JP3013269B2 - 赤外線検知回路 - Google Patents
赤外線検知回路Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は赤外線検知回路に関する
ものであり、例えば、人体から輻射される赤外線エネル
ギーを検出して人体の移動や存在を検知したり、室内の
輻射エネルギーや室温を検出して空調制御を行うために
利用されるものである。
ものであり、例えば、人体から輻射される赤外線エネル
ギーを検出して人体の移動や存在を検知したり、室内の
輻射エネルギーや室温を検出して空調制御を行うために
利用されるものである。
【０００２】
【従来の技術】図３に従来の赤外線検知回路を示す。図
中、Ｒｔは赤外線感応抵抗体である。これは、温度変化
によって、自身の抵抗値を変化させる抵抗体（例えばサ
ーミスタ）よりなる。Ｒｉｎは入力抵抗である。これ
は、赤外線感応抵抗体Ｒｔの抵抗値変化を電圧変化に変
換するための抵抗である。Ｅは直流電源であり、その直
流電圧を赤外線感応抵抗体Ｒｔと入力抵抗Ｒｉｎにより
分圧することにより、赤外線感応抵抗体Ｒｔの抵抗値変
化を入力電圧Ｖｉｎの変化に変換するものである。入力
電圧Ｖｉｎは、交流増幅器１と直流増幅器２に入力され
て、交流成分と直流成分をそれぞれ増幅される。以上の
信号処理を式で示すと、Ｖｉｎ＝Ｅ×Ｒｉｎ／（Ｒｉｎ
＋Ｒｔ）となる。
中、Ｒｔは赤外線感応抵抗体である。これは、温度変化
によって、自身の抵抗値を変化させる抵抗体（例えばサ
ーミスタ）よりなる。Ｒｉｎは入力抵抗である。これ
は、赤外線感応抵抗体Ｒｔの抵抗値変化を電圧変化に変
換するための抵抗である。Ｅは直流電源であり、その直
流電圧を赤外線感応抵抗体Ｒｔと入力抵抗Ｒｉｎにより
分圧することにより、赤外線感応抵抗体Ｒｔの抵抗値変
化を入力電圧Ｖｉｎの変化に変換するものである。入力
電圧Ｖｉｎは、交流増幅器１と直流増幅器２に入力され
て、交流成分と直流成分をそれぞれ増幅される。以上の
信号処理を式で示すと、Ｖｉｎ＝Ｅ×Ｒｉｎ／（Ｒｉｎ
＋Ｒｔ）となる。
【０００３】図４に赤外線感応抵抗体Ｒｔの代表的な抵
抗値−温度特性を示す。図中、縦軸は抵抗体Ｒｔの抵抗
値（Ω）であり、対数で表記されている。横軸は抵抗体
Ｒｔの温度（℃）である。抵抗体Ｒｔの熱容量を極力小
さく、熱抵抗を極力大きくすることによって、僅かな輻
射熱（赤外線）においても、抵抗体自身の温度が上昇
し、抵抗値の変化を起こすことが可能となる。
抗値−温度特性を示す。図中、縦軸は抵抗体Ｒｔの抵抗
値（Ω）であり、対数で表記されている。横軸は抵抗体
Ｒｔの温度（℃）である。抵抗体Ｒｔの熱容量を極力小
さく、熱抵抗を極力大きくすることによって、僅かな輻
射熱（赤外線）においても、抵抗体自身の温度が上昇
し、抵抗値の変化を起こすことが可能となる。
【０００４】この赤外線検知回路を人体の移動検知に応
用した場合の構成を図５に示す。図において、Ｌは光学
系であり、例えば、凸レンズや凹面鏡よりなる。Ｆは検
知視野であり、光学系Ｌを介して抵抗体Ｒｔを投影した
大きさを有する。この検知視野Ｆ内に赤外線輻射体（例
えば人間Ｍ）が侵入すると、その赤外線が光学系Ｌを介
して抵抗体Ｒｔに受光され、赤外線による輻射熱によっ
て、抵抗体Ｒｔの温度が上昇する。そして、抵抗体Ｒｔ
と入力抵抗Ｒｉｎにより直流電源Ｅの電圧を分圧して得
られた入力電圧Ｖｉｎを交流増幅器１により増幅するこ
とにより、入力電圧Ｖｉｎの変化として人体の移動検知
を行うことが可能となる。
用した場合の構成を図５に示す。図において、Ｌは光学
系であり、例えば、凸レンズや凹面鏡よりなる。Ｆは検
知視野であり、光学系Ｌを介して抵抗体Ｒｔを投影した
大きさを有する。この検知視野Ｆ内に赤外線輻射体（例
えば人間Ｍ）が侵入すると、その赤外線が光学系Ｌを介
して抵抗体Ｒｔに受光され、赤外線による輻射熱によっ
て、抵抗体Ｒｔの温度が上昇する。そして、抵抗体Ｒｔ
と入力抵抗Ｒｉｎにより直流電源Ｅの電圧を分圧して得
られた入力電圧Ｖｉｎを交流増幅器１により増幅するこ
とにより、入力電圧Ｖｉｎの変化として人体の移動検知
を行うことが可能となる。
【０００５】ここで、赤外線輻射体（例えば人間Ｍ）が
検知視野Ｆを横切って移動する場合の各部の波形を図６
に示す。図において、（ａ）は検知視野Ｆ内を赤外線輻
射エネルギーを有する人間Ｍが通過する場合の視野内輻
