JP4696685B2

JP4696685B2 - 検出装置

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Publication number: JP4696685B2
Application number: JP2005148081A
Authority: JP
Inventors: 黒田　　隆雄
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2005-05-20
Filing date: 2005-05-20
Publication date: 2011-06-08
Anticipated expiration: 2025-05-20
Also published as: JP2006322888A

Description

本発明は検出装置に係り、詳しくは、センサの検出信号に基づいて検出対象物の情報を検出する検出装置に関するものである。

従来より、炎特有の赤外線波長の光を赤外線検出信号としてそれぞれ検出する複数の赤外線検出手段と、複数の赤外線検出手段でそれぞれ検出された赤外線検出信号から炎特有の特徴量を抽出し、炎特有の特徴量に基づき炎判断を行なう炎判断手段とを有し、前記炎判断手段は、前記複数の赤外線検出手段でそれぞれ検出された赤外線検出信号の同期性を判断し、同期性があると判断された赤外線検出信号を用いて炎判断を行なう炎感知器が提案されている（特許文献１参照）。

炎感知器は高感度が求められると共に誤作動が許されないが、焦電型素子をセンサとする赤外線式の炎感知器は、炎のちらつきを検知するために高増幅度の増幅器を使用することからノイズの影響を受けやすく、ノイズによる誤検知を起こしやすい。特に、増幅器の初段にある焦電型素子により発生するポップコーンノイズは、最も影響が大きい。
しかし、特許文献１では、複数の赤外線検出手段を設けることにより、ノイズの影響を排除して正確な炎感知を行うことができるとしている。
特開２００２−１６３７３８号公報（第２〜１３頁図１〜図２３）

センサの検出信号に基づいて検出対象物の情報を検出する検出装置（検出システム）では、センサの検出信号を増幅する増幅器が用いられており、検出精度を高めるには、増幅器の内部で発生したノイズや、検出装置の外部で発生したノイズが検出結果に与える影響を排除する必要がある。
ちなみに、増幅器としては、例えば、オペアンプを用いた非反転増幅回路や反転増幅回路が広く使用されている。

増幅器の内部で発生したノイズのうち、増幅器の出力段で発生するノイズについては、増幅器の増幅率を高くして出力信号のレベルを大きくすれば、そのノイズが検出結果に与える影響は無視できる。
また、増幅器の入力段（初段）で発生するノイズについて、増幅器の増幅率が数十倍程度と低い場合には、ノイズの増幅率も低いため、増幅器の出力に表れるノイズのレベルが小さいことから、そのノイズが検出結果に与える影響は無視できる。
しかし、増幅器の入力段で発生するノイズについて、増幅器の増幅率が数百倍以上と高い場合には、ノイズの増幅率も高くなるため、増幅器の出力に表れるノイズのレベルが大きくなることから、そのノイズが検出結果に影響を与えて誤検出が起こり易くなる。

ちなみに、増幅器の入力段で発生するノイズには、例えば、ポップコーンノイズ（バーストノイズ）がある。ポップコーンノイズは、発生原因が正確に解明されている訳ではないが、オペアンプを用いた増幅器では、通常、数μＶの電圧変動として発生し、その雑音パルスの繰り返し周波数はオーディオ周波数帯（数ｋＨｚ以下）にある。

ところで、従来より、センサの検出信号のＤＣ変動値を扱う検出装置では、増幅器の出力信号をローパスフィルタに通すことにより、出力信号に含まれるノイズのうち瞬間的に発生したノイズを除去している。
また、ノイズが定常的に安定して発生する場合には、検出装置の出荷検査にて当該ノイズが発生している検出装置をリジェクトすることが可能である。

しかし、ポップコーンノイズには瞬間的（例えば数msec）に発生するものから長時間（例えば数十分間）に渡って発生するものまであり、長時間連続して発生するポップコーンノイズについて、ローパスフィルタでは検出信号と区別して完全に除去することができないという問題がある。
また、ポップコーンノイズの発生はランダムであり、定常的に安定して発生するとは限らず、検出装置の出荷検査時に発生しないことも度々あるため、ポップコーンノイズが低い出現頻度で発生する検出装置については、出荷検査で完全にリジェクトすることが困難であるという問題がある。

ところで、特許文献１の技術では、複数の赤外線検出手段を設けることにより、増幅器の初段にある焦電型素子により発生するポップコーンノイズについても、その影響を排除して正確な炎感知を行うことができるとしている。ここで、赤外線検出手段には、赤外線センサとして焦電型素子が用いられている。また、特許文献１には、赤外線センサの検出信号（波長信号）を増幅する増幅器（電圧増幅回路）を、個々の赤外線センサ毎に１つずつ設けることが記載されている。
このように、特許文献１の技術では、複数の赤外線センサを用いるため、部品コストが増大するという問題がある。

