよい。例えば、論理演算部１４０は上記のデジタルフィルタを含む。論理演算部１４０は、複数回にわたって取得された積分値をデジタル化したデータを用いて積分値の平均を算出する機能を有してよい。

温度測定部１５０は、赤外線センサ２０の場所における温度を測定する。温度測定部１５０は、例えば、測温抵抗体、サーミスタ、熱電対、またはＩＣ温度センサである。温度測定部１５０は、温度に関係する情報として物理量を測定するものであってよい。測温抵抗体およびサーミスタは、温度に関係して変化する抵抗値を測定する。熱電対は、温度に関係して変化する熱起電力を測定する。温度測定部１５０は、センサ素子２２に隣接して配置されてよい。

本例では、処理装置１００が温度測定部１５０を内蔵している。但し、温度測定部１５０は、処理装置１００の外部に設けられてもよい。この場合には、処理装置１００は、外部の温度測定部１５０から、赤外線センサ２０の場所における温度についての情報を取得する。

積分時間制御部１６０は、赤外線センサ２０の場所における温度についての情報を取得する。積分時間制御部１６０は、取得された温度についての情報に基づいて積分部１１０における積分時間を制御する。積分時間は、積分部１１０が積分処理を実行している動作時間であってよい。積分時間制御部１６０は、温度測定部１５０から温度についての情報を取得してよい。積分時間制御部１６０は、赤外線センサ２０の場所の温度が低いほど積分部１１０による単位時間あたりの積分時間を短くするように積分部１１０を制御する。積分部１１０が単位時間あたり複数回にわたって信号の積分と積分値のリセットを繰り返す場合には、単位時間あたりの積分時間は、複数回の積分の区間を合計した時間を意味してよい。積分時間制御部１６０は、制御論理回路またはマイクロコンピュータ等により実現されてよい。

比較部１８０は、対象信号と閾値とを比較する。対象信号は、積分部１１０からの出力から得られる信号である。本例では、対象信号は、積分部１１０から出力される積分信号がサンプルホールド部１２０およびＡＤＣ部１３０を経て変換されたデジタル信号である。また、積分部１１０が、予め定められたデータ更新期間内において、複数回にわたって、赤外線の強度に応じた信号に対する積分と積分値のリセットを繰り返す場合には、対象信号は、複数回の積分信号をデジタル化した信号の平均であってもよい。但し、対象信号は、これらの場合に限られない。対象信号は、積分部１１０による出力である積分信号から得られる信号であればよい。比較部１８０は、対象信号が閾値以上の場合に、検出領域内に人体が存在すると判定してよい。

閾値制御部１７０は、赤外線センサ２０の場所における温度についての情報を取得して、取得された情報に基づいて比較部１８０に入力される閾値を制御する。閾値は、検出領域内に人体が存在するか否かを判定するための人感閾値であってよい。閾値制御部１７０は、温度測定部１５０から温度についての情報を取得してよい。閾値制御部１７０は、赤外線センサ２０の場所の温度が低いほど閾値を高くするように制御してよい。温度に応じて制御された閾値の電圧は、比較部１８０の入力端に入力される。閾値制御部１７０は、制御論理回路またはマイクロコンピュータ等により実現されてよい。

図３は、積分部１１０およびサンプルホールド部１２０の構成の一例を示す。本例の積分部１１０は、オペアンプ１１２、コンデンサ１１３、コンデンサ１１４、および入力端子１１５を備える。オペアンプ１１２の入力端と出力端の間にはコンデンサ１１３およびコンデンサ１１４が電気的に接続されてよい。オペアンプ１１２の入力端には、赤外線センサ２０のセンサ素子２２の両端が電気的に接続されてよい。センサ素子２２の両端とオペアンプ１１２の入力端には、さらに抵抗が接続されてもよい。本例のオペアンプ１１２およびコンデンサ１１３、１１４は、トランスインピーダンスアンプとして機能する。

オペアンプ１１２の入力端と出力端の間には、コンデンサ１１３（あるいはコンデンサ１１４）に並列して、積分のリセット用のスイッチが設けられてよい。積分のリセット用のスイッチは、積分時間制御部１６０の指令を受けると閉状態となり積分値をリセットする。具体的には、リセット用のスイッチは、コンデンサ１１３、１１４に蓄積された電荷を放電する。