射エネルギーの変化である。（ｂ）はその人間Ｍからの
輻射熱によって、赤外線感応抵抗体Ｒｔに引き起こされ
る抵抗値の変化である。（ｃ）は赤外線感応抵抗体Ｒｔ
に引き起こされる抵抗値の変化による交流増幅器１への
入力電圧Ｖｉｎの変化である。（ｄ）はその入力電圧Ｖ
ｉｎの変化を交流増幅した場合の出力電圧Ｖ１の変化で
ある。
検知視野Ｆを横切って移動する場合の各部の波形を図６
に示す。図において、（ａ）は検知視野Ｆ内を赤外線輻
射エネルギーを有する人間Ｍが通過する場合の視野内輻
射エネルギーの変化である。（ｂ）はその人間Ｍからの
輻射熱によって、赤外線感応抵抗体Ｒｔに引き起こされ
る抵抗値の変化である。（ｃ）は赤外線感応抵抗体Ｒｔ
に引き起こされる抵抗値の変化による交流増幅器１への
入力電圧Ｖｉｎの変化である。（ｄ）はその入力電圧Ｖ
ｉｎの変化を交流増幅した場合の出力電圧Ｖ１の変化で
ある。
【０００６】以上のように、赤外線検知回路を人体の移
動検知に応用する場合、検知視野Ｆ内を赤外線輻射エネ
ルギーを有する人間Ｍが通過することによって、赤外線
感応抵抗体Ｒｔの抵抗値が変化し、その抵抗値の変化を
電圧値の変化として交流増幅することにより、人間Ｍの
移動を検知することが可能である。
動検知に応用する場合、検知視野Ｆ内を赤外線輻射エネ
ルギーを有する人間Ｍが通過することによって、赤外線
感応抵抗体Ｒｔの抵抗値が変化し、その抵抗値の変化を
電圧値の変化として交流増幅することにより、人間Ｍの
移動を検知することが可能である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の赤
外線検知回路においては、周囲温度によって赤外線感応
抵抗体Ｒｔの抵抗値が大きく変化するため、温度によっ
て感度が変化するという問題点があった。つまり、検出
された入力電圧Ｖｉｎの赤外線感応抵抗体Ｒｔの微小変
位ｄＲｔに対する変化ｄＶｉｎは、 Ｖｉｎ＝Ｅ×Ｒｉｎ／（Ｒｉｎ＋Ｒｔ）より、 ｄＶｉｎ／ｄＲｔ＝−Ｅ×Ｒｉｎ／（Ｒｉｎ＋Ｒｔ） 故に、ｄＶｉｎ＝−Ｅ×Ｒｉｎ×ｄＲｔ／（Ｒｉｎ＋Ｒ
ｔ） 上式について、Ｒｔ＝１００〜１０ＫΩ、Ｒｉｎ＝１Ｋ
Ω、Ｅ＝１０Ｖ、ｄＲｔ（％）＝１％とする。ただし、
ｄＲｔ（％）は各温度における抵抗値に対する変化分の
％で定義される。したがって、抵抗値の変化量（Ω）は
各温度で変化する。
外線検知回路においては、周囲温度によって赤外線感応
抵抗体Ｒｔの抵抗値が大きく変化するため、温度によっ
て感度が変化するという問題点があった。つまり、検出
された入力電圧Ｖｉｎの赤外線感応抵抗体Ｒｔの微小変
位ｄＲｔに対する変化ｄＶｉｎは、 Ｖｉｎ＝Ｅ×Ｒｉｎ／（Ｒｉｎ＋Ｒｔ）より、 ｄＶｉｎ／ｄＲｔ＝−Ｅ×Ｒｉｎ／（Ｒｉｎ＋Ｒｔ） 故に、ｄＶｉｎ＝−Ｅ×Ｒｉｎ×ｄＲｔ／（Ｒｉｎ＋Ｒ
ｔ） 上式について、Ｒｔ＝１００〜１０ＫΩ、Ｒｉｎ＝１Ｋ
Ω、Ｅ＝１０Ｖ、ｄＲｔ（％）＝１％とする。ただし、
ｄＲｔ（％）は各温度における抵抗値に対する変化分の
％で定義される。したがって、抵抗値の変化量（Ω）は
各温度で変化する。
【０００８】以上の条件において、ｄＶｉｎを計算した
結果を図７に示す。図においては、ＲｔをＲｉｎで割っ
て、横軸を正規化している。図から明らかなように、ｄ
ＶｉｎはＲｔ＝Ｒｉｎにおいて最大値を示し、Ｒｔ≠Ｒ
ｉｎにおいては、感度が低下していることが分かる。
結果を図７に示す。図においては、ＲｔをＲｉｎで割っ
て、横軸を正規化している。図から明らかなように、ｄ
ＶｉｎはＲｔ＝Ｒｉｎにおいて最大値を示し、Ｒｔ≠Ｒ
ｉｎにおいては、感度が低下していることが分かる。
【０００９】また、上記の従来例では、検出された入力
電圧Ｖｉｎに周囲温度と輻射熱による情報が混在してお
り、輻射熱だけ又は周囲温度だけの情報を取り出すこと
が困難である。なぜなら、検出電圧Ｖｉｎは輻射熱量と
周囲温度のどちらによっても変化するからである。ただ
し、図５に示すように、検出された入力電圧Ｖｉｎを交
流増幅すれば、一般に周囲温度変化は非常に緩慢である
ため、交流増幅器１の出力電圧Ｖ１には現れず、輻射熱
による情報のみを取り出すことができる。通常、この輻
射熱情報の変化分検知によって、人体の移動検知が行わ
れているが、上記の理由により輻射熱の直流情報のみを
取り出すことは困難であり、人体の存在検知を困難にし
ていた。
電圧Ｖｉｎに周囲温度と輻射熱による情報が混在してお
