JP3363272B2 - 赤外線検知回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、赤外線を検知する存在
検知型の赤外線検知回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の赤外線検知回路を図３３に示す。
この赤外線検知回路は、直流電源１１の両端に基準抵抗
Ｒref を介して直列接続された赤外線感応抵抗体Ｒｔで
赤外線を感知し、その感知出力が比較電圧１３との差分
を直流差動増幅器１２で増幅した電圧を出力電圧Ｖout
とするものである。

【０００３】赤外線感応抵抗体（以下、感応抵抗体と呼
ぶ）Ｒｔは、温度変化に応じて抵抗値が変化する例えば
サーミスタなどの抵抗体である。代表的なサーミスタの
温度変化に対する抵抗値変化（いわゆる温度特性）を図
３４に示す。ここで、上記感応抵抗体Ｒｔとしては、熱
容量が極力小さく、且つ熱抵抗が極力大きいものを用い
ることにより、わずかな輻射熱によっても、感応抵抗体
Ｒｔ自体の温度が上昇し、抵抗値変化を起こすようにし
てある。

【０００４】基準抵抗Ｒref は、上記感応抵抗体Ｒｔと
全く同一の抵抗値のものであり、且つ感応抵抗体Ｒｔと
全く同一の温度変化に対する抵抗変化率を有する抵抗体
である。但し、外部からの輻射熱からは完全に遮断され
ている。つまりは、抵抗値や抵抗変化率に影響を与えな
い方法、あるいは空間的に絶縁する方法で、赤外線によ
る輻射熱を遮断してある。従って、輻射熱が感応抵抗体
Ｒｔに入射されない場合は、たとえ周囲温度が変化して
も、感応抵抗体Ｒｔと基準抵抗Ｒref による分圧電圧は
一定となるようにしてある。

【０００５】比較電圧１３は、直流電源１１の電圧をＥ
とすると、Ｅ／２に設定してある。なお、比較電圧１３
は、図３７に示すように、直流電源１１の電圧Ｅを抵抗
Ｒd₁，Ｒｄ₂ で分圧して得るようにしてもよい。上記赤
外線検知回路では、感応抵抗体Ｒｔの輻射熱による抵抗
値変化がない場合には、感応抵抗体Ｒｔと基準抵抗Ｒre
f との抵抗値は等しく、感応抵抗体Ｒｔと基準抵抗Ｒre
f との分圧電圧（直流差動増幅器１２の入力電圧Ｖin）
が比較電圧１３と一致するので、直流差動増幅器１２の
出力電圧Ｖout が０Ｖとなる。そして、感応抵抗体Ｒｔ
の輻射熱による抵抗値変化があると、感応抵抗体Ｒｔと
基準抵抗Ｒref とによる分圧電圧と比較電圧１３の電圧
Ｅ／２との差に応じた出力電圧Ｖout が直流差動増幅器
１２から出力される。即ち、周囲温度の変化は相殺さ
れ、輻射熱量に応じた値のみが直流差動増幅器１２から
出力される。

【０００６】ここで、直流差動増幅器１２の利得をＡと
した場合、直流差動増幅器１２の入力電圧Ｖinと出力電
圧Ｖout は次式で表される。

【０００７】

【数１】

【０００８】上記赤外線検知回路を人体検知装置に適用
した場合を図３５に示す。この人体検知装置では、レン
ズなどの適当な光学手段Ｌを用い、感応抵抗体Ｒｔに赤
外線を照射するようにし、直流差動増幅器１２の出力電
圧Ｖout を適当な基準電圧６と比較する比較器５を設
け、基準電圧６の設定により決まるある一定レベル以上
の輻射熱に対してハイ，ロー２値の出力（いわゆるオ
ン，オフ出力）が得られる。

【０００９】赤外線輻射物体である人体Ｘが図３５にお
ける（あ）→（い）→（う）というように移動した場合
の上記人体検知装置の動作を図３６に示す。ここで、人
体Ｘが周囲温度よりΔＴ℃高い（ある場合は低い）エネ
ルギを有するものとし、図３５における（あ）→（い）
→（う）というように検知視野（検知エリア）を通過し
たときの検知視野内における輻射エネルギの変化を図３
６（ａ）に示す。ここで、検知視野内に人体Ｘが存在し
ない場合は、検知視野内の温度と感応抵抗体Ｒｔ及び基
準抵抗Ｒref の温度とは等しいとする。

【００１０】人体Ｘが上述のように移動した場合、図３
６（ａ）の検知視野内の輻射熱により同図（ｂ）に示す
ように感応抵抗体Ｒｔの抵抗値が変化する。この感応抵
抗体Ｒｔの抵抗値の変化に伴い直流差動増幅器１２の入
力電圧Ｖinが図３６（ｃ）に示すように変化する。ここ
で、図３６（ｃ）に示すように直流差動増幅器１２の入
力電圧Ｖinが基準電圧Ｅ／２に対してΔＶinだけ高くな
ったとすると、直流差動増幅器１２から同図（ｄ）に示
す出力電圧Ｖout が得られる。いま、比較器５の基準電
圧６を図３６（ｄ）に示すように設定してある場合、比
較器５の出力は同図（ｅ）に示すようになる。