本例のサンプルホールド部１２０は、オペアンプ１２２、コンデンサ１２３、１２４、第１スイッチ１２５、接地用コンデンサ１２６、および第２スイッチ１２７を備える。オペアンプ１２２の入力端と出力端の間には、コンデンサ１２３およびコンデンサ１２４が電気的に接続されてよい。本例では、オペアンプ１２２の入力端には、第１スイッチ１２５および第２スイッチ１２７が直列に接続されている。第１スイッチ１２５と第２スイッチ１２７との接続点は、接地用コンデンサ１２６を介して接地されてよい。

サンプリング動作のときには、第１スイッチ１２５が閉状態となり、コンデンサ１２３、１２４に充電がされる。ホールド動作のときには、第１スイッチ１２５が開状態となる。これにより積分部１１０の積分信号の変動によらず、充電された電圧が維持される。ＡＤＣ部１３０は、サンプルホールド部１２０によってサンプルホールドされた積分信号をデジタル信号に変換してよい。以上のように説明した積分部１１０およびサンプルホールド部１２０の構成は一例であって、他の構成が採用されもよい。

図４は、積分部１１０の出力電圧波形の一例を示す。縦軸は、電圧Ｖを示し、横軸は時間を示す。電圧が積分値に対応する。図４に示されるように、本例の処理装置１００は、チョッパ動作を実行している。但し、処理装置１００は、チョッパ動作を実行するものに限られない。積分部１１０は、積分時間制御部１６０からの指令による制御を受けて、積分区間での積分と、積分値のリセットとを複数回にわたって繰り返す。

積分区間では、積分信号３１が時間の一次関数として変化する。そしてリセット動作によって電圧がリセットされる。積分信号３１の頂点の電圧値３２は、サンプルホールド部１２０によってサンプルホールドされてよい。サンプルホールド部１２０およびＡＤＣ部１３０は、積分部１１０の出力である積分信号３１が頂点付近にある時間において動作してよい。

以上のように構成される本例のセンサ出力処理装置１００は取得された温度についての情報に基づいて積分部１１０における積分時間を制御する。図５は、温度に基づく積分時間の制御の一例を示す。積分部１１０が積分動作を実行しているときには、ＡＤＣ部１３０は、停止（パワーオフ）してよい。一方、ＡＤＣ部１３０が積分信号３１をＡＤ変換するときには、積分部１１０はリセット中である。

図５に示される例ではデータ更新期間が１００ｍ秒である。１回あたりの積分動作およびＡＤ変換の動作の時間は、１ｍ秒以下の時間に定められてよい。本例では、データ更新期間において、積分部１１０は、積分と積分値のリセットとを定められた回数にわたって繰り返す。積分時間制御部１６０は、赤外線センサ２０の場所の温度が低いほど、データ更新期間あたりの積分と積分の値のリセットとを繰り返す回数が少なくなるように制御する。一回あたりの積分区間は同じ時間であるので、繰返し回数が少なくなると、単位時間（たとえばデータ更新期間）あたりの複数回の積分の区間を合計した積分時間が短くなる。

図５に示される例では、赤外線センサ２０の場所の温度が３０℃以上の高温である場合には、積分と積分値のリセットとの繰返し回数がＮ回である。積分時間制御部１６０は、赤外線センサ２０の場所の温度が低くなるにつれて、繰返し回数を少なくする。この結果、赤外線センサ２０の場所の温度が低くなるにつれて、積分部１１０が動作を休止する時間を長くすることができる。したがって、積分時間制御部１６０は、積分部１１０における消費電流を軽減することができる。

図５では、データ更新期間の最後の期間において、休止時間をまとめて表示している。但し、積分時間制御部１６０による制御は、この場合に限られず、積分と積分値のリセットを繰り返す各回において休止時間を設けてもよい。