本発明は上記問題を解決するためになされたものであって、その目的は、センサの検出信号を増幅する増幅器の内部で発生したノイズの影響を排除して高精度な検出結果を得ることが可能な検出装置を低コストに提供することにある。

係る目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、検出対象物の情報を検出し、その情報に対応した検出信号を生成するセンサと、そのセンサの検出信号を増幅して出力信号を生成する複数の増幅器と、その複数の増幅器の出力信号のレベル変化を比較し、前記各増幅器の出力信号のレベル変化が全て同期していれば、当該出力信号が前記センサの検出信号によるものと判定する判定手段と、その判定手段が前記センサの検出信号によるものであると判定した出力信号に基づいて検出結果を得る検出手段とを備えた検出装置を技術的特徴とする。
請求項２に記載の発明は、検出対象物の情報を検出し、その情報に対応した検出信号を生成するセンサと、そのセンサの検出信号を増幅してアナログ信号である出力信号を生成する複数の増幅器と、その複数の増幅器の出力信号を切り替え、前記各増幅器の出力信号のいずれか１つを出力する信号切替回路と、その信号切替回路から出力されたアナログ信号である出力信号をＡＤ変換してデジタル信号を生成するＡＤ変換器と、そのＡＤ変換器が生成した前記各増幅器の出力信号のデジタル信号について、各出力信号のレベル変化を比較し、前記各増幅器の出力信号のレベル変化が全て同期していれば、当該出力信号が前記センサの検出信号によるものと判定する判定手段と、その判定手段が前記センサの検出信号によるものであると判定した出力信号に基づいて検出結果を得る検出手段とを備えた検出装置を技術的特徴とする。

請求項３に記載の発明は、検出対象物の情報を検出し、その情報に対応した検出信号を生成するセンサと、そのセンサの検出信号を増幅して出力信号を生成する３つ以上の複数の増幅器と、その複数の増幅器の出力信号のレベル変化を比較し、そのレベル変化の同期性を多数決原理によって判定することにより、前記各増幅器の出力信号のうち過半数を超える出力信号のレベル変化が同期していれば、その同期している過半数の出力信号が前記センサの検出信号によるものと判定する判定手段と、その判定手段が前記センサの検出信号によるものであると判定した出力信号に基づいて検出結果を得る検出手段とを備えた検出装置を技術的特徴とする。
請求項４に記載の発明は、検出対象物の情報を検出し、その情報に対応した検出信号を生成するセンサと、そのセンサの検出信号を増幅してアナログ信号である出力信号を生成する３つ以上の複数の増幅器と、その複数の増幅器の出力信号を切り替え、前記各増幅器の出力信号のいずれか１つを出力する信号切替回路と、その信号切替回路から出力されたアナログ信号である出力信号をＡＤ変換してデジタル信号を生成するＡＤ変換器と、そのＡＤ変換器が生成した前記各増幅器の出力信号のデジタル信号について、各出力信号のレベル変化を比較し、そのレベル変化の同期性を多数決原理によって判定することにより、前記各増幅器の出力信号のうち過半数を超える出力信号のレベル変化が同期していれば、その同期している過半数の出力信号が前記センサの検出信号によるものと判定する判定手段と、その判定手段が前記センサの検出信号によるものであると判定した出力信号に基づいて検出結果を得る検出手段とを備えた検出装置を技術的特徴とする。

（請求項１：第１実施形態に該当）
請求項１の発明において、判定手段は、各増幅器の出力信号のレベル変化が全て同期していれば、当該出力信号がセンサの検出信号によるものと判定する。
言い換えると、判定手段は、各増幅器の出力信号のレベル変化のうち１つでも非同期ならば、同期している出力信号が全て前記各増幅器の内部で発生した何らかのノイズによるものであると判定する。

つまり、各増幅器の内部で何らかのノイズ（例えば、ポップコーンノイズなど）が発生し、そのノイズによって出力信号が発生した場合には、全ての増幅器で同時にノイズが発生することは極稀であり、まず起こり得ないため、各出力信号のレベル変化は非同期になる筈である。
それに対して、センサの検出信号を各増幅器が増幅して各出力信号が生成された場合には、各増幅器が同一特性であり信号増幅に伴う信号遅延時間も同一であれば、各出力信号のレベル変化は必ず同期している。

よって、各出力信号のレベル変化が全て同期していれば、各出力信号の全てがセンサの検出信号によるものであると考えるのが妥当である。
同様に、各出力信号のレベル変化が非同期ならば、各出力信号が全て前記各増幅器の内部で発生した何らかのノイズによるものであると考えるのが妥当である。
そして、判定手段は、各出力信号の同期性がある場合にのみ、その出力信号に基づいて検出結果を得る。

従って、請求項１の発明によれば、各増幅器の増幅率が高い場合に、各増幅器の入力段でランダムなノイズが発生しても、そのノイズが検出結果に与える影響を排除して正確な検出結果を得ることができる。
また、請求項１の発明によれば、１つのセンサだけしか用いないため、複数のセンサを用いる特許文献１の技術に比べて、部品コストを低く抑えることができる。

（請求項３：第２実施形態に該当）
請求項３の発明において、判定手段は、複数の増幅器の出力信号のレベル変化の同期性を多数決原理によって判定することにより、各増幅器の出力信号のうち過半数を超える出力信号のレベル変化が同期していれば、その同期している過半数の出力信号がセンサの検出信号によるものと判定する。
言い換えると、判定手段は、各増幅器の出力信号のうち過半数に満たない出力信号のレベル変化しか同期していなければ、同期している出力信号が全て各増幅器の内部で発生した何らかのノイズによるものであると判定する。

つまり、各増幅器の内部で何らかのノイズ（例えば、ポップコーンノイズなど）が発生し、そのノイズによって出力信号が発生した場合には、全ての増幅器で同時にノイズが発生することは極稀であり、まず起こり得ないため、各出力信号のレベル変化は非同期になる筈である。
それに対して、センサの検出信号を各増幅器が増幅して各出力信号が生成された場合には、各増幅器が同一特性であり信号増幅に伴う信号遅延時間も同一であれば、各出力信号のレベル変化は必ず同期している。
しかし、各増幅器のうち、いずれかの増幅器に不具合が起こることがあり、その場合、不具合を起こした増幅器の出力信号のレベル変化は、正常な増幅器の出力信号のレベル変化と非同期になるおそれがある。

よって、各増幅器の出力信号のうち過半数を超える出力信号のレベル変化が同期していれば、各増幅器のうちのいずれかが不具合を起こしていたとしても、同期している出力信号についてはセンサの検出信号によるものであると考えるのが妥当である。
同様に、各増幅器の出力信号のうち過半数に満たない出力信号のレベル変化しか同期していなければ、同期している出力信号が全て前記各増幅器の内部で発生した何らかのノイズによるものであると考えるのが妥当である。
そして、判定手段は、各出力信号の同期性がある場合にのみ、その出力信号に基づいて検出結果を得る。

従って、請求項３の発明によれば、請求項１の発明の作用・効果を更に高めることができる。
加えて、請求項３の発明によれば、各増幅器のいずれかに不具合が起こった場合でも、請求項１の発明と同様の作用・効果を得ることが可能になり、請求項１の発明に比べてロバスト性を向上させることができる。

以下、本発明を具体化した各実施形態について図面を参照しながら説明する。尚、各実施形態において、同一の構成部材および構成要素については符号を等しくすると共に、同一内容の箇所については重複説明を省略してある。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態の検出装置１０の概略構成を示すブロック回路図である。
検出装置１０は、センサ１１、増幅器１２ａ，１２ｂ、信号切替回路１３、ＡＤ変換器１４、信号処理・判定回路１５から構成されている。

センサ１１は、検出対象物の情報を検出し、その情報に対応した検出信号Ｓを生成する。尚、センサ１１は、どのような検出対象物のどのような情報を検出するものでもよく、例えば、赤外線センサ、圧力センサ、加速度センサ、磁気センサ、イメージセンサ、温度センサ、超音波センサなど、どのようなセンサであってもよい。

同一構成で同一特性の２つの増幅器１２ａ，１２ｂは、センサ１１の検出信号Ｓを増幅して出力信号Ｖａ，Ｖｂを生成する。
信号切替回路１３は、各増幅器１２ａ，１２ｂの出力信号Ｖａ，Ｖｂを切り替え、増幅器１２ａの出力信号Ｖａと増幅器１２ｂの出力信号Ｖｂのいずれか一方をＡＤ変換器１４へ出力する。
ＡＤ（Analog-to-Digital）変換器１４は、アナログ信号である出力信号Ｖａ，ＶｂをＡＤ変換してデジタル信号を生成する。

尚、各出力信号Ｖａ，Ｖｂの生成時間に対して信号切替回路１３およびＡＤ変換器１４の動作は極めて高速であるため、１つのＡＤ変換器１４の入力を信号切替回路１３で切り替えるだけで、各出力信号Ｖａ，Ｖｂの正確なＡＤ変換を各出力信号Ｖａ，Ｖｂのそれぞれに対して個別に行うことが可能であり、各増幅器１２ａ，１２ｂ毎に別個のＡＤ変換器を設ける必要はない。
ちなみに、ＡＤ変換器１４として市販の２入力型ＡＤ変換器を用いれば、２入力型ＡＤ変換器は２つの入力を切り替える機能があり、その機能は信号切替回路１３の機能と同じであるため、信号切替回路１３を省くことができる。

判定手段および検出手段としての信号処理・判定回路１５は、まず、ＡＤ変換器１４の生成したデジタル信号に対してソフトウェア的なローパスフィルタ処理などの信号処理を施すことにより、出力信号Ｖａ，Ｖｂに含まれるノイズのうち瞬間的に発生したノイズを除去する。
次に、信号処理・判定回路１５は、各出力信号Ｖａ，ＶｂをＡＤ変換したデジタル信号のレベル変化を比較し、その比較結果に基づいて、各出力信号Ｖａ，Ｖｂがセンサ１１の検出信号Ｓによるものか又は増幅器１２ａ，１２ｂの内部で発生したノイズによるものかを判定する。
そして、信号処理・判定回路１５は、各出力信号Ｖａ，Ｖｂがセンサ１１の検出信号Ｓによるものであると判定した場合、その出力信号Ｖａ，Ｖｂに基づいて検出結果を得る。

図２は、各増幅器１２ａ，１２ｂの第１構成例を示すブロック回路図である。
各増幅器１２ａ，１２ｂは、オペアンプＯＰおよび帰還抵抗Ｒ１，Ｒ２から構成された非反転増幅回路である。

センサ１１の検出信号ＳはオペアンプＯＰの非反転入力端子に入力され、オペアンプＯＰの出力端子と反転入力端子との間には抵抗Ｒ１が接続され、オペアンプＯＰの反転入力端子には抵抗Ｒ２を介して基準電圧Ｖｒが印加され、オペアンプＯＰの出力端子から出力信号Ｖａまたは出力信号Ｖｂが出力される。
そのため、出力信号Ｖａ，Ｖｂは検出信号Ｓと同位相になる。また、出力信号Ｖａ，Ｖｂは、各帰還抵抗Ｒ１，Ｒ２によって決定された増幅率で検出信号Ｓを電圧増幅すると共に、その増幅した電圧値を基準電圧Ｖｒおよび各帰還抵抗Ｒ１，Ｒ２によって設定された基準レベルから変化させた電圧値になる。

図３は、各増幅器１２ａ，１２ｂの第２構成例を示すブロック回路図である。
各増幅器１２ａ，１２ｂは、オペアンプＯＰおよび帰還抵抗Ｒ１，Ｒ２から構成された反転増幅回路である。

センサ１１の検出信号Ｓは抵抗Ｒ２を介してオペアンプＯＰの反転入力端子に入力され、オペアンプＯＰの出力端子と反転入力端子との間には抵抗Ｒ１が接続され、オペアンプＯＰの非反転入力端子には基準電圧Ｖｒが印加され、オペアンプＯＰの出力端子から出力信号Ｖａまたは出力信号Ｖｂが出力される。
そのため、出力信号Ｖａ，Ｖｂは検出信号Ｓと逆位相になる。また、出力信号Ｖａ，Ｖｂは、各帰還抵抗Ｒ１，Ｒ２によって決定された増幅率で検出信号Ｓを電圧増幅すると共に、その増幅した電圧値を基準電圧Ｖｒおよび各帰還抵抗Ｒ１，Ｒ２によって設定された基準レベルから変化させた電圧値になる。

図４は、各増幅器１２ａ，１２ｂの各出力信号Ｖａ，Ｖｂのレベル変化に対応した信号処理・判定回路１５の動作を説明するための説明図である。
図４（Ａ）に示すように、各出力信号Ｖａ，Ｖｂのレベル変化が同期していれば（同期性があれば）、信号処理・判定回路１５は、各出力信号Ｖａ，Ｖｂの両方がセンサ１１の検出信号Ｓによるものであると判定する。
図４（Ｂ）に示すように、各出力信号Ｖａ，Ｖｂのレベル変化が非同期ならば（同期性がなければ）、信号処理・判定回路１５は、各出力信号Ｖａ，Ｖｂの両方が増幅器１２ａ，１２ｂの内部で発生した何らかのノイズ（例えば、ポップコーンノイズなど）によるものであると判定する。

つまり、増幅器１２ａ，１２ｂの内部で何らかのノイズ（例えば、ポップコーンノイズなど）が発生し、そのノイズによって出力信号Ｖａ，Ｖｂが発生した場合には、２つの増幅器１２ａ，１２ｂで同時にノイズが発生することは極稀であり、まず起こり得ないため、各出力信号Ｖａ，Ｖｂのレベル変化は非同期になる筈である。

それに対して、センサ１１の検出信号Ｓを各増幅器１２ａ，１２ｂが増幅して各出力信号Ｖａ，Ｖｂが生成された場合には、各増幅器１２ａ，１２ｂが同一特性であり信号増幅に伴う信号遅延時間も同一であるため、各出力信号Ｖａ，Ｖｂのレベル変化は必ず同期している。

よって、各出力信号Ｖａ，Ｖｂのレベル変化が同期していれば、各出力信号Ｖａ，Ｖｂの両方がセンサ１１の検出信号Ｓによるものであると考えるのが妥当である。
同様に、各出力信号Ｖａ，Ｖｂのレベル変化が非同期ならば、各出力信号Ｖａ，Ｖｂの両方が増幅器１２ａ，１２ｂの内部で発生した何らかのノイズによるものであると考えるのが妥当である。
そして、信号処理・判定回路１５は、図４（Ａ）に示すように、各出力信号Ｖａ，Ｖｂの同期性がある場合にのみ、その出力信号Ｖａ，Ｖｂに基づいて検出結果を得る。

以上詳述したように、第１実施形態によれば、増幅器１２ａ，１２ｂの増幅率が高い場合に、増幅器１２ａ，１２ｂの入力段でランダムなノイズが発生し、そのノイズが信号処理・判定回路１５によるローパスフィルタ処理で除去不能なほど長時間に渡って発生するものであったとしても、そのノイズが検出結果に与える影響を排除して正確な検出結果を得ることができる。

また、第１実施形態によれば、１つのセンサ１１だけしか用いないため、複数のセンサを用いる特許文献１の技術に比べて、部品コストを低く抑えることができる。

［第２実施形態］
図５は、第２実施形態の検出装置２０の概略構成を示すブロック回路図である。
検出装置２０は、センサ１１、増幅器１２ａ〜１２ｃ、信号切替回路２１、ＡＤ変換器１４、信号処理・判定回路２２から構成されている。
第２実施形態において、第１実施形態と異なるのは以下の点だけである。

［１］増幅器１２ｃは各増幅器１２ａ，１２ｂと同一構成で同一特性であり、増幅器１２ｃはセンサ１１の検出信号Ｓを増幅して出力信号Ｖｃを生成する。

［２］信号切替回路２１は、各増幅器１２ａ〜１２ｃの出力信号Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃを切り替え、各出力信号Ｖａ〜Ｖｃのいずれか１つをＡＤ変換器１４へ出力する。
尚、各出力信号Ｖａ〜Ｖｃの生成時間に対して信号切替回路２１およびＡＤ変換器１４の動作は極めて高速であるため、１つのＡＤ変換器１４の入力を信号切替回路２１で切り替えるだけで、各出力信号Ｖａ〜Ｖｃの正確なＡＤ変換を各出力信号Ｖａ〜Ｖｃのそれぞれに対して個別に行うことが可能であり、各増幅器１２ａ〜１２ｃ毎に別個のＡＤ変換器を設ける必要はない。
ちなみに、ＡＤ変換器１４として市販の３入力型ＡＤ変換器を用いれば、３入力型ＡＤ変換器は３つの入力を切り替える機能があり、その機能は信号切替回路２１の機能と同じであるため、信号切替回路２１を省くことができる。

［３］判定手段および検出手段としての信号処理・判定回路２２は、まず、ＡＤ変換器１４の生成したデジタル信号に対してソフトウェア的なローパスフィルタ処理などの信号処理を施すことにより、出力信号Ｖａ〜Ｖｃに含まれるノイズのうち瞬間的に発生したノイズを除去する。
次に、信号処理・判定回路２２は、各出力信号Ｖａ〜ＶｃをＡＤ変換したデジタル信号のレベル変化を比較し、その比較結果に基づいて、各出力信号Ｖａ〜Ｖｃがセンサ１１の検出信号Ｓによるものか又は増幅器１２ａ〜１２ｃの内部で発生したノイズによるものかを判定する。
そして、信号処理・判定回路２２は、出力信号Ｖａ〜Ｖｃがセンサ１１の検出信号Ｓによるものであると判定した場合、その出力信号に基づいて検出結果を得る。

図６および図７は、各増幅器１２ａ〜１２ｃの各出力信号Ｖａ〜Ｖｃのレベル変化に対応した信号処理・判定回路２２の動作を説明するための説明図である。

図６（Ａ）〜図６（Ｃ）に示すように、３つの出力信号Ｖａ〜Ｖｃのうち、少なくともいずれか２つの出力信号のレベル変化が同期していれば（同期性があれば）、信号処理・判定回路２２は、同期している出力信号が全てセンサ１１の検出信号Ｓによるものであると判定する。
図６（Ａ）は、３つの出力信号Ｖａ〜Ｖｃのレベル変化が全て同期しており、信号処理・判定回路２２が各出力信号Ｖａ〜Ｖｃの全てをセンサ１１の検出信号Ｓによるものであると判定する場合を示す例である。
図６（Ｂ）は、２つの出力信号Ｖｂ，Ｖｃのレベル変化が同期しており、信号処理・判定回路２２が各出力信号Ｖｂ，Ｖｃの両方をセンサ１１の検出信号Ｓによるものであると判定する場合を示す例である。
図６（Ｃ）は、２つの出力信号Ｖａ，Ｖｃのレベル変化が同期しており、信号処理・判定回路２２が各出力信号Ｖａ，Ｖｃの両方をセンサ１１の検出信号Ｓによるものであると判定する場合を示す例である。

図７（Ａ）〜図７（Ｃ）に示すように、各出力信号Ｖａ〜Ｖｃのレベル変化が全て非同期ならば（同期性がなければ）、信号処理・判定回路２２は、各出力信号Ｖａ〜Ｖｃの全てが増幅器１２ａ〜１２ｃの内部で発生した何らかのノイズ（例えば、ポップコーンノイズなど）によるものであると判定する。

つまり、増幅器１２ａ〜１２ｃの内部で何らかのノイズ（例えば、ポップコーンノイズなど）が発生し、そのノイズによって出力信号Ｖａ〜Ｖｃが発生した場合には、３つの増幅器１２ａ〜１２ｃのうち２つ以上の増幅器で同時にノイズが発生することは極稀であり、まず起こり得ないため、各出力信号Ｖａ〜Ｖｃのレベル変化は全て非同期になる筈である。

それに対して、センサ１１の検出信号Ｓを各増幅器１２ａ〜１２ｃが増幅して各出力信号Ｖａ〜Ｖｃが生成された場合には、各増幅器１２ａ〜１２ｃが同一特性であり信号増幅に伴う信号遅延時間も同一であるため、各出力信号Ｖａ〜Ｖｃのレベル変化は必ず同期している筈である。
しかし、各増幅器１２ａ〜１２ｃのうち、いずれか１つの増幅器に不具合が起こることがあり、その場合、不具合を起こした増幅器の出力信号のレベル変化は、正常な増幅器の出力信号のレベル変化と非同期になるおそれがある。

よって、３つの出力信号Ｖａ〜Ｖｃのうち、いずれか２つの出力信号のレベル変化が同期していれば、３つの増幅器１２ａ〜１２ｃのうちの１つが不具合を起こしていたとしても、同期している２つの出力信号についてはセンサ１１の検出信号Ｓによるものであると考えるのが妥当である。
同様に、各出力信号Ｖａ〜Ｖｃのレベル変化が全て非同期ならば、同期している出力信号が全て増幅器１２ａ〜１２ｃの内部で発生した何らかのノイズによるものであると考えるのが妥当である。

すなわち、信号処理・判定回路２２は、３つの出力信号Ｖａ〜Ｖｃのレベル変化の同期性について多数決原理によって判定し、過半数（この場合は２つ）を超える出力信号Ｖａ〜Ｖｃのレベル変化が同期していれば、同期している過半数の出力信号がセンサ１１の検出信号Ｓによるものと見なすわけである。
言い換えると、信号処理・判定回路２２は、３つの出力信号Ｖａ〜Ｖｃのレベル変化の同期性について多数決原理によって判定し、過半数（この場合は２つ）に満たない出力信号Ｖａ〜Ｖｃのレベル変化しか同期していない場合には、同期している出力信号が全て増幅器１２ａ〜１２ｃの内部で発生した何らかのノイズによるものであると見なすわけである。

そして、信号処理・判定回路２２は、図６に示すように、３つの出力信号Ｖａ〜Ｖｃのうち、少なくともいずれか２つの出力信号に同期性がある場合にのみ、その出力信号に基づいて検出結果を得る。
すなわち、信号処理・判定回路２２は、同期している出力信号Ｖａ〜Ｖｃのみに基づいて検出結果を得るわけである。

以上詳述したように、３つの増幅器１２ａ〜１２ｃによる多数決原理を用いる第２実施形態によれば、２つの増幅器１２ａ，１２ｂを用いる第１実施形態の作用・効果を更に高めることができる。
すなわち、第２実施形態によれば、増幅器１２ａ〜１２ｃの増幅率が高い場合に、増幅器１２ａ〜１２ｃの入力段でランダムなノイズが発生し、そのノイズが信号処理・判定回路２２によるローパスフィルタ処理で除去不能なほど長時間に渡って発生するものであったとしても、そのノイズが検出結果に与える影響を排除して正確な検出結果を得ることができる。
また、第２実施形態によれば、１つのセンサ１１だけしか用いないため、複数のセンサを用いる特許文献１の技術に比べて、部品コストを低く抑えることができる。

加えて、第２実施形態によれば、各増幅器１２ａ〜１２ｃのうち、いずれか１つの増幅器に不具合が起こった場合でも、第１実施形態と同様の作用・効果を得ることが可能になり、第１実施形態に比べてロバスト（robust）性を向上させることができる。
尚、増幅器１２ａ〜１２ｃに起こる不具合には、例えば、出力信号Ｖａ〜Ｖｃを生成不能になる故障、増幅率が低下して出力信号Ｖａ〜Ｖｃのレベルが正常な検出結果を得るのに必要なレベルに達しなくなる故障、増幅器１２ａ〜１２ｃを構成するオペアンプＯＰのオフセット変動が過大になって正常な出力信号Ｖａ〜Ｖｃを生成不能になる故障、などがある。

ところで、オペアンプＯＰには、入力段にＭＯＳトランジスタを用いたＭＯＳ入力タイプと、入力段にバイポーラトランジスタを用いたバイポーラ入力タイプとがある。
そして、ＭＯＳ入力タイプはバイポーラ入力タイプに比べて、オフセット変動が大きいというデメリットがあるが、第２実施形態によれば当該デメリットが検出結果に与える影響を排除できる。

［別の実施形態］
ところで、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、以下のように具体化してもよく、その場合でも、上記各実施形態と同等もしくはそれ以上の作用・効果を得ることができる。

［１］第１実施形態では２つの増幅器１２ａ，１２ｂを設けているが、３つ以上の複数の増幅器を設けると共に、各増幅器の出力信号を切り替える信号切替回路を設けるようにしてもよい。
このように、３つ以上の複数の増幅器を設ければ、増幅器の個数分だけ第１実施形態の作用・効果を更に高めることができる。
この場合、信号処理・判定回路１５は、各増幅器の出力信号のレベル変化が全て同期していれば、各出力信号がセンサ１１の検出信号Ｓによるものと判定すればよい。
言い換えると、信号処理・判定回路１５は、各増幅器の出力信号のレベル変化のうち１つでも非同期ならば、同期している出力信号が全て各増幅器の内部で発生した何らかのノイズによるものであると判定すればよい。

［２］第２実施形態では３つの増幅器１２ａ〜１２ｃを設けているが、４つ以上の複数の増幅器を設けると共に、各増幅器の出力信号を切り替える信号切替回路を設けるようにしてもよい。
このように、４つ以上の複数の増幅器を設ければ、増幅器の個数分だけ第２実施形態の作用・効果を更に高めることができる。
この場合、信号処理・判定回路２２は、各増幅器の出力信号のレベル変化の同期性を多数決原理によって判定し、過半数を超える出力信号のレベル変化が同期していれば、同期している過半数の出力信号がセンサ１１の検出信号Ｓによるものと見なせばよい。

言い換えると、信号処理・判定回路２２は、各増幅器の出力信号のレベル変化の同期性を多数決原理によって判定し、過半数に満たない出力信号のレベル変化しか非同期ならば、同期している出力信号が全て各増幅器の内部で発生した何らかのノイズによるものであると見なせばよい。

［３］上記各実施形態ではオペアンプＯＰを用いた非反転増幅回路または反転増幅回路によって増幅器１２ａ〜１２ｃを構成しているが、センサ１１の検出信号Ｓを増幅して必要な出力信号Ｖａ〜Ｖｃが生成可能であれば、増幅器１２ａ〜１２ｃをどのような構成にしてもよい。

本発明を具体化した第１実施形態の検出装置１０の概略構成を示すブロック回路図。第１実施形態における各増幅器１２ａ，１２ｂの第１構成例を示すブロック回路図。各増幅器１２ａ，１２ｂの第２構成例を示すブロック回路図。第１実施形態において、各増幅器１２ａ，１２ｂの各出力信号Ｖａ，Ｖｂのレベル変化に対応した信号処理・判定回路１５の動作を説明するための説明図。本発明を具体化した第２実施形態の検出装置２０の概略構成を示すブロック回路図。第２実施形態において、各増幅器１２ａ〜１２ｃの各出力信号Ｖａ〜Ｖｃのレベル変化に対応した信号処理・判定回路２２の動作を説明するための説明図。第２実施形態において、各増幅器１２ａ〜１２ｃの各出力信号Ｖａ〜Ｖｃのレベル変化に対応した信号処理・判定回路２２の動作を説明するための説明図。

符号の説明

１０，２０…検出装置
１１…センサ
１２ａ〜１２ｄ…増幅器
１３，２１…信号切替回路
１４…ＡＤ変換器
１５，２２…信号処理・判定回路（判定手段、検出手段）
Ｓ…検出信号
Ｖａ〜Ｖｃ…出力信号
ＯＰ…オペアンプ
Ｒ１，Ｒ２…帰還抵抗

Claims

検出対象物の情報を検出し、その情報に対応した検出信号を生成するセンサと、
そのセンサの検出信号を増幅して出力信号を生成する複数の増幅器と、
その複数の増幅器の出力信号のレベル変化を比較し、前記各増幅器の出力信号のレベル変化が全て同期していれば、当該出力信号が前記センサの検出信号によるものと判定する判定手段と、
その判定手段が前記センサの検出信号によるものであると判定した出力信号に基づいて検出結果を得る検出手段と
を備えたことを特徴とする検出装置。
検出対象物の情報を検出し、その情報に対応した検出信号を生成するセンサと、
そのセンサの検出信号を増幅してアナログ信号である出力信号を生成する複数の増幅器と、
その複数の増幅器の出力信号を切り替え、前記各増幅器の出力信号のいずれか１つを出力する信号切替回路と、
その信号切替回路から出力されたアナログ信号である出力信号をＡＤ変換してデジタル信号を生成するＡＤ変換器と、
そのＡＤ変換器が生成した前記各増幅器の出力信号に対応するデジタル信号について、各出力信号のレベル変化を比較し、前記各増幅器の出力信号のレベル変化が全て同期していれば、当該出力信号が前記センサの検出信号によるものと判定する判定手段と、
その判定手段が前記センサの検出信号によるものであると判定した出力信号に基づいて検出結果を得る検出手段と
を備えたことを特徴とする検出装置。
検出対象物の情報を検出し、その情報に対応した検出信号を生成するセンサと、
そのセンサの検出信号を増幅して出力信号を生成する３つ以上の複数の増幅器と、
その複数の増幅器の出力信号のレベル変化を比較し、そのレベル変化の同期性を多数決原理によって判定することにより、前記各増幅器の出力信号のうち過半数を超える出力信号のレベル変化が同期していれば、その同期している過半数の出力信号が前記センサの検出信号によるものと判定する判定手段と、
その判定手段が前記センサの検出信号によるものであると判定した出力信号に基づいて検出結果を得る検出手段と
を備えたことを特徴とする検出装置。
検出対象物の情報を検出し、その情報に対応した検出信号を生成するセンサと、
そのセンサの検出信号を増幅してアナログ信号である出力信号を生成する３つ以上の複数の増幅器と、
その複数の増幅器の出力信号を切り替え、前記各増幅器の出力信号のいずれか１つを出力する信号切替回路と、
その信号切替回路から出力されたアナログ信号である出力信号をＡＤ変換してデジタル信号を生成するＡＤ変換器と、
そのＡＤ変換器が生成した前記各増幅器の出力信号に対応するデジタル信号について、各出力信号のレベル変化を比較し、そのレベル変化の同期性を多数決原理によって判定することにより、前記各増幅器の出力信号のうち過半数を超える出力信号のレベル変化が同期していれば、その同期している過半数の出力信号が前記センサの検出信号によるものと判定する判定手段と、
その判定手段が前記センサの検出信号によるものであると判定した出力信号に基づいて検出結果を得る検出手段と
を備えたことを特徴とする検出装置。