【００１１】このように、検知視野内に人体Ｘが存在す
ることによって、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変化として直流増幅することに
より、人体Ｘの存在を検知することができる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た赤外線検知回路では次のような問題がある。即ち、上
記赤外線検知回路では、直流差動増幅器１２のオフセッ
ト電圧，電流のばらつきが小さく、オフセット電圧，電
流が周囲温度に影響されない温度特性を有するなどの高
度の性能が要求される。即ち、上記赤外線検知回路で
は、感応抵抗体Ｒｔの抵抗値変化を直流電圧の変化と
し、それを直流差動増幅器１２で直流増幅しているの
で、直流差動増幅器１２の直流安定性が高度に要求され
るのである。ここで、例えば上述のような性能を満足し
ない直流差動増幅器１２を用いた場合には、動作が不安
定となる。

【００１３】また、経年変化により直流差動増幅器１２
のオフセット電圧，電流が変化したり、感応抵抗体Ｒｔ
及び基準抵抗Ｒref の抵抗値が変化したりして、動作が
不安定になるという問題がある。即ち、従来のこの種の
赤外線検知回路では、長期の安定性及び信頼性に関する
問題もあった。上記赤外線検知回路を用いた人体検知装
置における要求仕様は、要求検知性能、光学系の効率、
感応抵抗体Ｒｔの変換効率によって決定される。例え
ば、一般的なサーミスタボロメータの場合において、周
囲温度と１度差の範囲内の要求検知性能を満足させるも
のとし、光学系の効率を１．０［μＷ／deg ］（感応抵
抗体Ｒｔ上の輻射エネルギ／温度差）、感応抵抗体Ｒｔ
の変換効率を２５［ppm ／μＷ］（抵抗値の変化率）、
使用温度範囲を−１０〜４０［℃］、直流電源１１の電
源電圧を８．０［Ｖ］であるとすると、入力電圧Ｖin
の変化ΔＶin は、式（１）より、 ΔＶin＝５０［μＶ］ となる。従って、直流差動増幅器１２の入力オフセット
電圧、電流値による変動Ｖoff は、使用温度範囲におい
て誤差を入力電圧Ｖinの変化の１／１０以下に抑えると
すると、 Ｖoff ＝０．１［μＶ］ 以下でなければならない。この値は、直流差動増幅器１
２を構成する一般に入手できる安価な演算増幅器では実
現困難である。

【００１４】従って、結果的に、従来の赤外線検知回路
においては、上記演算増幅器として高価なものを用い
て、コスト高となるか、あるいは比較的に安価な演算増
幅器を用いて、性能，信頼性を犠牲にするかのどちらか
の問題を生じる。即ち、従来構成の存在検知型の赤外線
検知回路では、安価で、高性能且つ高信頼性を実現する
ことは困難であった。

【００１５】そこで、現在市販されている人体検知装置
は、そのほとんどが上述した理由により、移動もしくは
通過検知型の赤外線検知回路を用いて構成してある。つ
まりは、上記人体検知装置に用いられる赤外線検知回路
では、赤外線輻射量の変化のみを増幅し、上記直流的誤
差を回避するようにしてある。しかし、この移動もしく
は通過検知型の赤外線検知回路を用いた人体検知装置で
は、人体が静止すると、人体を検出できないという欠点
がある。

【００１６】なお、以上の説明は人体検知装置に赤外線
検知回路を適用した場合を例として説明したが、上記赤
外線検知回路は輻射温度計にも適用され、この輻射温度
計に用いる赤外線検知回路の直流差動増幅器にも、上述
したと同様に高度の性能が要求され、その要求を満たさ
ない場合には人体検知装置の場合と同様の問題を生じ
る。

【００１７】本発明は上述の点に鑑みて為されたもので
あり、その目的とするところは、安価で、高性能且つ高
信頼性の赤外線検知回路を提供することにある。

【００１８】

【００１９】

【００２０】

【課題を解決するための手段】 請求項１の発明は、上記
目的を達成するために、赤外線による輻射熱を受ける赤
外線感応抵抗体と、この赤外線感応抵抗体と同一の抵抗
値であり且つ同一の温度に対する抵抗値変化を示し赤外
線による輻射熱を受けない基準抵抗と、交流電圧を発生
する交流電圧発生手段と、上記赤外線感応抵抗体を介し
て上記交流電圧を入力し且つ上記基準抵抗が上記交流電
圧の入力端と出力端の間に帰還抵抗として接続され上記
交流電圧発生手段の出力を反転増幅する反転増幅手段
と、上記交流電圧発生手段の出力と反転増幅手段の出力
とを加算する加算手段と、その加算出力を交流増幅する
交流増幅手段と、交流増幅手段の出力を検波する検波手
段とを備えている。

【００２１】なお、長期使用時の動作の安定性及び信頼
性を確保するために、請求項２に示すように、上記赤外
線感応抵抗体が赤外線による輻射熱を受けていないと
き、検波手段の出力が生じないように加算手段の加算比
率または反転増幅手段の利得を調節する調節手段を設け
ることが望ましい。請求項３の発明では、上記目的を達
成するために、赤外線による輻射熱を受ける赤外線感応
抵抗体と、この赤外線感応抵抗体と同一の抵抗値であり
且つ同一の温度に対する抵抗値変化を示し赤外線による
輻射熱を受けない基準抵抗と、交流電圧を発生する第１
の交流電圧発生手段と、この第１の交流電圧発生手段と
同一周波数で位相が逆で、且つ同一振幅の交流電圧を発
生する第２の交流電圧発生手段と、上記赤外線感応抵抗
体を介して入力される上記第１の交流電圧発生手段の出
力と上記基準抵抗を介して入力される上記第２の交流電
圧発生手段の出力とを加算すると共に反転増幅する加算
反転増幅手段と、この加算反転増幅手段の出力を交流増
幅する交流増幅手段と、交流増幅手段の出力を検波する
検波手段とを備えている。