図６は、温度に基づく積分時間の制御の他例を示す。本例では、赤外線センサ２０の場所の温度が低いほど、一回あたりの積分区間の時間が短くなる。データ更新期間あたりの積分と積分の値のリセットとを繰り返す回数は変化しない。但し、積分区間の時間が短くなるので、積分信号３１の頂点の電圧値３２が小さくなる。したがって、比較部１８０において用いられる閾値を、積分区間の時間の短縮に連動して小さくする必要がある。積分区間の時間と閾値との関係は、ルックアップテーブルまたは換算式として記憶部に予め記憶してよい。閾値制御部１７０はルックアップテーブル等を参照して、積分区間の時間の短縮に連動して閾値が小さくなるように閾値を決定してよい。あるいは、積分区間の時間の短縮に連動して閾値が小さくなるように閾値を決定する代わりに、最終出力ゲインが一定になるように論理演算部１４０において、積分区間の時間の短縮に連動して信号を増幅してもよい。

図６に示される制御によっても、温度が低くなるにつれて単位時間（たとえばデータ更新期間）あたりの複数回の積分の区間を合計した積分時間を短縮することができる。積分時間が短縮されると、積分部１１０が動作を休止する時間を長くすることができる。したがって、積分部１１０における消費電流を軽減することができる。

図７は、積分時間、ノイズ、および消費電流の関係を示す。図７の横軸は、単位時間あたりの複数回の積分の区間を合計した積分時間を示す。本例におけるノイズは、周波数依存のないノイズである。ノイズは、サーマルノイズ（熱雑音）等であってよい。ノイズは、積分時間の正の平方根に反比例する。消費電流は、積分時間に比例する。積分時間が長くなるにしたがって、ノイズが小さくなる一方、消費電流は大きくなる。積分時間が短くなるにしたがって、ノイズは大きくなる一方、消費電流は小さくなる。したがって、消費電流とノイズとはトレードオフの関係になる。

赤外線センサ２０の出力信号がノイズに埋もれると、赤外線検出装置１０は、検出領域内における人体を検出することができない。すなわち、信号雑音比（Ｓ／Ｎ比：信号（Ｓ）／ノイズ（Ｎ））が小さくなると、赤外線検出装置１０は、検出領域内における人体を検出することができない。したがって、処理装置１００は、ノイズを、赤外線センサ２０の出力と区別可能なレベルに抑える必要がある。具体的には、本例の処理装置１００は、積分時間を長くしてノイズを小さくする。赤外線センサ２０の出力信号が大きくなると、必ずしも積分時間を長くしなくても所望の信号雑音比の条件を満足する。

赤外線センサ２０の出力信号が大きくなるほど、許容されるノイズのスペック（ノイズ仕様）を大きくすることができる。許容されるノイズ仕様をＮｓｐｅｃとし、予め定められた積分区間（積分時間）を１回実行した場合のノイズをＮ１とすると、フリッカノイズが無視できる場合またはチョッパ動作等により、フリッカノイズの周波数依存性を無視できる場合、ノイズ仕様Ｎｓｐｅｃを満たすために必要最低限の積分回数ｎｕｍは、以下の式で与えられる。本例では、Ｎ１は温度によらずに一定であると仮定する。

図８は、温度とセンサ出力信号の関係を示す。横軸は、赤外線センサ２０の場所の温度を示す。縦軸は、赤外線センサ２０の出力信号を示す。図８は、人体からの赤外線を検出する場合を示している。赤外線センサ２０は、赤外線センサ２０自体の温度と検出対象物の温度差が大きいほど、出力信号が大きくなる。対象物が人体などの恒温動物である場合には、対象物の温度は、場所の温度への依存が他の対象物に比べて小さい。

一方、赤外線センサ２０の温度は、赤外線センサ２０の場所の温度と同じ温度となる。したがって、気温が高くなり人体の温度に近づくほど赤外線センサ２０からの出力信号（Ｓ）が小さくなる。人感センサとして使用する場合における赤外線センサ２０の使用想定温度（推奨温度）は、０℃以上３５℃以下であってよい。

赤外線センサ２０の場所の温度が低くなるにしたがって、赤外線センサ２０の出力信号（Ｓ）が大きくなるため、許容されるノイズ仕様Ｎｓｐｅｃを大きくすることができる。温度とノイズ仕様Ｎｓｐｅｃは、比例関係を有してよい。上記の数１において、ノイズ仕様Ｎｓｐｅｃが大きくなるにつれて、ノイズ仕様Ｎｓｐｅｃを満たすために必要最低限の積分回数ｎｕｍ、すなわち、データ更新期間あたりの積分と積分値のリセットとの繰返し回数を少なくすることができる。したがって、積分時間制御部１６０は、赤外線センサ２０の場所の温度が低いほど、積分部１１０による単位時間（たとえばデータ更新期間）あたりの複数回の積分の区間を合計した積分時間を短くするように制御する。図７において説明したとおり、積分時間が短くなるにつれて、積分部１１０の消費電流を小さくすることができる。