り、輻射熱だけ又は周囲温度だけの情報を取り出すこと
が困難である。なぜなら、検出電圧Ｖｉｎは輻射熱量と
周囲温度のどちらによっても変化するからである。ただ
し、図５に示すように、検出された入力電圧Ｖｉｎを交
流増幅すれば、一般に周囲温度変化は非常に緩慢である
ため、交流増幅器１の出力電圧Ｖ１には現れず、輻射熱
による情報のみを取り出すことができる。通常、この輻
射熱情報の変化分検知によって、人体の移動検知が行わ
れているが、上記の理由により輻射熱の直流情報のみを
取り出すことは困難であり、人体の存在検知を困難にし
ていた。
【００１０】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、周囲温度によって
感度が変化することを防止できる赤外線検知回路を提供
することにある。また、本発明の他の目的とするところ
は、周囲温度と輻射熱の情報を個別に検出可能な赤外線
検知回路を提供することにある。
のであり、その目的とするところは、周囲温度によって
感度が変化することを防止できる赤外線検知回路を提供
することにある。また、本発明の他の目的とするところ
は、周囲温度と輻射熱の情報を個別に検出可能な赤外線
検知回路を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の赤外線検
知回路にあっては、上記の課題を解決するために、図１
に示すように、赤外線の輻射エネルギーと周囲温度に感
応する赤外線感応抵抗体Ｒｔと、前記赤外線感応抵抗体
Ｒｔと略同一の温度−抵抗特性で周囲温度の変化に感応
する基準感熱抵抗体Ｒｒｅｆと、前記赤外線感応抵抗体
Ｒｔと前記基準感熱抵抗体Ｒｒｅｆの直列回路に電流を
流すための直流電流源Ｉｓと、前記直列回路に得られる
第１の電圧Ｖｉｎを交流増幅する交流増幅器１と、前記
基準感熱抵抗体Ｒｒｅｆに得られる第２の電圧Ｖｒｅｆ
を２倍に増幅する直流増幅器２と、前記直流増幅器２の
出力電圧Ｖ３＝２×Ｖｒｅｆと第１の電圧Ｖｉｎの差分
を増幅する直流差動増幅器３とを備え、前記交流増幅器
１の出力Ｖ１を赤外線の輻射エネルギーの変化分の検知
出力とし、前記直流増幅器２の出力Ｖ３を周囲温度の検
知出力とし、前記直流差動増幅器３の出力Ｖ２を赤外線
の輻射エネルギーの絶対値の検知出力としたことを特徴
とするものである。
知回路にあっては、上記の課題を解決するために、図１
に示すように、赤外線の輻射エネルギーと周囲温度に感
応する赤外線感応抵抗体Ｒｔと、前記赤外線感応抵抗体
Ｒｔと略同一の温度−抵抗特性で周囲温度の変化に感応
する基準感熱抵抗体Ｒｒｅｆと、前記赤外線感応抵抗体
Ｒｔと前記基準感熱抵抗体Ｒｒｅｆの直列回路に電流を
流すための直流電流源Ｉｓと、前記直列回路に得られる
第１の電圧Ｖｉｎを交流増幅する交流増幅器１と、前記
基準感熱抵抗体Ｒｒｅｆに得られる第２の電圧Ｖｒｅｆ
を２倍に増幅する直流増幅器２と、前記直流増幅器２の
出力電圧Ｖ３＝２×Ｖｒｅｆと第１の電圧Ｖｉｎの差分
を増幅する直流差動増幅器３とを備え、前記交流増幅器
１の出力Ｖ１を赤外線の輻射エネルギーの変化分の検知
出力とし、前記直流増幅器２の出力Ｖ３を周囲温度の検
知出力とし、前記直流差動増幅器３の出力Ｖ２を赤外線
の輻射エネルギーの絶対値の検知出力としたことを特徴
とするものである。
【００１２】また、請求項２記載の赤外線検知回路にあ
っては、同じ課題を解決するために、図２に示すよう
に、赤外線の輻射エネルギーと周囲温度に感応する赤外
線感応抵抗体Ｒｔと、前記赤外線感応抵抗体Ｒｔと略同
一の温度−抵抗特性で周囲温度の変化に感応する基準感
熱抵抗体Ｒｒｅｆと、前記赤外線感応抵抗体Ｒｔと前記
基準感熱抵抗体Ｒｒｅｆの直列回路に電流を流すための
電圧制御型の直流電流源Ｉｆと、前記直列回路に得られ
る第１の電圧Ｖｉｎを交流増幅する交流増幅器１と、前
記基準感熱抵抗体Ｒｒｅｆに得られる第２の電圧Ｖｉｖ
と基準電圧Ｖｒｅｆとの差分を増幅する第１の直流差動
増幅器４と、第１の直流差動増幅器４の出力電圧を積分
する積分器５と、第２の電圧Ｖｉｖが基準電圧Ｖｒｅｆ
と等しくなるように積分器５の出力電圧Ｖ４を前記電圧
制御型の直流電流源Ｉｆの制御電圧としてフィードバッ
クする帰還回路と、前記基準電圧Ｖｒｅｆの２倍の電圧
と第１の電圧Ｖｉｎとの差分を増幅する第２の直流差動
増幅器３とを備え、前記交流増幅器１の出力Ｖ１を赤外