【００２２】なお、長期使用時の動作の安定性及び信頼
性を確保するために、請求項４に示すように、上記赤外
線感応抵抗体が赤外線による輻射熱を受けていないと
き、検波手段の出力が生じないようにいずれかの交流電
圧発生手段の電圧または基準抵抗の抵抗値を調節する調
節手段を設けることが望ましい。また、請求項１，３の
いずれかに記載の赤外線検知回路において、外乱ノイズ
の影響を受けにくくするために、請求項５に示すよう
に、上記検波手段において、交流電圧発生手段の周波数
に同期する信号のみを検波するようにすることが望まし
い。

【００２３】

【００２４】

【００２５】

【作用】 請求項１の発明は、上述のように構成して、 赤
外線感応抵抗体の赤外線の輻射熱により抵抗値変化を交
流電圧変化とし、その抵抗値変化に応じた交流電圧を交
流増幅することにより、反転増幅手段及び交流増幅手段
を構成する演算増幅器の直流的な誤差の影響がでないよ
うにし、安価に構成することを可能とし、且つ高性能且
つ高信頼性を確保する。

【００２６】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、調節手段により赤外線感応抵抗体が赤外線による輻
射熱を受けていないとき、検波手段の出力が生じること
を回避する。請求項３の発明においても、赤外線の輻射
熱による変化を交流的に処理することで、加算反転増幅
手段及び交流増幅手段を構成する演算増幅器の直流的な
誤差の影響がでないようにし、安価に構成することを可
能とし、且つ高性能且つ高信頼性を確保する。

【００２７】請求項４の発明では、請求項３の発明にお
いて、調節手段により赤外線感応抵抗体が赤外線による
輻射熱を受けていないとき、検波手段の出力が生じるこ
とを回避する。請求項５の発明では、検波手段におい
て、交流電圧発生手段の周波数に同期する信号のみを検
波することで、外乱ノイズが検波出力として生じないよ
うにし、外乱ノイズの影響を受けにくくする。

【００２８】

【実施例】（基本例１） 図１に本発明の第１の基本例を示す。本基本例の赤外線
検知回路は、感応抵抗体Ｒｔの赤外線の輻射熱による抵
抗変化を交流電圧変化とし、その抵抗値変化に応じた交
流電圧を交流増幅し、増幅された交流電圧を直流電圧に
変換して、感応抵抗体Ｒｔの赤外線の輻射熱による抵抗
変化に応じた直流電圧を得るものである。

【００２９】具体的には、図１に示すように、図３３の
直流電源１１に代えて交流電源１を用いると共に、直流
差動増幅器１２に代えて交流差動増幅器２を用い、交流
差動増幅器２に交流の比較電圧３を与える構成としてあ
る。また、交流差動増幅器２の出力は感応抵抗体Ｒｔの
赤外線の輻射熱による抵抗変化に応じた交流電圧となる
ので、直流電圧に変換するために、同期検波・積分器４
を備えている。

【００３０】ここで、上記交流電源１は、例えば周波数
ｆ₀ の信号を発生する発振器などであってもよい。ま
た、比較電圧３は、周波数ｆ₀ で上記交流電源１の１／
２の電圧の交流信号を交流差動増幅器２に与えるように
すればよく、その比較電圧３は交流電源あるいは発振器
などから供給するようにすればよい。同期検波・積分器
４は、交流電源１の周波数ｆ₀ に同期する信号のみを検
波し、その検波出力を積分するもので、この同期検波・
積分器４からは交流実効値電圧に比例した直流電圧が得
られる。

【００３１】上述の構成とすれば、従来の赤外線検知回
路と同様に、感応抵抗体Ｒｔに入射される輻射エネルギ
に応じた直流電圧出力Ｖout を得ることができる。しか
も、本基本例の交流差動増幅器２では差電圧を交流とし
て増幅しているので、直流差動増幅器を用いた場合に問
題であったオフセット電圧、電流値の変動による直流的
誤差の発生は全く起こらないことになる。すなわち、交
流差動増幅器２であれば、交流成分のみを差動増幅する
ため、交流差動増幅器２自身の直流オフセット誤差は出
力には一切現れないからである。従って、従来のように
入力オフセットに関して要求されていた非常に高精度な
性能は不要であり、一般的に市販されている安価な演算
増幅器を用いて交流差動増幅器２を構成しても、十分に
安定した特性を得ることができる。

【００３２】また、上記直流的な誤差を回避するため
に、従来では直流差動増幅器１２の温度上昇を抑えた
り、温度勾配を無くしたりする構造的あるいは回路的な
手段を講じる場合もあったが、本基本例の場合にはその
ような手段を講じる必要が全くないという利点もある。
さらに、従来では直流的精度を確保するための調整に多
大な時間と労力とがかかっていたが、本基本例では直流
的な精度は要求されないので、調整作業も軽減できる利
点もある。

【００３３】また、同期検波・積分器４の直流安定性
は、交流差動増幅器２において十分に信号が増幅される
ので、高度な特性は要求されない。つまり、直流差動増
幅器に必要とされていたオフセット電圧に、交流差動増
幅器２のゲインをかけた値がその値となるからである。
具体的には、交流差動増幅器２では１０００〜１０万倍
増幅されるので、要求される特性は１０００〜１０万倍
緩くなる。