本例によれば、赤外線センサ２０の場所の温度が低くなるにしたがって、ノイズが大きくなることを許容する。ノイズが大きくなることを許容することで消費電流の削減が図られる。赤外線センサ２０の場所の温度が低くなった場合に、ノイズが大きくなっても、赤外線センサ２０の出力信号（Ｓ）も大きくなることから、Ｓ／Ｎ比を予め定められた範囲に維持することができる。

図９は、ノイズと対象信号の関係を示す。対象信号は、積分部１１０からの出力から得られる信号である。図９は、検出領域に人体が存在しない非検知状態から人体が存在する検知状態に変化するときの対象信号を示している。上述したとおり、赤外線センサ２０の場所の温度が低くなるにつれて、本例の赤外線センサ２０の特性に起因して赤外線センサ２０の出力信号（Ｓ）が大きくなり、対象信号も大きくなる。さらに、本例では、積分時間制御部１６０が、赤外線センサ２０の場所の温度が低くなるにしたがって、積分時間が短くなるように制御する。したがって、本例の処理装置１００は、温度が低くなるにしたがって、ノイズが大きくなることを許容する。

本例の処理装置１００は、温度が低くなるにしたがって、ノイズが大きくなることを許容することに起因する誤検知の発生を未然に防止する。検出領域内に人体が存在しないのにもかかわらず、対象信号が閾値を超える場合に誤検知が生じ得る。この点、本例の閾値制御部１７０は、誤検知を防ぐために、赤外線センサ２０の場所における温度が低いほど閾値を高くするように制御する。

図１０は、温度に基づく閾値の制御の一例を示す。赤外線センサ２０の場所の温度によらず一定の閾値が用いられると、温度が低くなった場合に、検出領域内に人体が存在しないのにもかかわらず、対象信号が閾値を超える可能性がある。一方、本例の処理装置１００において、閾値制御部１７０は、赤外線センサ２０の場所の温度が低いほど閾値を高くするように制御する。これにより、温度が低くなるにしたがってノイズが大きくなることに起因する影響を軽減することができる。また、温度が低くなるにしたがって、対象信号も大きくなるので、閾値を高くしても十分に人体の検知が可能である。

図１１は、本発明の一実施形態の処理装置１００におけるノイズ（Ｎ）、出力（Ｓ）、Ｓ／Ｎ比、および消費電流の一例を示す。本例では、図１１の左上欄に示されるとおり、赤外線センサ２０の場所の温度が低くなるにしたがって、赤外線センサ２０の出力信号（Ｓ）が大きくなる。図１１の右上欄に示されるとおり、赤外線センサ２０の場所の温度が低くなるにしたがって、赤外線センサ２０の出力信号（Ｓ）が大きくなるため、積分時間制御部１６０は、ノイズが大きくなることを許容する。本発明の一実施形態の処理装置１００では、必ずしも最終出力ゲインを変える必要はない。

積分時間制御部１６０は、赤外線センサ２０の場所の温度が低いほど、積分時間が短くなるように制御する。積分時間が短くなるとノイズが大きくなる。積分時間制御部１６０は、Ｓ／Ｎ比が予め定められた範囲内に収まるようにノイズを抑えてよい。例えば、積分時間制御部１６０は、Ｓ／Ｎ比が一定となるように積分時間を制御する。積分時間制御部１６０が、赤外線センサ２０の場所の温度が低くなるほど積分時間を短くするように制御するので、積分部１１０での消費電流が少なくなる。