線の輻射エネルギーの変化分の検知出力とし、前記積分
器５の出力Ｖ４を周囲温度の検知出力とし、前記第２の
直流差動増幅器３の出力Ｖ２を赤外線の輻射エネルギー
の絶対値の検知出力としたことを特徴とするものであ
る。
っては、同じ課題を解決するために、図２に示すよう
に、赤外線の輻射エネルギーと周囲温度に感応する赤外
線感応抵抗体Ｒｔと、前記赤外線感応抵抗体Ｒｔと略同
一の温度−抵抗特性で周囲温度の変化に感応する基準感
熱抵抗体Ｒｒｅｆと、前記赤外線感応抵抗体Ｒｔと前記
基準感熱抵抗体Ｒｒｅｆの直列回路に電流を流すための
電圧制御型の直流電流源Ｉｆと、前記直列回路に得られ
る第１の電圧Ｖｉｎを交流増幅する交流増幅器１と、前
記基準感熱抵抗体Ｒｒｅｆに得られる第２の電圧Ｖｉｖ
と基準電圧Ｖｒｅｆとの差分を増幅する第１の直流差動
増幅器４と、第１の直流差動増幅器４の出力電圧を積分
する積分器５と、第２の電圧Ｖｉｖが基準電圧Ｖｒｅｆ
と等しくなるように積分器５の出力電圧Ｖ４を前記電圧
制御型の直流電流源Ｉｆの制御電圧としてフィードバッ
クする帰還回路と、前記基準電圧Ｖｒｅｆの２倍の電圧
と第１の電圧Ｖｉｎとの差分を増幅する第２の直流差動
増幅器３とを備え、前記交流増幅器１の出力Ｖ１を赤外
線の輻射エネルギーの変化分の検知出力とし、前記積分
器５の出力Ｖ４を周囲温度の検知出力とし、前記第２の
直流差動増幅器３の出力Ｖ２を赤外線の輻射エネルギー
の絶対値の検知出力としたことを特徴とするものであ
る。
【００１３】
【作用】請求項１又は２記載の発明では、赤外線の輻射
エネルギーと周囲温度に感応する赤外線感応抵抗体Ｒｔ
以外に、前記赤外線感応抵抗体Ｒｔと略同一の温度−抵
抗特性で周囲温度の変化に感応する基準感熱抵抗体Ｒｒ
ｅｆを設けて、これらの抵抗体Ｒｔ，Ｒｒｅｆの直列回
路に直流電流源Ｉｓ又はＩｆから電流を供給して、抵抗
体Ｒｔ，Ｒｒｅｆの直列回路に得られる入力電圧Ｖｉｎ
と所定の基準電圧２×Ｖｒｅｆとの差分を直流差動増幅
器３により増幅するようにしたから、周囲温度の影響を
除去して、輻射熱の絶対値を単独で検出することがで
き、また、周囲温度が変化しても、赤外線の検出感度は
常に最大とすることができる。なお、抵抗体Ｒｒｅｆの
輻射熱による抵抗値変化を検出することにより、周囲温
度の情報を電圧Ｖ３又はＶ４として検出することができ
る。
エネルギーと周囲温度に感応する赤外線感応抵抗体Ｒｔ
以外に、前記赤外線感応抵抗体Ｒｔと略同一の温度−抵
抗特性で周囲温度の変化に感応する基準感熱抵抗体Ｒｒ
ｅｆを設けて、これらの抵抗体Ｒｔ，Ｒｒｅｆの直列回
路に直流電流源Ｉｓ又はＩｆから電流を供給して、抵抗
体Ｒｔ，Ｒｒｅｆの直列回路に得られる入力電圧Ｖｉｎ
と所定の基準電圧２×Ｖｒｅｆとの差分を直流差動増幅
器３により増幅するようにしたから、周囲温度の影響を
除去して、輻射熱の絶対値を単独で検出することがで
き、また、周囲温度が変化しても、赤外線の検出感度は
常に最大とすることができる。なお、抵抗体Ｒｒｅｆの
輻射熱による抵抗値変化を検出することにより、周囲温
度の情報を電圧Ｖ３又はＶ４として検出することができ
る。
【００１４】
【実施例】図１は請求項１記載の発明の構成を示す回路
図である。図１において、Ｒｔは赤外線感応抵抗体であ
り、温度変化によって自身の抵抗値を変化させる抵抗体
である。抵抗体の熱容量を極力小さく、熱抵抗を極力大
きくすることによって、僅かな輻射熱（赤外線）におい
ても、抵抗体自身の温度が上昇し、抵抗値変化を起こす
ことが可能となる。次に、Ｒｒｅｆは基準感熱抵抗体で
ある。これは、赤外線感応抵抗体Ｒｔと全く同一の抵抗
値と抵抗変化率を有する抵抗体である。ただし、外部か
らの輻射熱からは完全に遮断されている。つまり、抵抗
値や抵抗変化率に影響を与えない方法、空間的に絶縁さ
れた方法で、赤外線による輻射熱を遮断する。したがっ
て、周囲温度の変化に対して、各抵抗体Ｒｔ，Ｒｒｅｆ
は同一抵抗値を有して変化し、赤外線による輻射エネル
ギーが入光したときには、抵抗体Ｒｔについてのみ抵抗
値が変化する。
図である。図１において、Ｒｔは赤外線感応抵抗体であ
り、温度変化によって自身の抵抗値を変化させる抵抗体
である。抵抗体の熱容量を極力小さく、熱抵抗を極力大
きくすることによって、僅かな輻射熱（赤外線）におい
ても、抵抗体自身の温度が上昇し、抵抗値変化を起こす
ことが可能となる。次に、Ｒｒｅｆは基準感熱抵抗体で