【００３４】さらに、同期検波・積分器４において、位
相も検波するように構成すれば、輻射量の大小のみなら
ず、比較電圧３に対して入力電圧Ｖinが高いか低いか、
つまりは、正負の極性をも検出できる。この場合には、
周囲温度との演算により対象物の温度を非接触で測定で
きる輻射温度計への応用が可能となる。本基本例の赤外
線検知回路を用いて、存在検知型の人体検知装置を構成
した場合を図２に示す。構成的には、図３５で説明した
と同様に、レンズなどの適当な光学手段Ｌを用い、感応
抵抗体Ｒｔに赤外線を照射するようにし、同期検波・積
分器４の出力電圧Ｖout を適当な基準電圧６と比較する
比較器５を設け、基準電圧６の設定により決まるある一
定レベル以上の輻射熱に対してハイ，ロー２値の出力
（オン，オフ出力）が得られるようにしてある。なお、
図２に示すように、比較電圧３を交流電源１の両端電圧
を抵抗Ｒd₁，Ｒｄ₂ で分圧して得るようにしてもよい。

【００３５】赤外線輻射物体である人体Ｘが図２におけ
る（あ）→（い）→（う）というように移動した場合の
上記人体検知装置の動作を図３に示す。ここで、人体Ｘ
が図２における（あ）→（い）→（う）というように検
知視野（検知エリア）を通過したときの検知視野内にお
ける輻射エネルギの変化は図３（ａ）に示すようにな
る。従って、この人体Ｘの移動に伴う図３（ａ）の検知
視野内の輻射熱により同図（ｂ）に示すように感応抵抗
体Ｒｔの抵抗値が変化する。この感応抵抗体Ｒｔの抵抗
値の変化に伴い交流差動増幅器２の入力電圧Ｖinが図３
（ｃ）に示すように変化し、交流差動増幅器２から同図
（ｄ）に示す増幅出力Ｖacが得られる。そして、その増
幅出力Ｖacを同期検波・積分器４で検波し積分すること
により、図３（ｅ）に示す出力電圧Ｖout が得られる。
この出力電圧Ｖout を比較器５の基準電圧６と比較する
ことで、人体の有無が検知される。この人体検知装置の
場合には、図２における（い）に示す状態に人体Ｘがた
とえ長時間静止しても安定に検知することができる。

【００３６】ところで、上述の赤外線検知回路の場合に
は同期検波・積分器４を用いたが、図４に示すように検
波器４’を用いてもよい。但し、このように検波器４’
を用いた場合、同期検波を行わないため、外乱ノイズに
弱くなる。なお、図４の場合には、感応抵抗体Ｒｔと基
準抵抗Ｒref との位置関係を図２の場合と反対にしてあ
るが、この場合には交流差動増幅器２の出力Ｖacの位相
が反転するのみで基本的には図２の場合と同様に動作す
る。

【００３７】（基本例２） 図５に本発明の基本例２を示す。本基本例では、図１の
赤外線検知回路において、感応抵抗体Ｒｔに赤外線が輻
射されてないときにおける同期検波・積分器４の出力Ｖ
out が０となるように比較電圧３を制御するフィードバ
ック回路７を設けた点に特徴がある。

【００３８】上記フィードバック回路７は、長期的なレ
ンジにおける比較電圧３（この比較電圧を発生する発振
器）の不安定性や感応抵抗体Ｒｔと基準抵抗Ｒref の抵
抗値の不安定性による問題を回避するように働く。即
ち、このような目的で上記フィードバック回路７は使用
されるので、フィードバック制御系における時定数は非
常に大きな値（例えば、数時間）であればよい。

【００３９】なお、本基本例の場合には、図示しない
が、感応抵抗体Ｒｔに輻射熱が加わっているかどうかを
検知する検知手段を備えている。この検知手段では、例
えば同期検波・積分器４の出力電圧Ｖout の短期的な変
動を測定して、感応抵抗体Ｒｔに輻射熱が加わっている
かどうかを検知するようにしてある。即ち、人体の移動
であれば、０．１〜１０Ｈｚくらいの周波数成分の短期
的な変動が測定されるので、その有無により感応抵抗体
Ｒｔに輻射熱が加わっているかどうかを検知することが
可能である。

【００４０】但し、さらに確実に感応抵抗体Ｒｔに輻射
熱が加わっているかどうかを検知する場合には、感応抵
抗体Ｒｔの前に、光学的なシャッタなどの輻射熱遮蔽手
段を配置し、必要に応じた時間間隔で輻射熱を遮断した
状態で、上記フィードバック制御を行うことが望まし
い。本基本例の赤外線検知回路を人体検知装置に用いた
場合を図６に示す。なお、構成的には基本例１のものと
同じであるので、詳細な説明は省略し、特徴とする点に
ついてのみ説明する。図６においては、比較電圧３を交
流電源１の電圧を抵抗Ｒd₁，Ｒｄ₂ で分圧して得てお
り、抵抗Ｒｄ₂ として電圧制御型抵抗を用い、この抵抗
Ｒｄ₂ の抵抗値をフィードバック回路７の出力で調節す
ることで、感応抵抗体Ｒｔに赤外線による輻射熱が加わ
っていないとき、同期検波・積分器４の出力電圧Ｖout
を０Ｖに保つようにしてある。なお、この人体検知装置
の動作は、図７に示すように、基本的に基本例１の場合
と何等変わりのないものである。

【００４１】ところで、基本例１における図４の場合と
同様に、同期検波・積分器４の代わりに検波器４’を用
い、感応抵抗体Ｒｔと基準抵抗Ｒref との位置関係を図
６の場合と反対にしたものを図８に示す。基本的には図
４で説明したと同様である。但し、この図８では、フィ
ードバック回路７で交流差動増幅器２の差動バランスを
制御するようにしてある点に特徴がある。このようにフ
ィードバック回路７で交流差動増幅器２の差動バランス
を制御しても、感応抵抗体Ｒｔに赤外線による輻射熱が
加わっていないとき、検波器４’の出力電圧Ｖout を０
Ｖに保つようにできる。

【００４２】（基本例３） 図９に本発明の第３の基本例を示す。本基本例の赤外線
検知回路では、感応抵抗体Ｒｔに交流電源１ａを印加す
ると共に、交流電源１ａと同一周波数、振幅且つ逆位相
の交流電源１ｂを基準抵抗Ｒref に印加する構成とし、
赤外線による輻射熱が感応抵抗体Ｒｔに加わっていない
ときは、感応抵抗体Ｒｔ及び基準抵抗Ｒref の接続点に
おいて夫々の交流電源１ａ，１ｂの出力電圧が打ち消さ
れ、赤外線による輻射熱で感応抵抗体Ｒｔの抵抗値が変
化して、感応抵抗体Ｒｔと基準抵抗Ｒref との抵抗値の
バランスが崩れたときに、そのアンバランス状態に応じ
た交流電圧が感応抵抗体Ｒｔ及び基準抵抗Ｒref の接続
点の電位変化として得られるようにしたものである。

【００４３】この場合には、上記構成により感応抵抗体
Ｒｔの抵抗値の変化に伴う交流変化が得れるので、交流
差動増幅器２の代わりに単に感応抵抗体Ｒｔ及び基準抵
抗Ｒref の接続点から得られる交流電圧（入力電圧Ｖi
n）を単に交流増幅する交流増幅器２’を用いてある。
図１０に上記赤外線検知回路を用いた構成した人体検知
装置を示す。図１１は図１０の（あ）→（い）→（う）
と人体Ｘが移動したときの動作を示し、同図（ｃ），
（ｄ）に交流電源１ａ，１ｂの出力電圧波形を示す。図
１０における（い）の位置に人体Ｘが存在する場合、上
述したように感応抵抗体Ｒｔと基準抵抗Ｒref との抵抗
値のバランスが崩れ、図１１（ｅ）に示すように、感応
抵抗体Ｒｔ及び基準抵抗Ｒref の接続点の電位変化が生
じる。この交流変化は交流増幅器２’で増幅され、同期
検波・積分器４で交流電源１ａ，１ｂの周波数ｆ₀ に同
期する信号のみを検波すると共に積分し、図１１（ｆ）
に示すように感応抵抗体Ｒｔが受けた輻射熱に応じた直
流電圧出力Ｖout が得られる。そして、その出力電圧Ｖ
out と基準電圧６との比較により、比較器５の出力に人
体Ｘの有無に応じた出力が得られる。

【００４４】図１２は上記赤外線検知回路を同期検波・
積分器４の代わりに検波器４’を用い、感応抵抗体Ｒｔ
と基準抵抗Ｒref との位置関係を異ならせた場合の構成
を示す。 （基本例４） 図１３に本発明の第４の基本例を示す。本基本例の赤外
線検知回路においては、基本例３の赤外線検知回路にお
いて、基本例２で説明したと同様の働きをするフィード
バック回路７を設けた点に特徴がある。即ち、本実施例
のフィードバック回路７では、感応抵抗体Ｒｔに赤外線
が輻射されてないときにおける同期検波・積分器４の出
力Ｖout が０となるように、交流電源１ｂの電圧を制御
するようにしてある。これにより、長期的なレンジにお
ける交流電源１ａ，１ｂの不安定性や感応抵抗体Ｒｔと
基準抵抗Ｒref の抵抗値の不安定性による問題を回避す
る。

【００４５】図１４は本基本例の赤外線検知回路を用い
た人体検知装置を示し、その動作を図１５に示す。ま
た、同期検波・積分器４の代わりに検波器４’を用い、
感応抵抗体Ｒｔと基準抵抗Ｒref との位置関係を異なら
せたものを図１６に示す。なお、図１６ではフィードバ
ック回路７で交流電源１ｂの電圧を制御することに代
え、基準抵抗Ｒref の抵抗値を制御するようにしてあ
る。つまり、基準抵抗Ｒrefとして電圧制御型抵抗を用
い、この基準抵抗Ｒrefの抵抗値をフィードバック回路
７の出力で調節することで、感応抵抗体Ｒｔに赤外線に
よる輻射熱が加わっていないとき、検波器４’の出力電
圧Ｖoutを０Ｖに保つようにしてある。

【００４６】（実施例１） 図１７に本発明の第１の実施例を示す。本実施例の赤外
線検知回路では、感応抵抗体Ｒｔを介して交流電圧を入
力し且つ基準抵抗Ｒrefが交流電圧の入力端と出力端の
間に帰還抵抗として接続されて成り、交流電源１の出力
電圧を反転増幅する反転増幅器８と、この反転増幅器８
で反転増幅した出力と交流電源１の出力とを加算して増
幅する加算交流増幅器２”とを備えている点に特徴があ
る。

【００４７】上記反転増幅器８は、感応抵抗体Ｒｔを入
力抵抗とすると共に、基準抵抗Ｒrefを帰還抵抗とした
演算増幅器７ａを用いて構成してある。なお、感応抵抗
体Ｒｔを帰還抵抗とし、基準抵抗Ｒrefを入力抵抗して
もよいことは言うでもない。この反転増幅器８では、感
応抵抗体Ｒｔが輻射熱を受けていないとき、感応抵抗体
Ｒｔと基準抵抗Ｒrefとの抵抗値が等しく、その出力の
振幅が交流電源１の振幅と一致する。このため、感応抵
抗体Ｒｔが輻射熱を受けていないときは、反転増幅器８
の出力電圧は、交流電源１と同一周波数で位相が逆で、
振幅が等しいものとなり、加算交流増幅器２”で交流電
源１の電圧と反転増幅器８の出力電圧とを加算すると、
互いに相殺され、加算交流増幅器２”の出力は０Ｖとな
る。

【００４８】逆に、感応抵抗体Ｒｔが輻射熱を受けたと
きには、反転増幅器８の出力電圧が変化し、これにより
交流電源１の出力とに差を生じる。従って、このときに
は、加算交流増幅器２”の出力として、感応抵抗体Ｒｔ
が受けた輻射熱に応じた交流電圧が生じ、同期検波・積
分器４の出力として感応抵抗体Ｒｔが受けた輻射熱に応
じた直流電圧出力Ｖoutが得られる。

【００４９】ここで、上述のように反転増幅器８を用い
ることにより、赤外線検知回路の全体のインピーダンス
を下げることができ、外来ノイズの影響を受けにくくで
きる。また、反転増幅器８を用いることにより、抵抗値
の変化と出力電圧との変化がリニアな関係になり、信号
処理が簡単になる。図１８に上記赤外線検知回路を用い
た人体検知装置を示す。なお、図１８では加算交流増幅
器２”を具体的に示してある。図１８では、加算交流増
幅器２”を、演算増幅器２ａで構成し、抵抗値の等しい
入力抵抗Ｒ₁，Ｒ₂を夫々介する反転増幅器８の出力と交
流電源１の出力とを加算する構成としてある。図１９に
上記人体検知装置の動作を示す。

【００５０】図２０は抵抗値の等しい抵抗Ｒ₁，Ｒ₂の直
列回路の一端に交流電源１の電圧を印加すると共に、反
転増幅器８の出力電圧を上記抵抗Ｒ₁，Ｒ₂の直列回路の
他端に印加し、抵抗Ｒ₁，Ｒ₂の接続点の電位変化とし
て、反転増幅器８の出力変化を生じさせる構成としたも
のである。そして、交流増幅器２’で抵抗Ｒ₁，Ｒ₂の接
続点の電位変化を増幅するようにしてある。なお、図２
０では、反転増幅器８において、感応抵抗体Ｒｔを帰還
抵抗とし、基準抵抗Ｒrefを入力抵抗としてあり、検波
器４’を用いてある。

【００５１】（実施例２） 図２１に本発明の第２の実施例を示す。本実施例は、実
施例１の赤外線検知回路に、感応抵抗体Ｒｔに赤外線が
輻射されてないときにおける同期検波・積分器４の出力
Ｖoutを０とするフィードバック回路７を設けたもので
あり、本実施例の場合には加算交流増幅器２”の各入力
の利得バランスを制御して、同期検波・積分器４の出力
Ｖoutを０とするようにしてある。

【００５２】図２２は上記赤外線検知回路を用いた人体
検知装置であり、各入力の利得バランスを制御し、同期
検波・積分器４の出力Ｖoutを０とするために、抵抗Ｒ₂
として電圧制御型抵抗を用い、この抵抗Ｒ₂の抵抗値を
調節して加算比率を可変し、利得バランスを制御するよ
うにしてある。この人体検知装置の動作は図２３に示
す。

【００５３】図２４は感応抵抗体Ｒｔに赤外線が輻射さ
れてないときにおける同期検波・積分器４の出力Ｖout
を０とする別の方法を示し、この図２４の場合には反転
増幅器８の入力抵抗（基準抵抗Ｒref）として電圧制御
型抵抗を用い、反転増幅器８の利得を制御することによ
り、同期検波・積分器４の出力Ｖoutを０とするように
してある。なお、この図２４では検波器４’を用いてあ
る。

【００５４】（実施例３） 図２５に第３の実施例を示す。本実施例では、交流電源
１ａと、この交流電源１ａと同一周波数、振幅且つ逆位
相の交流電源１ｂと、感応抵抗体Ｒｔを介して入力され
る交流電源１ａの出力と基準抵抗Ｒrefを介して入力さ
れる交流電源１ｂの出力を加算して反転増幅する加算反
転増幅器９と、加算反転増幅器９の出力を交流増幅する
交流増幅器２’とを備える点に特徴がある。ここで、上
記加算反転増幅器９は演算増幅器９ａを用いて構成して
あり、入力抵抗として感応抵抗体Ｒｔと基準抵抗Ｒref
とを用い、夫々の入力抵抗を介して入力される交流電源
１ａ，１ｂを加算し、その差分を増幅するようになって
いる。