図１２は、比較例における赤外線検出装置１１の構成の一例を示す。赤外線検出装置１１は、赤外線センサ２０および処理装置２００を備える。処理装置２００は、赤外線センサ２０の出力を処理するセンサ出力処理装置である。処理装置２００は、積分部２１０、サンプルホールド部２２０、ＡＤＣ部２３０、論理演算部２４０、積分時間制御部２６０、および閾値制御部２７０を備えてよい。処理装置２００においては、赤外線センサ２０の場所の温度に応じて積分部２１０の積分時間が変化しない。また、赤外線センサ２０の場所の温度に応じて閾値が変化しない。以上の点を除いて、比較例の処理装置２００は、上記の実施形態の処理装置１００と同様である。したがって、繰り返しの説明を省略する。

図１３は、比較例の処理装置２００におけるノイズ（Ｎ）、出力（Ｓ）、Ｓ／Ｎ比、および消費電流の一例を示す。図１３の左上欄に示されるとおり、赤外線センサ２０の場所の温度が低くなるにしたがって、赤外線センサ２０の出力信号（Ｓ）が大きくなる。しかしながら、比較例において積分時間制御部２６０は、赤外線センサ２０の場所の温度に応じて積分時間を変化させない。積分時間が変化しないため、温度が低くなってもノイズは大きくならない。すなわち、積分時間制御部２６０は、赤外線センサ２０の場所の温度が低くなるにしたがって、ノイズが大きくなることを許容しない。

比較例の処理装置２００においては、上記の式１において、許容されるノイズのスペック（ノイズ仕様）Ｎｓｐｅｃが、特定の温度のときの赤外線センサ２０の出力信号（Ｓ）から決定されている。例えば、３０℃のときに人体を検知した場合の赤外線センサ２０の出力信号によって一律にノイズ仕様Ｎｓｐｅｃが決定されている。比較例の処理装置２００は、温度に応じてノイズ仕様Ｎｓｐｅｃを変化させない。処理装置２００は、温度が低くなって、赤外線センサ２０の出力である信号（Ｓ）が大きくなっても、積分時間を短くせずにノイズを一定に保つ。したがって、温度が低くなるにつれて、Ｓ／Ｎ比が高くなる。しかしながら、温度が低くなっても、積分時間を短くしないため、消費電流は軽減されない。

本発明の一実施形態の処理装置１００は、比較例の処理装置２００と異なり、赤外線センサ２０が検出した赤外線の強度に応じた信号を積分する積分時間を温度に応じて変動させる。したがって、比較例の処理装置２００のように、温度３０℃における赤外線センサ２０の出力である信号に基づいて積分時間を決定した上で温度に応じて積分時間を変動させない構成に比べて、赤外線センサ２０の場所の温度が低くなるにつれて消費電流の軽減効果が得られる。特に、赤外線検出装置１０の使用される頻度が高い温度領域において、消費電流が軽減される。

本発明の一実施形態の処理装置１００によれば、Ｓ／Ｎ比は、予め定められた範囲に維持される。また、人感センサに応用した場合であっても、閾値制御部１７０が、赤外線センサ２０の場所の温度が低いほど閾値を高くするように制御するので、誤検知の頻度を減らすことができる。

図１４は、本発明の一実施形態の赤外線検出装置１０による処理内容の一例を示す。図１４は、赤外線を検出するセンサの出力を処理するセンサ出力処理方法を説明する。赤外線センサ２０が、赤外線を検出する。赤外線の強度に応じて光電流Ｉを生成する（ステップＳ１０１）。赤外線センサ２０は、背景の温度と対象物の温度の差に起因して電流を流すように構成されてよい。

積分時間制御部１６０は、積分部１１０における繰返し回数の初期値を取得する（ステップＳ１０２）。繰返し回数は、データ更新期間において積分と積分値のリセットとを繰り返す数である。繰返し回数の初期値は、メモリ等の記憶部に予め記憶されていてもよい。また、積分時間制御部１６０は、赤外線センサ２０の場所の温度についての情報に基づいて、繰返し回数の初期値について決定してもよい。

閾値制御部１７０は、比較部１８０に入力される閾値の初期値を取得する（ステップＳ１０３）。閾値の初期値は、メモリ等の記憶部に予め記憶されていてもよい。また、閾値制御部１７０は、赤外線センサ２０の場所の温度の情報に基づいて閾値の初期値を決定してよい。ステップＳ１０２とステップＳ１０３の順序は、この場合に限定されない。ステップＳ１０２とステップＳ１０３の処理は、並行して実行されてもよい。