ある。これは、赤外線感応抵抗体Ｒｔと全く同一の抵抗
値と抵抗変化率を有する抵抗体である。ただし、外部か
らの輻射熱からは完全に遮断されている。つまり、抵抗
値や抵抗変化率に影響を与えない方法、空間的に絶縁さ
れた方法で、赤外線による輻射熱を遮断する。したがっ
て、周囲温度の変化に対して、各抵抗体Ｒｔ，Ｒｒｅｆ
は同一抵抗値を有して変化し、赤外線による輻射エネル
ギーが入光したときには、抵抗体Ｒｔについてのみ抵抗
値が変化する。
【００１５】Ｉｓは直流電流源であり、各抵抗体Ｒｔ，
Ｒｒｅｆの抵抗値変化を電圧に変換するための一定の直
流電流を供給する。この直流電流源Ｉｓによって、抵抗
体Ｒｔ，Ｒｒｅｆを流れる電流は入力電圧Ｖｉｎに変換
される。入力電圧Ｖｉｎは、（Ｒｔ＋Ｒｒｅｆ）の抵抗
値変化が変換された電圧であり、Ｖｉｎ＝（Ｒｔ＋Ｒｒ
ｅｆ）×Ｉｓで与えられ、交流増幅器１と直流差動増幅
器２への入力電圧となる。また、前記直流電流源Ｉｓに
より抵抗体Ｒｒｅｆを流れる電流は、基準電圧Ｖｒｅｆ
に変換される。この基準電圧Ｖｒｅｆは、Ｖｒｅｆ＝Ｒ
ｒｅｆ×Ｉｓで与えられ、直流増幅器２により２倍に直
流増幅されて、出力電圧Ｖ３＝２×Ｖｒｅｆとして出力
される。また、この出力電圧Ｖ３は、直流差動増幅器３
の基準入力となる。直流差動増幅器３の他方の入力に
は、抵抗体Ｒｔ，Ｒｒｅｆの抵抗値変化が変換された入
力電圧Ｖｉｎが印加される。入力電圧Ｖｉｎは交流増幅
器１により交流増幅されて、出力電圧Ｖ１が得られる。
また、直流差動増幅器３では、入力電圧Ｖｉｎと２×Ｖ
ｒｅｆの差分が直流増幅されて、出力電圧Ｖ２が得られ
る。
Ｒｒｅｆの抵抗値変化を電圧に変換するための一定の直
流電流を供給する。この直流電流源Ｉｓによって、抵抗
体Ｒｔ，Ｒｒｅｆを流れる電流は入力電圧Ｖｉｎに変換
される。入力電圧Ｖｉｎは、（Ｒｔ＋Ｒｒｅｆ）の抵抗
値変化が変換された電圧であり、Ｖｉｎ＝（Ｒｔ＋Ｒｒ
ｅｆ）×Ｉｓで与えられ、交流増幅器１と直流差動増幅
器２への入力電圧となる。また、前記直流電流源Ｉｓに
より抵抗体Ｒｒｅｆを流れる電流は、基準電圧Ｖｒｅｆ
に変換される。この基準電圧Ｖｒｅｆは、Ｖｒｅｆ＝Ｒ
ｒｅｆ×Ｉｓで与えられ、直流増幅器２により２倍に直
流増幅されて、出力電圧Ｖ３＝２×Ｖｒｅｆとして出力
される。また、この出力電圧Ｖ３は、直流差動増幅器３
の基準入力となる。直流差動増幅器３の他方の入力に
は、抵抗体Ｒｔ，Ｒｒｅｆの抵抗値変化が変換された入
力電圧Ｖｉｎが印加される。入力電圧Ｖｉｎは交流増幅
器１により交流増幅されて、出力電圧Ｖ１が得られる。
また、直流差動増幅器３では、入力電圧Ｖｉｎと２×Ｖ
ｒｅｆの差分が直流増幅されて、出力電圧Ｖ２が得られ
る。
【００１６】以下、図１に示す回路の動作について説明
する。図１において、基準電圧Ｖｒｅｆは、Ｖｒｅｆ＝
Ｒｒｅｆ×Ｉｓで与えられるが、基準感熱抵抗体Ｒｒｅ
ｆの抵抗値は、周囲温度のみによって決定されるので、
出力電圧Ｖ３＝２×Ｖｒｅｆとしては、周囲温度の情報
のみを取り出すことができる。また、基準電圧Ｖｒｅｆ
を直流増幅器２により２倍に増幅した電圧Ｖ３＝２×Ｖ
ｒｅｆと入力電圧Ｖｉｎとの差動増幅を直流差動増幅器
３で行うことにより、出力電圧Ｖ２としては、輻射熱の
情報のみを取り出すことができる。なぜならば、外部か
らの輻射エネルギーが全く無い場合には、たとえ周囲温
度が変化してもＲｔ＝Ｒｒｅｆとなって、Ｖｉｎ＝（Ｒ
ｔ＋Ｒｒｅｆ）×Ｉｓ＝２×Ｒｒｅｆ×Ｉｓ＝２×Ｖｒ
ｅｆが成立し、Ｖ２＝Ｖｉｎ−（２×Ｖｒｅｆ）＝０と
なるからである。したがって、たとえ周囲温度が変化し
ても、出力電圧Ｖ２は絶えず０Ｖを維持し、輻射熱によ
って抵抗体Ｒｔの抵抗値が変化したときにのみ、出力電
圧Ｖ２が現れる。
する。図１において、基準電圧Ｖｒｅｆは、Ｖｒｅｆ＝
Ｒｒｅｆ×Ｉｓで与えられるが、基準感熱抵抗体Ｒｒｅ
ｆの抵抗値は、周囲温度のみによって決定されるので、
出力電圧Ｖ３＝２×Ｖｒｅｆとしては、周囲温度の情報
のみを取り出すことができる。また、基準電圧Ｖｒｅｆ
を直流増幅器２により２倍に増幅した電圧Ｖ３＝２×Ｖ
ｒｅｆと入力電圧Ｖｉｎとの差動増幅を直流差動増幅器
３で行うことにより、出力電圧Ｖ２としては、輻射熱の
情報のみを取り出すことができる。なぜならば、外部か
らの輻射エネルギーが全く無い場合には、たとえ周囲温
度が変化してもＲｔ＝Ｒｒｅｆとなって、Ｖｉｎ＝（Ｒ
