JP3385971B2 - 赤外線検出装置 - Google Patents

赤外線検出装置

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【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、人体から輻射され
る赤外線エネルギーを検出し、人体の存在や移動の検知
を行う赤外線検出装置に関するものである。 【0002】 【従来の技術】図3は、従来の赤外線検出装置のブロッ
ク図である。赤外線の検出部としては、焦電素子1が広
く利用されており、レンズ系等を用いて検知エリア内か
らの赤外線を焦電素子1に集め、焦電素子1からは集め
られた赤外線量の変化に応じた電流が出力される。焦電
素子1から出力された電流は、I/V変換回路2におい
て電圧に変換された後、更に電圧増幅部3で増幅され
る。発報部4は、第1の電圧増幅部3aで増幅された出
力が予め定められた所定値を超えたときに検知エリア内
に人体が存在・移動するとして発報信号を出力する。 【0003】赤外線検出装置における周波数特性は、人
体の動きに合わせて設定されており、第1の電圧増幅部
3aには、大凡1Hzを中心とするバンドパスフィルタ
が付加されている。これにより、人体に対する感度を上
げることが可能になるとともに、人体の移動に関係しな
いと思われる帯域の信号により誤動作が生じることを防
止することができるようになっている。 【0004】ところが、焦電素子1からポップコーンノ
イズと呼ばれる単発性のノイズ出力が生じることがあ
る。ポップコーンノイズは、焦電素子1を構成する焦電
体基板や支持台、接着剤、回路基板等の熱膨張率の違い
により、焦電体基板や電極といった素子材料の欠陥部や
ダイシング等により生じるピッチング部、マイクロクラ
ック部等に圧縮・引っ張りのストレスが集中し、不要な
電荷が発生するために起こると考えられている。 【0005】そこで、従来は、このような単発性のノイ
ズ出力であるポップコーンノイズに対して、第1の電圧
増幅部3aより高い周波数を選択して、I/V変換回路
2の出力を増幅する第2の電圧増幅部3bを設けてい
る。焦電素子1においては、人体等の移動による出力と
比較してポップコーンノイズは、はるかに立ち上がりが
早い。そこで、第2の電圧増幅部3bは、数十Hz以上
の成分を通過させる高帯域通過フィルタの特性を有して
おり、これによりポップコーンノイズを人体の移動によ
る出力と、区別できることになる。 【0006】一方、ポップコーンノイズ検知部5では、
第2の電圧増幅部3bから出力された信号(図5(b)
参照)が予め定めた所定値Vhを超えたところで、焦電
素子1からポップコーンノイズが、出力されたとして出
力制御回路6に対してポップコーンノイズ検出信号(図
5(d)参照)を出力する。出力制御回路6は、ポップ
コーンノイズ検知部5からポップコーンノイズ検出信号
が入力されると、数秒間(T1)にわたってスイッチ回
路7に対して出力制御信号(図5(e)参照)を出力す
る。 【0007】スイッチ回路7では、出力制御回路6から
出力制御信号が出力されている間、I/V変換回路2の
変換インピーダンスを下げて、出力を低下させる。これ
により、第1の電圧増幅部3aから出力される信号が発
報部4に入力されたとしても予め定めた所定値を超えな
いようになるため、発報信号が外部に出力されることは
なく、ポップコーンノイズによる誤作動を防止すること
が可能となる。 【0008】 【発明が解決しようとする課題】ところが、スイッチ回
路7がオフするときにスイッチングノイズがI/V変換
回路2の出力に発生することがある。このスイッチング
ノイズに関して、以下簡単に図3及び4を用いて、その
発生のメカニズムについて述べる。なお、図4は図3に
示すI/V変換回路2及びスイッチ回路7の具体的なブ
ロック図である。ここで、コンデンサ12はI/V変換
を行う容量であり、この容量をCfとするとインピーダ
ンスZ=1/(ω・Cf)=1/(2π・f・Cf)でI/
V変換が行なわれる。ちなみに、ここではf=1Hz、
Cf=6pFであるのでこのインピーダンスは、非常に
高いものとなってる。従って、入力端子SINも非常に
インピーダンスの高い端子である。 【0009】そこで、出力制御回路6からスイッチ回路
7に対しての出力制御信号が切れる時,FET10のゲ
ート電圧は、HighからLowになってΔV1ほど変
化することになるが、FET10のゲートとソース間に
は寄生容量11が存在するので、この寄生容量11の容
量をCpaとすると、Q=Cpa・ΔV1の電荷が貯ま
ることになる。また、前述のように入力端子SINは非
常にインピーダンスが高いので、この電荷はすぐには放
電されない。よって、コンデンサ12の容量をCfとす
ると、コンデンサ12の両端にはΔV2=Q/Cf=
(Cpa・ΔV1)/Cfの電圧が、生じることにな
る。ここで、入力端子SINはオペアンプ9により基準
電圧に仮想接地されており、このΔV2が出力端子OU
Tの電圧変化として、現れることになる。このΔV2
が、所謂スイッチングノイズと呼ばれるものである。 【0010】このスイッチングノイズは高周波信号であ
るので、第1の電圧増幅部は低帯域通過フィルタの特性
を有しているため大部分除去さて、検知部4に入力され
たとしても、予め定めた所定値を超えないために検知信
号が外部に出力されることはない。しかし、第2の電圧
増幅部は高帯域通過フィルタの特性を有しているため、
このスイッチングノイズがポップコーンノイズ検知部5
からはポップコーンノイズ検出信号として出力(図5
(d)参照)され、再び出力制御回路6がスイッチ回路
7へ出力制御信号(図5(e)参照)を出力することに
なる。従って、スイッチ回路7はオン・オフを繰り返し
発信状態(図5(c)参照)に陥ってしまい、I/V変
換回路2の出力が低下した状態が継続することになり、
赤外線検出感度が低下してしまうという問題点があっ
た。 【0011】本発明は、上記の問題点を解決するために
成されたものであり、その目的とするところは、焦電素
子からのポップコーンノイズを以って検出対象を検出し
たとして、発報信号を出力してしまう所謂誤報をなくす
とともに、検出感度を不必要に長期間低下させてしまう
ことにより、本来の人体の存在や移動の検知ができなく
なる所謂失報を防ぐ、優れた赤外線検出装置を提供する
ことにある。 【0012】 【課題を解決するための手段】本発明に係る赤外線検出
装置の発明は、ポップコーンノイズを出力する恐れのあ
る焦電素子と、該焦電素子から出力された電流信号を電
圧信号に変換するI/V変換回路と、該I/V変換回路
からの電圧信号を増幅する第1の電圧増幅部と、該第1
の電圧増幅部からの出力電圧が予め定められた発報所定
値を超えると発報信号を出力する発報出力部と、前記第
1の電圧増幅部より高い周波数を選択してI/V変換回
路からの電圧信号を増幅する第2の電圧増幅部と、該第
2の電圧増幅部からの電圧出力が予め定めた所定値を超
えるとポップコーンノイズ検出信号を出力するポップコ
ーンノイズ検知部と、前記ポップコーンノイズ検出信号
を受信するとポップコーンノイズ幅に略等しい予め定め
られた時間のみ出力制御信号を出力して、前記I/V変
換回路の出力を低下せしめる出力制御回路と、前記出力
制御信号を受信すると前記I/V変換回路の出力を低下
せしめるスイッチ回路と、を備える赤外線検出装置にお
いて、前記I/V変換回路が前記出力制御回路からの前
記出力制御信号の停止する際に出力するスイッチングノ
イズに基づいて、前記ポップコーンノイズ検知部の出力
する疑似ポップコーンノイズ検出信号を無効にする無効
手段を、前記出力制御回路に設けたことを特徴とするも
のである。 【0013】 【発明の実施の形態】以下、本発明に係る赤外線検出装
置の実施の形態を図1及び図2に基づいて詳細に説明す
る。 【0014】図1は本発明の実施の形態に係る赤外線検
出装置のブロック図である。図1に示すように赤外線検
出装置は、焦電素子1と、I/V変換回路2と、第1の
電圧増幅部3aと、第2の電圧増幅部3bと、発報部4
と、ポップコーンノイズ検知部5と、出力制御回路6、
及びスイッチ回路7とから構成される。 【0015】焦電素子1は、検知エリア内から輻射され
る赤外線量の変化に応じた電流を出力する。 【0016】I/V変換回路2は、焦電素子1から出力
された検出電流を電圧に変換するものである。電圧に変
換された信号は分岐され、一方は第1の電圧増幅部3a
に入力され、他方は第2の電圧増幅部3bに入力され
る。 【0017】第1の電圧増幅部3aは、I/V変換回路
2から入力された信号を増幅して発報部4に入力する。
なお、第1の電圧増幅部3aは、人体の移動のスピード
に応じた1Hz付近の成分を通過させる帯域通過フィル
タの特性を有している。 【0018】発報部4は、第1の電圧増幅部3aから出
力された信号と予め定められた所定値とをコンパレータ
にて比較し、第1の電圧増幅部3aから入力された信号
が予め定められた所定値以上の振幅を有している場合、
発報信号を出力する。 【0019】第2の電圧増幅部3bは、第1の電圧増幅
部3aより高い周波数を選択してI/V変換回路2の出
力を増幅する。焦電素子1において人体等の移動による
出力と比較してポップコーンノイズは、はるかに立ち上
がりが早い。そこで、第2の電圧増幅部3bは、数十H
z以上の成分を通過させる高帯域通過フィルタの特性を
有している。これにより、ポップコーンノイズを人体の
移動による出力と区別できる。ただし、必要以上に高い
周波数を有する信号を通過させると、S/N比が悪化
し、ポップコーンノイズが雑音に埋もれることになる。
そこで、本実施の形態では、数十Hzから数百Hzの成
分を通過させる帯域通過フィルタの特性を第2の電圧増
幅部3bに与えている。 【0020】ポップコーンノイズ検知部5は、第2の電
圧増幅部3bの出力が予め定めた所定値以上の振幅を有
している場合、出力制御回路6に対してポップコーンノ
イズ検出信号を出力する。(図2(d)参照) 出力制御回路6は、ポップコーンノイズ検出信号(図2
(d)参照)が入力されると、予め定めた時間(T1)
にわたってスイッチ回路7に対して出力制御信号(図2
(e)参照)を出力するが、この時一度出力するとその
信号の終端AからBまで予め定めた時間(T2)にわた
って、ポップコーンノイズ検知部5からの信号が入力さ
れても出力は、おこなわない。従って、たとえ出力制御
信号が切れるすなわちスイッチ回路7がオフする時のス
イッチングノイズが、ポップコーンノイズ検知部5の出
力まで伝わったとしても、再びスイッチ回路7がオン
(図2(c)参照)することはない。 【0021】 【発明の効果】以上のように、本発明による赤外線検出
装置においては、焦電素子からのポップコーンノイズを
以って検出対象を検出したとして、発報信号を出力して
しまう所謂誤報をなくすとともに、検出感度を不必要に
長期間低下させてしまうことにより、本来の人体の存在
や移動の検知ができなくなる所謂失報をなくす、優れた
赤外線検出装置を提供するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の一実施の形態に係る赤外線検出装置を
示すブロック図である。 【図2】上記赤外線検出装置の動作を説明するタイミン
グチャートである。 【図3】従来の赤外線検出装置を示すブロック図であ
る。 【図4】上記赤外線検出装置のI/V変換回路及びスイ
ッチ回路を示す回路図である。 【図5】上記赤外線検出装置の動作を説明するタイミン
グチャートである。 【符号の説明】 1 焦電素子 2 I/V変換回路 3a 第1の電圧増幅部 3b 第2の電圧増幅部 4 発報部 5 ポップコーンノイズ検知部 6 出力制御回路 7 スイッチ回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平11−248532(JP,A) 特開 平6−187578(JP,A) 特開 平6−53788(JP,A) 特開 昭63−217231(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01V 8/10 G08B 13/19

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 ポップコーンノイズを出力する恐れのあ
    る焦電素子と、該焦電素子から出力された電流信号を電
    圧信号に変換するI/V変換回路と、該I/V変換回路
    からの電圧信号を増幅する第1の電圧増幅部と、該第1
    の電圧増幅部からの出力電圧が予め定められた所定値を
    超えると発報信号を出力する発報部と、前記第1の電圧
    増幅部より高い周波数を選択して前記I/V変換回路か
    らの電圧信号を増幅する第2の電圧増幅部と、該第2の
    電圧増幅部からの電圧出力が予め定めた所定値を超える
    とポップコーンノイズ検出信号を出力するポップコーン
    ノイズ検知部と、前記ポップコーンノイズ検出信号を受
    信するとポップコーンノイズ幅に略等しい予め定められ
    た時間のみ出力制御信号を出力する出力制御回路と、該
    出力制御回路からの出力制御信号を受信すると前記I/
    V変換回路の出力を低下せしめるスイッチ回路と、を備
    える赤外線検出装置において、前記I/V変換回路が前
    記出力制御回路からの前記出力制御信号の停止する際
    に、出力するスイッチングノイズに基づいて、前記ポッ
    プコーンノイズ検知部の出力する疑似ポップコーンノイ
    ズ検出信号を無効にする無効手段を、前記出力制御回路
    に設けたことを特徴とする赤外線検出装置。
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