積分部１１０は、赤外線センサ２０から出力される信号である光電流Ｉを積分する（ステップＳ１０４）。ステップＳ１０４は、赤外線センサ２０が検出した赤外線の強度に応じた信号を積分する積分段階に相当する。積分部１１０は、入力された光電流Ｉを電圧に変換して積分信号３１を出力する。サンプルホールド部１２０は、積分信号３１の頂点の電圧値３２をサンプリングする（ステップＳ１０５）。ＡＤＣ部１３０は、サンプルホールド部１２０によってサンプルホールドされた積分信号３１をデジタル信号に変換してよい（ステップＳ１０６）。但し、ステップＳ１０５の処理は、省略されてもよい。

積分部１１０は、積分時間制御部１６０によって決定された繰返し回数にわたって、データ更新期間において積分と積分値のリセットとを繰り返す。具体的には、積分と積分値のリセットを実行した回数が繰返し回数まで達していない場合は（ステップＳ１０７：ＮＯ）、処理がステップＳ１０４に戻る。積分部１１０が、積分と積分値のリセットを繰返し回数にわたって実行すると（ステップＳ１０７：ＹＥＳ）、論理演算部１４０は、繰返し回数にわたって実行した積分値の平均を算出してよい（ステップＳ１０８）。本例の処理装置１００は、算出された平均を対象信号として用いる。但し、対象信号は、算出された平均に限定されない。対象信号は、積分部１１０による出力である積分信号３１から得られる信号であってよい。

比較部１８０は、対象信号を閾値と比較する。対象信号が閾値以上である場合には（ステップＳ１０９：ＹＥＳ）、比較部１８０は、検出領域内に人体が存在すると判定してよい（ステップＳ１１０）。対象信号が閾値未満である場合には（ステップＳ１０９：ＮＯ）、検出領域内に人体が存在すると判定しない。

温度測定部１５０は、赤外線センサ２０の場所における温度を測定する（ステップＳ１１１）。積分時間制御部１６０は、温度測定部１５０によって測定された温度についての情報に基づいて、次のデータ更新期間内において積分部１１０によって積分と積分の値のリセットとを繰り返す新たな回数を決定する（ステップＳ１１２）。積分時間制御部１６０は、赤外線センサ２０の場所における温度が低いほど、繰返し回数を少なくしてよい。繰返し回数が少なくなると、単位時間（たとえばデータ更新期間）あたりの複数回の積分区間を合計した積分時間が短くなる。ステップＳ１１２の処理は、赤外線センサ２０の場所における温度についての情報を取得して、温度が低いほど積分段階（ステップＳ１０４）における単位時間あたりの積分時間を短くするように制御する段階に対応する。

閾値制御部１７０は、温度測定部１５０によって測定された温度についての情報に基づいて、次のデータ更新期間内において比較部が用いる新たな閾値を決定する（ステップＳ１１３）。ステップＳ１１３の処理は、赤外線センサ２０の場所における温度についての情報を取得して、温度が低いほど閾値を高くするように制御する段階に対応する。温度測定の段階（ステップＳ１１１）、繰返し回数の決定段階（ステップＳ１１２）および閾値の決定段階（ステップＳ１１３）は、積分と積分値のリセットとを繰り返す段階（ステップＳ１０４からステップＳ１０６）よりも前に実行されてもよく、並行して実行されてもよい。

処理は、ステップＳ１０４に戻り、次のデータ更新期間が始まる。処理装置１００は、温度測定部１５０によって測定された温度についての情報に基づいて積分時間制御部１６０および閾値制御部１７０によって決定された繰返し回数および閾値を用いて、ステップＳ１０４以下の処理を実行する。ステップＳ１０４において積分部１１０による積分時間は、赤外線センサ２０の場所における温度が低いほど短くなる。ステップＳ１０９において比較部１８０が対象信号と比較する閾値は、赤外線センサ２０の場所における温度が低いほど高くなる。

したがって、本例によれば、赤外線センサ２０の場所の温度が低いほど積分段階における積分時間を短くする。したがって、消費電流の削減が図られる。赤外線センサ２０の場所の温度が低くなった場合に、ノイズが大きくなっても、赤外線センサ２０の出力信号（Ｓ）も大きくなることから、Ｓ／Ｎ比を予め定められた範囲に維持することができる。

以上の説明では、閾値制御部１７０が比較部１８０に入力される閾値を制御する場合を説明したが、処理装置１００は、この場合に限られない。ノイズと閾値との関係によっては、閾値制御部１７０による閾値に対する制御が不要な場合もある。この場合には、閾値制御部１７０は省略される。

処理装置１００は、赤外線センサ２０が検出した赤外線の強度に応じた信号を積分する積分部１１０と、赤外線センサ２０の場所の温度が低いほど積分部１１０による単位時間あたりの積分時間を短くするように制御する積分時間制御部１６０を有する限り、上述した構成に限定されず、種々の回路構成の追加および省略が可能である。また、積分部１１０は、赤外線センサ２０からの信号を積分処理するものである限り、回路構成が限定されない。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順序で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０・・赤外線検出装置、１１・・赤外線検出装置、１２・・外部端子、２０・・赤外線センサ、２２・・センサ素子、３１・・積分信号、３２・・電圧値、１００・・処理装置、１１０・・積分部、１１２・・オペアンプ、１１３・・コンデンサ、１１４・・コンデンサ、１１５・・入力端子、１２０・・サンプルホールド部、１２２・・オペアンプ、１２３・・コンデンサ、１２４・・コンデンサ、１２５・・第１スイッチ、１２６・・接地用コンデンサ、１２７・・第２スイッチ、１３０・・ＡＤＣ部、１４０・・論理演算部、１５０・・温度測定部、１６０・・積分時間制御部、１７０・・閾値制御部、１８０・・比較部、２００・・処理装置、２１０・・積分部、２２０・・サンプルホールド部、２３０・・ＡＤＣ部、２４０・・論理演算部、２６０・・積分時間制御部、２７０・・閾値制御部

Claims (7)

1. 赤外線を検出するセンサの出力を処理するセンサ出力処理装置であって、
   前記センサが検出した前記赤外線の強度に応じた信号を積分する積分部と、
   前記センサの場所における温度についての情報を取得して、前記場所の前記温度が低いほど前記積分部による単位時間あたりの積分時間を短くするように制御する積分時間制御部と、
   を備えるセンサ出力処理装置。
2. 前記積分部からの出力信号から得られる対象信号を閾値と比較する比較部と、
   前記場所における温度が低いほど前記閾値を高くするように制御する閾値制御部と、を更に有する
   請求項１に記載のセンサ出力処理装置。
3. 前記場所の前記温度を測定する温度測定部を更に備える、
   請求項２に記載のセンサ出力処理装置。
4. 前記比較部は、前記対象信号が前記閾値以上の場合に、検出領域内に人体が存在すると判定する
   請求項２または３に記載のセンサ出力処理装置。
5. 予め定められたデータ更新期間内において、
   前記積分部は、複数回にわたって、前記赤外線の強度に応じた前記信号の積分と前記積分の値のリセットとを繰り返し、前記対象信号は、前記複数回にわたる前記信号の前記積分から得られ、
   前記比較部は、前記対象信号を前記閾値と比較し、
   前記温度測定部は、前記場所の前記温度を測定し、
   前記積分時間制御部は、前記温度測定部によって測定された前記場所の前記温度についての前記情報に基づいて、次のデータ更新期間内において前記積分部によって前記積分と前記積分の値のリセットとを繰り返す新たな回数を決定し、
   前記閾値制御部は、前記温度測定部によって測定された前記場所の前記温度についての前記情報に基づいて、次のデータ更新期間内において前記比較部が用いる新たな閾値を決定する
   請求項３に記載のセンサ出力処理装置。
6. 前記赤外線を検出する前記センサを更に備える
   請求項１から５の何れか１項に記載のセンサ出力処理装置。
7. 赤外線を検出するセンサの出力を処理するセンサ出力処理方法であって、
   前記センサが検出した前記赤外線の強度に応じた信号を積分する段階と、
   前記センサの場所における温度についての情報を取得して、前記場所の前記温度が低いほど、前記積分する段階における単位時間あたりの積分時間を短くするように制御する段階と、
   を備えるセンサ出力処理方法。

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