ｔ＋Ｒｒｅｆ）×Ｉｓ＝２×Ｒｒｅｆ×Ｉｓ＝２×Ｖｒ
ｅｆが成立し、Ｖ２＝Ｖｉｎ−（２×Ｖｒｅｆ）＝０と
なるからである。したがって、たとえ周囲温度が変化し
ても、出力電圧Ｖ２は絶えず０Ｖを維持し、輻射熱によ
って抵抗体Ｒｔの抵抗値が変化したときにのみ、出力電
圧Ｖ２が現れる。
【００１７】さらに、出力電圧Ｖ１としては、従来例と
同じように、入力電圧Ｖｉｎを交流増幅器１により交流
増幅することによって、輻射エネルギーの変化分を検出
することができる。以上の３つの出力電圧Ｖ１，Ｖ２，
Ｖ３を用いることによって、赤外線感応抵抗体Ｒｔに入
射する輻射エネルギーの変化分、輻射エネルギーの絶対
値、周囲温度をそれぞれ独立に検出することが可能であ
る。
同じように、入力電圧Ｖｉｎを交流増幅器１により交流
増幅することによって、輻射エネルギーの変化分を検出
することができる。以上の３つの出力電圧Ｖ１，Ｖ２，
Ｖ３を用いることによって、赤外線感応抵抗体Ｒｔに入
射する輻射エネルギーの変化分、輻射エネルギーの絶対
値、周囲温度をそれぞれ独立に検出することが可能であ
る。
【００１８】図２は請求項２記載の発明の構成を示す回
路図である。図２において、Ｒｔは赤外線感応抵抗体、
Ｒｒｅｆは基準感熱抵抗体であり、これらは図１に示し
た各抵抗体Ｒｔ，Ｒｒｅｆと同様である。Ｉｆは電圧制
御型の直流電流源であり、各抵抗体Ｒｔ，Ｒｒｅｆの抵
抗値変化を電圧に変換するための直流電流を供給する。
直流電流源Ｉｆによって、（Ｒｔ＋Ｒｒｅｆ）を流れる
電流は入力電圧Ｖｉｎに変換される。入力電圧Ｖｉｎ
は、Ｖｉｎ＝（Ｒｔ＋Ｒｒｅｆ）×Ｉｆで与えられ、信
号処理のため、交流増幅器１と直流差動増幅器３に入力
される。また、基準感熱抵抗体Ｒｒｅｆを流れる電流は
検出電圧Ｖｉｖに変換される。この検出電圧Ｖｉｖは、
直流差動増幅器４によって基準電圧Ｖｒｅｆと比較さ
れ、常にＶｉｖ＝Ｖｒｅｆとなるようにフィードバック
制御される。すなわち、基準感熱抵抗体Ｒｒｅｆから得
られる電圧Ｖｉｖを一定（＝Ｖｒｅｆ）にするために、
直流差動増幅器４、基準電圧Ｖｒｅｆ、積分器５、直流
電流源Ｉｆによってフィードバック・ループを形成し、
検出電圧Ｖｉｖが一定になるように電圧制御型の直流電
流源Ｉｆからの出力電流を制御しているものである。さ
らに、輻射熱の情報のみを検出するための基準電圧Ｖｒ
ｅｆを２段直列にすることで、直流差動増幅器３の基準
電圧は２×Ｖｒｅｆとなり、入力電圧Ｖｉｎと比較され
る。
路図である。図２において、Ｒｔは赤外線感応抵抗体、
Ｒｒｅｆは基準感熱抵抗体であり、これらは図１に示し
た各抵抗体Ｒｔ，Ｒｒｅｆと同様である。Ｉｆは電圧制
御型の直流電流源であり、各抵抗体Ｒｔ，Ｒｒｅｆの抵
抗値変化を電圧に変換するための直流電流を供給する。
直流電流源Ｉｆによって、（Ｒｔ＋Ｒｒｅｆ）を流れる
電流は入力電圧Ｖｉｎに変換される。入力電圧Ｖｉｎ
は、Ｖｉｎ＝（Ｒｔ＋Ｒｒｅｆ）×Ｉｆで与えられ、信
号処理のため、交流増幅器１と直流差動増幅器３に入力
される。また、基準感熱抵抗体Ｒｒｅｆを流れる電流は
検出電圧Ｖｉｖに変換される。この検出電圧Ｖｉｖは、
直流差動増幅器４によって基準電圧Ｖｒｅｆと比較さ
れ、常にＶｉｖ＝Ｖｒｅｆとなるようにフィードバック
制御される。すなわち、基準感熱抵抗体Ｒｒｅｆから得
られる電圧Ｖｉｖを一定（＝Ｖｒｅｆ）にするために、
直流差動増幅器４、基準電圧Ｖｒｅｆ、積分器５、直流
電流源Ｉｆによってフィードバック・ループを形成し、
検出電圧Ｖｉｖが一定になるように電圧制御型の直流電
流源Ｉｆからの出力電流を制御しているものである。さ
らに、輻射熱の情報のみを検出するための基準電圧Ｖｒ
ｅｆを２段直列にすることで、直流差動増幅器３の基準
電圧は２×Ｖｒｅｆとなり、入力電圧Ｖｉｎと比較され
る。
【００１９】以下、図２に示す回路の動作について説明
する。図２において、検出電圧Ｖｉｖは、Ｖｉｖ＝Ｒｒ
ｅｆ×Ｉｆで与えられるが、フィードバック・ループの
作用によって、Ｖｉｖ＝Ｖｒｅｆに固定される。そし
て、基準感熱抵抗体Ｒｒｅｆの抵抗値は周囲温度によっ
て決定されるので、検出電圧Ｖｉｖを一定に保つための
直流電流源Ｉｆの制御電圧Ｖ４は、周囲温度の情報とし
て取り扱うことができる。また、直流差動増幅器３で
は、基準電圧Ｖｒｅｆの２倍の電圧と、入力電圧Ｖｉｎ
との差動増幅を行うことにより、出力電圧Ｖ２として、