【００５５】加算反転増幅器９では、基本例３で説明し
たと同様に、赤外線による輻射熱が感応抵抗体Ｒｔに加
わっていないときは、感応抵抗体Ｒｔ及び基準抵抗Ｒre
fの接続点において夫々の交流電源１ａ，１ｂの出力電
圧が打ち消され、赤外線による輻射熱で感応抵抗体Ｒｔ
の抵抗値が変化して、感応抵抗体Ｒｔと基準抵抗Ｒref
との抵抗値のバランスが崩れたときに、そのアンバラン
ス状態に応じた交流出力電圧が感応抵抗体Ｒｔ及び基準
抵抗Ｒrefの接続点の電位変化として得られ、感応抵抗
体Ｒｔ及び基準抵抗Ｒrefの接続点における加算出力を
増幅するようにしたものである。

【００５６】図２６に赤外線検知回路を用いた人体検知
装置を示し、その動作を図２７に示す。また、図２８は
図２６の加算反転増幅器９とは夫々反対の入力に交流電
源１ａ，１ｂを印加する構成、実質的には感応抵抗体Ｒ
ｔと基準抵抗Ｒrefとの挿入位置を逆にしたもであり、
検波器４’を用いたものである。 （実施例４） 図２９に第４の実施例を示す。本実施例は、実施例３
に、感応抵抗体Ｒｔに赤外線が輻射されてないときにお
ける同期検波・積分器４の出力Ｖoutを０とするフィー
ドバック回路７を設けたものであり、交流電源１ａの電
圧を可変することにより、感応抵抗体Ｒｔに赤外線が輻
射されてないときの同期検波・積分器４の出力Ｖoutを
０としてある。なお、交流電源１ｂの電圧を可変するこ
とによっても、同様に同期検波・積分器４の出力Ｖout
を０とすることができる。

【００５７】図３０に本実施例の赤外線検知回路を用い
た人体検知装置を示し、その動作を図３１に示す。ま
た、図３２に示すように、交流電源１ａの代わりに、基
準抵抗Ｒrefの抵抗値を調節するようにしてもよい。な
お、図３２では加算反転増幅器９と夫々反対の入力に交
流電源１ａ，１ｂを印加し、検波器４’を用いてある。

【００５８】

【００５９】

【００６０】

【発明の効果】 請求項１の発明は、上述のように、 赤外
線による輻射熱を受ける赤外線感応抵抗体と、この赤外
線感応抵抗体と同一の抵抗値であり且つ同一の温度に対
する抵抗値変化を示し赤外線による輻射熱を受けない基
準抵抗と、交流電圧を発生する交流電圧発生手段と、上
記赤外線感応抵抗体を介して上記交流電圧を入力し且つ
上記基準抵抗が上記交流電圧の入力端と出力端の間に帰
還抵抗として接続され上記交流電圧発生手段の出力を反
転増幅する反転増幅手段と、上記交流電圧発生手段の出
力と反転増幅手段の出力とを加算する加算手段と、その
加算出力を交流増幅する交流増幅手段と、交流増幅手段
の出力を検波する検波手段とを備えているので、赤外線
の輻射熱による変化を交流的に処理することで、反転増
幅手段及び交流増幅手段を安価な演算増幅器を用いて構
成でき、且つ演算増幅器の直流的なばらつきの影響が出
力に現れないことにより、高性能且つ高信頼性を確保す
ることができる。

【００６１】請求項２の発明は、赤外線感応抵抗体が赤
外線による輻射熱を受けていないとき、検波手段の出力
が生じないように加算手段の加算比率または反転増幅手
段の利得を調節する調節手段を設けてあるので、長期使
用時の動作の安定性及び信頼性を確保することができ
る。請求項３の発明は、赤外線による輻射熱を受ける赤
外線感応抵抗体と、この赤外線感応抵抗体と同一の抵抗
値であり且つ同一の温度に対する抵抗値変化を示し赤外
線による輻射熱を受けない基準抵抗と、交流電圧を発生
する第１の交流電圧発生手段と、この第１の交流電圧発
生手段と同一周波数で位相が逆で、且つ同一振幅の交流
電圧を発生する第２の交流電圧発生手段と、上記赤外線
感応抵抗体を介して入力される上記第１の交流電圧発生
手段の出力と上記基準抵抗を介して入力される上記第２
の交流電圧発生手段の出力とを加算すると共に反転増幅
する加算反転増幅手段と、この加算反転増幅手段の出力
を交流増幅する交流増幅手段と、交流増幅手段の出力を
検波する検波手段とを備えているので、赤外線の輻射熱
による変化を交流的に処理することで、加算反転増幅手
段及び交流増幅手段を安価な演算増幅器を用いて構成で
き、且つ演算増幅器の直流的なばらつきの影響が出力に
現れないことにより、高性能且つ高信頼性を確保するこ
とができる。

【００６２】請求項４の発明は、赤外線感応抵抗体が赤
外線による輻射熱を受けていないとき、検波手段の出力
が生じないようにいずれかの交流電圧発生手段の電圧ま
たは基準抵抗の抵抗値を調節する調節手段を設けてある
ので、長期使用時の動作の安定性及び信頼性を確保する
ことができる。請求項５の発明では、検波手段におい
て、交流電圧発生手段の周波数に同期する信号のみを検
波しているので、外乱ノイズが検波出力として生じず、
外乱ノイズの影響を受けにくくできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の基本例の回路図である。

【図２】同上を人体検知装置に用いた場合の回路図であ
る。

【図３】同上の人体検知装置の動作説明図である。

【図４】同上の人体検知装置の一部構成を異ならせた場
合の回路図である。

【図５】本発明の第２の基本例の回路図である。

【図６】同上を人体検知装置に用いた場合の回路図であ
る。

【図７】同上の人体検知装置の動作説明図である。

【図８】同上の人体検知装置の一部構成を異ならせた場
合の回路図である。

【図９】本発明の第３の基本例の回路図である。

【図１０】同上を人体検知装置に用いた場合の回路図で
ある。

【図１１】同上の人体検知装置の動作説明図である。

【図１２】同上の人体検知装置の一部構成を異ならせた
場合の回路図である。

【図１３】本発明の第４の基本例の回路図である。

【図１４】同上を人体検知装置に用いた場合の回路図で
ある。

【図１５】同上の人体検知装置の動作説明図である。

【図１６】同上の人体検知装置の一部構成を異ならせた
場合の回路図である。

【図１７】本発明の第１の実施例の回路図である。

【図１８】同上を人体検知装置に用いた場合の回路図で
ある。

【図１９】同上の人体検知装置の動作説明図である。

【図２０】同上の人体検知装置の一部構成を異ならせた
場合の回路図である。

【図２１】本発明の第２の実施例の回路図である。

【図２２】同上を人体検知装置に用いた場合の回路図で
ある。

【図２３】同上の人体検知装置の動作説明図である。

【図２４】同上の人体検知装置の一部構成を異ならせた
場合の回路図である。

【図２５】本発明の第３の実施例の回路図である。

【図２６】同上を人体検知装置に用いた場合の回路図で
ある。

【図２７】同上の人体検知装置の動作説明図である。

【図２８】同上の人体検知装置の一部構成を異ならせた
場合の回路図である。

【図２９】本発明の第４の実施例の回路図である。

【図３０】同上を人体検知装置に用いた場合の回路図で
ある。

【図３１】同上の人体検知装置の動作説明図である。

【図３２】同上の人体検知装置の一部構成を異ならせた
場合の回路図である。

【図３３】従来例の回路図である。

【図３４】赤外線感応抵抗体としてのサーミスタの温度
特性図である。

【図３５】従来例を人体検知装置に用いた場合の回路図
である。

【図３６】同上の人体検知装置の動作説明図である。

【図３７】従来例の一部構成を異ならせた場合の回路図
である。

【符号の説明】

Ｒｔ 赤外線感応抵抗体 Ｒref 基準抵抗 １，１ａ，１ｂ 交流電源 ２ 交流差動増幅器 ２’交流増幅器 ２”加算交流増幅器 ３ 比較電圧 ４ 同期検波・積分器 ４’検波器 ７ フィードバック回路 ８ 反転増幅器 ９ 加算反転増幅器

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−98226（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−182474（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−58072（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−97685（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01J 1/02 G01J 1/42 - 1/44 G01J 5/02 G01J 5/12 G01J 5/20 - 5/26 G01K 7/20 - 7/24 G01V 8/12 G08B 13/19

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】赤外線による輻射熱を受ける赤外線感応抵
   抗体と、この赤外線感応抵抗体と同一の抵抗値であり且
   つ同一の温度に対する抵抗値変化を示し赤外線による輻
   射熱を受けない基準抵抗と、交流電圧を発生する交流電
   圧発生手段と、上記赤外線感応抵抗体を介して上記交流
   電圧を入力し且つ上記基準抵抗が上記交流電圧の入力端
   と出力端の間に帰還抵抗として接続され上記交流電圧発
   生手段の出力を反転増幅する反転増幅手段と、上記交流
   電圧発生手段の出力と反転増幅手段の出力とを加算する
   加算手段と、その加算出力を交流増幅する交流増幅手段
   と、交流増幅手段の出力を検波する検波手段とを備えて
   成ることを特徴とする赤外線検知回路。
2. 【請求項２】上記赤外線感応抵抗体が赤外線による輻射
   熱を受けていないとき、検波手段の出力が生じないよう
   に加算手段の加算比率または反転増幅手段の利得を調節
   する調節手段を設けて成ることを特徴とする請求項１記
   載の赤外線検知回路。
3. 【請求項３】赤外線による輻射熱を受ける赤外線感応抵
   抗体と、この赤外線感応抵抗体と同一の抵抗値であり且
   つ同一の温度に対する抵抗値変化を示し赤外線による輻
   射熱を受けない基準抵抗と、交流電圧を発生する第１の
   交流電圧発生手段と、この第１の交流電圧発生手段と同
   一周波数で位相が逆で、且つ同一振幅の交流電圧を発生
   する第２の交流電圧発生手段と、上記赤外線感応抵抗体
   を介して入力される上記第１の交流電圧発生手段の出力
   と上記基準抵抗を介して入力される上記第２の交流電圧
   発生手段の出力とを加算すると共に反転増幅する加算反
   転増幅手段と、この加算反転増幅手段の出力を交流増幅
   する交流増幅手段と、交流増幅手段の出力を検波する検
   波手段とを備えて成ることを特徴とする赤外線検知回
   路。
4. 【請求項４】上記赤外線感応抵抗体が赤外線による輻射
   熱を受けていないとき、検波手段の出力が生じないよう
   にいずれかの交流電圧発生手段の電圧または基準抵抗の
   抵抗値を調節する調節手段を設けて成ることを特徴とす
   る請求項３記載の赤外線検知回路。
5. 【請求項５】上記検波手段において、交流電圧発生手段
   の周波数に同期する信号 のみを検波して成ることを特徴
   とする請求項１，３のいずれかに記載の赤外線検知回
   路。