輻射熱の情報のみを取り出すことができる。なぜなら
ば、外部からの輻射エネルギーが全く無い場合には、た
とえ周囲温度が変化してもＲｔ＝Ｒｒｅｆとなって、Ｖ
ｉｎ＝（Ｒｔ＋Ｒｒｅｆ）×Ｉｆ＝２×Ｒｒｅｆ×Ｉｆ
＝２×Ｖｉｖ＝２×Ｖｒｅｆが成立し、Ｖ２＝Ｖｉｎ−
（２×Ｖｒｅｆ）＝０となるからである。したがって、
たとえ周囲温度が変化しても、出力電圧Ｖ２は絶えず０
Ｖを維持し、輻射熱によって抵抗体Ｒｔの抵抗値が変化
したときにのみ出力電圧Ｖ２が現れる。また、輻射エネ
ルギーの入射が無い場合には、たとえ周囲温度が変化し
てもフィードバック・ループの作用により、入力電圧Ｖ
ｉｎと検出電圧Ｖｉｖは一定に保たれ、その結果、周囲
温度の変化に関係なく常に一定の感度が維持される。ま
た、周囲温度の変化に対して絶えずＲｔ＝Ｒｒｅｆが成
立するから、どのような温度であっても常に最高の感度
で動作する。
する。図２において、検出電圧Ｖｉｖは、Ｖｉｖ＝Ｒｒ
ｅｆ×Ｉｆで与えられるが、フィードバック・ループの
作用によって、Ｖｉｖ＝Ｖｒｅｆに固定される。そし
て、基準感熱抵抗体Ｒｒｅｆの抵抗値は周囲温度によっ
て決定されるので、検出電圧Ｖｉｖを一定に保つための
直流電流源Ｉｆの制御電圧Ｖ４は、周囲温度の情報とし
て取り扱うことができる。また、直流差動増幅器３で
は、基準電圧Ｖｒｅｆの２倍の電圧と、入力電圧Ｖｉｎ
との差動増幅を行うことにより、出力電圧Ｖ２として、
輻射熱の情報のみを取り出すことができる。なぜなら
ば、外部からの輻射エネルギーが全く無い場合には、た
とえ周囲温度が変化してもＲｔ＝Ｒｒｅｆとなって、Ｖ
ｉｎ＝（Ｒｔ＋Ｒｒｅｆ）×Ｉｆ＝２×Ｒｒｅｆ×Ｉｆ
＝２×Ｖｉｖ＝２×Ｖｒｅｆが成立し、Ｖ２＝Ｖｉｎ−
（２×Ｖｒｅｆ）＝０となるからである。したがって、
たとえ周囲温度が変化しても、出力電圧Ｖ２は絶えず０
Ｖを維持し、輻射熱によって抵抗体Ｒｔの抵抗値が変化
したときにのみ出力電圧Ｖ２が現れる。また、輻射エネ
ルギーの入射が無い場合には、たとえ周囲温度が変化し
てもフィードバック・ループの作用により、入力電圧Ｖ
ｉｎと検出電圧Ｖｉｖは一定に保たれ、その結果、周囲
温度の変化に関係なく常に一定の感度が維持される。ま
た、周囲温度の変化に対して絶えずＲｔ＝Ｒｒｅｆが成
立するから、どのような温度であっても常に最高の感度
で動作する。
【００２０】さらに、出力電圧Ｖ１としては、従来例と
同じように、入力電圧Ｖｉｎを交流増幅器１により交流
増幅することによって、輻射エネルギーの変化分を検出
することができる。以上の３つの出力電圧Ｖ１，Ｖ２，
Ｖ４を用いることによって、赤外線感応抵抗体Ｒｔに入
射する輻射エネルギーの変化分、輻射エネルギーの絶対
値、周囲温度をそれぞれ独立に検出することが可能であ
る。
同じように、入力電圧Ｖｉｎを交流増幅器１により交流
増幅することによって、輻射エネルギーの変化分を検出
することができる。以上の３つの出力電圧Ｖ１，Ｖ２，
Ｖ４を用いることによって、赤外線感応抵抗体Ｒｔに入
射する輻射エネルギーの変化分、輻射エネルギーの絶対
値、周囲温度をそれぞれ独立に検出することが可能であ
る。
【００２１】
【発明の効果】請求項１又は２記載の赤外線検知回路で
は、周囲温度によって感度が変化することがなく、絶え
ず一定の感度を維持することができるという効果があ
り、また、赤外線感応抵抗体に入射する輻射エネルギー
の変化分と、輻射エネルギーの絶対値、及び周囲温度を
それぞれ独立に検出することができるという効果があ
る。
は、周囲温度によって感度が変化することがなく、絶え
ず一定の感度を維持することができるという効果があ
り、また、赤外線感応抵抗体に入射する輻射エネルギー
の変化分と、輻射エネルギーの絶対値、及び周囲温度を
それぞれ独立に検出することができるという効果があ
る。
【図１】請求項１記載の発明の構成を示す回路図であ
る。
る。
【図２】請求項２記載の発明の構成を示す回路図であ
る。
る。
【図３】従来の赤外線検知回路を示す回路図である。
【図４】赤外線感応抵抗体の代表的な抵抗値−温度特性
を示す特性図である。
を示す特性図である。
【図５】赤外線検知回路を用いた人体移動検知装置の概
略構成を示す図である。
略構成を示す図である。
【図６】赤外線検知回路を用いた人体移動検知装置の動
作を示す波形図である。
作を示す波形図である。
【図７】従来の赤外線検知回路の周囲温度による感度の
変化を示す図である。
変化を示す図である。
１ 交流増幅器 ２ 直流増幅器 ３ 直流差動増幅器 ４ 直流差動増幅器 ５ 積分器 Ｉｓ 直流電流源 Ｉｆ 電圧制御型の直流電流源 Ｒｔ 赤外線感応抵抗体 Ｒｒｅｆ 基準感熱抵抗体 Ｖｒｅｆ 基準電圧 Ｖｉｎ 入力電圧
Claims (2)
- 【請求項１】 赤外線の輻射エネルギーと周囲温度に
感応する赤外線感応抵抗体と、前記赤外線感応抵抗体と
略同一の温度−抵抗特性で周囲温度の変化に感応する基
準感熱抵抗体と、前記赤外線感応抵抗体と前記基準感熱
抵抗体の直列回路に電流を流すための直流電流源と、前
記直列回路に得られる第１の電圧を交流増幅する交流増
幅器と、前記基準感熱抵抗体に得られる第２の電圧を２
倍に増幅する直流増幅器と、前記直流増幅器の出力電圧
と第１の電圧の差分を増幅する直流差動増幅器とを備
え、前記交流増幅器の出力を赤外線の輻射エネルギーの
変化分の検知出力とし、前記直流増幅器の出力を周囲温
度の検知出力とし、前記直流差動増幅器の出力を赤外線
の輻射エネルギーの絶対値の検知出力としたことを特徴
とする赤外線検知回路。 - 【請求項２】 赤外線の輻射エネルギーと周囲温度に
感応する赤外線感応抵抗体と、前記赤外線感応抵抗体と
略同一の温度−抵抗特性で周囲温度の変化に感応する基
準感熱抵抗体と、前記赤外線感応抵抗体と前記基準感熱
抵抗体の直列回路に電流を流すための電圧制御型の直流
電流源と、前記直列回路に得られる第１の電圧を交流増
幅する交流増幅器と、前記基準感熱抵抗体に得られる第
２の電圧と基準電圧との差分を増幅する第１の直流差動
増幅器と、第１の直流差動増幅器の出力電圧を積分する
積分器と、第２の電圧が基準電圧と等しくなるように積
分器の出力電圧を前記電圧制御型の直流電流源の制御電
圧としてフィードバックする帰還回路と、前記基準電圧
の２倍の電圧と第１の電圧との差分を増幅する第２の直
流差動増幅器とを備え、前記交流増幅器の出力を赤外線
の輻射エネルギーの変化分の検知出力とし、前記積分器
の出力を周囲温度の検知出力とし、前記第２の直流差動
増幅器の出力を赤外線の輻射エネルギーの絶対値の検知
出力としたことを特徴とする赤外線検知回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20507591A JP3013269B2 (ja) | 1991-08-15 | 1991-08-15 | 赤外線検知回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20507591A JP3013269B2 (ja) | 1991-08-15 | 1991-08-15 | 赤外線検知回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0545221A JPH0545221A (ja) | 1993-02-23 |
| JP3013269B2 true JP3013269B2 (ja) | 2000-02-28 |
Family
ID=16501014
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20507591A Expired - Fee Related JP3013269B2 (ja) | 1991-08-15 | 1991-08-15 | 赤外線検知回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3013269B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5543703B2 (ja) * | 2008-09-25 | 2014-07-09 | 株式会社東芝 | 被写体位置検出素子 |
| CN113465755B (zh) * | 2020-03-31 | 2022-07-08 | 北京振兴计量测试研究所 | 一种稳态辐射温度的间接测试方法 |
-
1991
- 1991-08-15 JP JP20507591A patent/JP3013269B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0545221A (ja) | 1993-02-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |