JP6375685B2 - 回路装置、温度検出装置、電子機器及び温度検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、回路装置、温度検出装置、電子機器及び温度検出方法等に関する。

従来より、非接触で温度検出を行う装置として、サーモパイルを用いた温度検出装置が知られている。この温度検出装置は、対象物体の赤外線放射を検出するサーモパイル（赤外線センサー）と、サーモパイルの近傍に設けられ自己温度（周囲温度）を検出するサーミスター（温度センサー）とを有する。サーモパイルは、対象物温度と自己温度の温度差による起電力（起電圧）を発生する性質を持つ。従って、サーモパイルを用いて検出された検出電圧とサーミスターを用いて検出された検出電圧とに基づいて、対象物温度を検出することが可能になる。

特開２００６−１８９３６９号公報

しかしながら、これまでのサーモパイル等を用いた温度検出装置では、アナログ回路だけを用いて温度検出を行っていたため、所望の温度範囲に対応した測定条件（例えば起電圧を増幅するゲイン等）が固定されていた。そのため、出力できる温度範囲が固定され、用途が限定されていた。

なお、特許文献１には、ＣＰＵが、測定された温度値に対応するアナログ信号をアナログ出力回路を介して出力する放射温度計の技術が開示されている。しかしながら、特許文献１には、例えば出力する温度範囲等の、ＣＰＵがアナログ出力を実現する具体的な手法は開示されていない。

本発明の幾つかの態様によれば、出力温度範囲を可変に設定できる回路装置、温度検出装置、電子機器及び温度検出方法等を提供できる。

本発明の一態様は、赤外線センサーを用いて検出された第１検出電圧についてのＡ／Ｄ変換を行って、デジタル値の第１検出値を出力し、温度センサーを用いて検出された第２検出電圧についてのＡ／Ｄ変換を行って、デジタル値の第２検出値を出力する検出回路と、前記第１検出値と前記第２検出値に基づいて、対象物温度のデジタル値を求める制御部と、前記対象物温度のデジタル値のＤ／Ａ変換を行って、前記対象物温度に対応する出力電圧を出力する出力部と、を含み、前記出力部は、前記出力電圧によって表される前記対象物温度の温度範囲が可変に設定される前記出力電圧を出力する回路装置に関係する。

本発明の一態様によれば、Ａ／Ｄ変換によりデジタル値の第１検出値及び第２検出値が得られ、そのデジタル値の第１検出値及び第２検出値から対象物温度のデジタル値が求められる。そして、そのＤ／Ａ変換により対象物温度のデジタル値が、対象物温度に対応する出力電圧に変換される。例えば、赤外線センサーとしてサーモパイルや温度センサーとしてサーミスターを用いて、赤外線センサーおよび温度センサーから得られた検出電圧をＡ／Ｄ変換することでデジタル処理が可能となり、出力電圧の温度範囲を可変に設定することが可能となる。

また本発明の一態様では、前記制御部は、前記温度範囲の設定情報に基づいて、前記温度範囲の前記対象物温度のデジタル値を前記Ｄ／Ａ変換の入力範囲のデジタル値に変換する変換処理を行い、前記出力部は、変換処理後の前記対象物温度のデジタル値をＤ／Ａ変換して前記出力電圧を出力してもよい。

このようにデジタル値に対する変換処理を行うことで、設定情報によって設定される温度範囲内の対象物温度のデジタル値をＤ／Ａ変換の入力範囲内のデジタル値に変換できる。この変換後のデジタル値をＤ／Ａ変換すると、出力電圧の温度範囲は、設定情報によって設定された温度範囲となる。このような設定情報に基づく変換処理により、出力電圧の温度範囲を可変に設定することが可能となる。

また本発明の一態様では、前記制御部は、前記対象物温度に対して前記出力電圧がリニアに変化する前記変換処理を行ってもよい。

本発明の一態様によれば、対象物温度をデジタル処理することが可能なので、そのデジタル処理において対象物温度の温度特性をリニアに変換できる。これにより、同じ温度変化量に対する出力電圧の変化量が温度に依存せず、後段の回路で温度検出の精度を一定にできる。

また本発明の一態様では、前記設定情報は、前記温度範囲の下限値と、前記Ｄ／Ａ変換の１ＬＳＢで表される温度変化量であってもよい。

温度範囲の下限値と１ＬＳＢで表される温度変化量により、温度範囲の上限が決まるので、これらの設定情報を設定することで、対象物温度の温度範囲を可変に設定することが可能となる。

また本発明の一態様では、前記設定情報を記憶する記憶部を含み、前記制御部は、前記記憶部に記憶された前記設定情報に基づいて前記変換処理を行ってもよい。

このように、設定情報を記憶する記憶部を設け、その記憶部に設定情報を可変に設定し、その設定された設定情報に基づいて変換処理を行うことで、温度範囲の可変な設定を実現できる。

また本発明の一態様では、前記制御部は、前記第１検出値に対して補正処理を行い、前記補正処理が施された前記第１検出値と前記第２検出値とから前記対象物温度のデジタル値を求めてもよい。

本発明の一態様によれば、赤外線センサーを用いて検出された第１検出電圧をデジタル値にＡ／Ｄ変換できるので、デジタル処理において補正を行うことが可能となる。この補正処理によって高精度な対象物温度のデジタル値が得られるので、そのデジタル値をＤ／Ａ変換することで高精度に対象物温度を表す出力電圧を出力できる。

また本発明の一態様では、前記補正処理は、温度特性についてのゲイン補正処理、オフセットについての補正処理、サーモパイルの特性係数パラメーターに基づく変換処理の少なくとも１つであってもよい。

本発明の一態様では、これらの補正処理をデジタル的に行うことが可能である。この補正処理により、サーモパイルや検出回路の特性ばらつきが補正された高精度なアナログ出力を得ることができる。

また本発明の一態様では、前記制御部は、前記第２検出値から自己温度を求め、前記自己温度から前記自己温度に対応する第２起電圧値を求め、前記第１検出値と前記第２起電圧値とから対象物温度に対応する第１起電圧値を求め、前記第１起電圧値から前記対象物温度を求めてもよい。

このようにすれば、デジタル値の第１検出値、第２検出値を用いたデジタル処理により、サーモパイルの特性に対応した第１起電圧値や、第２起電圧値を求めて、対象物温度を求めることが可能になる。従って、サーモパイルの特性に応じた高い精度の温度検出を可能にする回路装置を実現できる。また、サーモパイルの起電圧を第１起電圧値と第２起電圧値に分けることで、簡素な演算処理で、対象物温度を求めることが可能になり、制御部の処理負荷等の軽減を図れる。

また本発明の一態様では、前記制御部は、前記第２検出値から自己温度のデジタル値を求め、前記出力部は、前記自己温度のデジタル値のＤ／Ａ変換を行って、前記自己温度に対応する出力電圧を出力してもよい。

このように、対象物温度だけでなく自己温度に対応する出力電圧を出力することで、自己温度に応じたシステム制御が可能となる。例えば、自己温度は環境温度に依存するので、対象物温度と環境温度を使った制御が可能となる。

また本発明の一態様では、前記対象物温度のデジタル値を出力するインターフェース部を含んでもよい。

このようにすれば、アナログの出力電圧だけでなく対象物温度のデジタル値を出力できる。本発明の一態様ではＡ／Ｄ変換によりデジタル値が得られているので、それを外部デバイスに出力することで、外部デバイスでのアナログ処理を不要にできる。

また本発明の他の態様は、上記のいずれかに記載の回路装置と、前記赤外線センサーと、前記温度センサーと、を含む温度検出装置に関係する。

また本発明の更に他の態様は、上記のいずれかに記載の回路装置を含む電子機器に関係する。

また本発明の更に他の態様は、赤外線センサーを用いて検出された第１検出電圧についてのＡ／Ｄ変換を行って、デジタル値の第１検出値を出力し、温度センサーを用いて検出された第２検出電圧についてのＡ／Ｄ変換を行って、デジタル値の第２検出値を出力し、前記第１検出値と前記第２検出値に基づいて、対象物温度のデジタル値を求め、前記対象物温度のデジタル値のＤ／Ａ変換を行って出力電圧を出力し、出力電圧によって表される前記対象物温度の温度範囲が可変に設定される温度検出方法に関係する。

本実施形態の回路装置及びこれを含む温度検出装置の構成例。 本実施形態の回路装置の全体的動作の説明図。 出力部の詳細な構成例。 対象物温度に対する出力電圧の特性例。 自己温度に対する出力電圧の特性例。 温度範囲の設定情報の例。 変換処理のフローチャート。 サーモパイル用検出回路の構成の説明図。 図９（Ａ）、図９（Ｂ）はサーミスター用検出回路の構成の説明図。 図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）は本実施形態の温度検出手法の説明図。 図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）は第１記憶部、第２記憶部に記憶される温度テーブルの例。 本実施形態の温度検出手法の詳細な処理例の説明図。 本実施形態の電子機器の構成例。

以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。

１．回路装置、温度検出装置
図１に本実施形態の回路装置及びこの回路装置を含む温度検出装置の構成例を示す。本実施形態の回路装置（ＩＣ）は、検出回路１０と制御部５０を含む。また特性記憶部７０、記憶部８０（パラメーター記憶部）、出力部９０、Ｉ／Ｆ部１００を含むことができる。また本実施形態の温度検出装置は、回路装置と赤外線センサーと温度センサーとを含む。赤外線センサーは、集電素子型、熱電対型、またはボロメーター型のセンサー素子を用いてもよい。温度センサーは、熱電対またはサーミスターをセンサー素子として用いてもよい。図１の本実施形態は、赤外線センサーとしてサーモパイル２を、温度センサーとしてサーミスター４を含む。サーモパイル２は熱エネルギーを電気エネルギーに変換する素子（電気部品）である。サーモパイル２は例えば複数の熱電対を直列（又は並列）に接続することなどにより実現できる。サーミスター４は例えば温度変化に対して電気抵抗の変化が大きい抵抗体である。

検出回路１０は、サーモパイル２、サーミスター４の検出処理を行う。例えばサーモパイル２の一端（正極側）及び他端（負極側）は、回路装置の端子（パッド等）を介して検出回路１０に電気的に接続される。またサーミスター４の一端は回路装置の端子（パッド等）を介して検出回路１０に電気的に接続される。サーミスター４の他端は電源ＶＳＳ（ＧＮＤ）のノードに接続される。

検出回路１０は、サーモパイル２を用いて検出された第１検出電圧ＶＤ１についてのＡ／Ｄ変換を行って、デジタル値の第１検出値ＤＴ１を出力する。また検出回路１０は、サーミスター４を用いて検出された第２検出電圧ＶＤ２についてのＡ／Ｄ変換を行って、デジタル値の第２検出値ＤＴ２を出力する。

具体的には、検出回路１０は、サーモパイル用検出回路２０、サーミスター用検出回路３０、Ａ／Ｄ変換回路４０を含む。サーモパイル用検出回路２０はサーモパイル２の一端及び他端に接続され、第１検出電圧ＶＤ１をＡ／Ｄ変換回路４０に出力する。例えばサーモパイル２の両端の電圧の信号増幅等を行って、第１検出電圧ＶＤ１を出力する。そしてＡ／Ｄ変換回路４０は、この第１検出電圧ＶＤ１についてのＡ／Ｄ変換を行って、デジタル値の第１検出値ＤＴ１を出力する。

サーミスター用検出回路３０は基準電流源３２（基準電流生成回路）を含む。そしてサーミスター用検出回路３０は、この基準電流源３２からの基準電流がサーミスター４に流れることで生成される第２検出電圧ＶＤ２を、Ａ／Ｄ変換回路４０に出力する。Ａ／Ｄ変換回路４０は、この第２検出電圧ＶＤ２についてのＡ／Ｄ変換を行って、デジタル値の第２検出値ＤＴ２を出力する。

制御部５０は、回路装置の各種の制御処理や各種の演算処理を行う。この制御部５０はゲートアレイ回路などのロジック回路やプロセッサー等により実現できる。

特性記憶部７０は第１記憶部７２、第２記憶部７４、第３記憶部７６を含む。特性記憶部７０は例えばＲＯＭ等のメモリーにより実現できる。記憶部８０は各種のパラメーターを記憶する。記憶部８０は、例えばＯＴＰ（One Time Programmable ROM）等の不揮発性メモリー（電気的に情報のプログラミングが可能なメモリー）により実現できる。

出力部９０は、制御部５０で測定された温度検出結果をアナログ信号にＤ／Ａ変換して外部に出力する。Ｉ／Ｆ（インターフェース）部１００は、外部デバイスとのインターフェース処理を行うものである。このＩ／Ｆ部１００を介して、制御部５０は、温度検出結果をデジタル信号として外部デバイス（マイクロコンピューター、コントローラー等）へ出力する。また、Ｉ／Ｆ部１００を介して、外部デバイスは、回路装置への各種パラメーター等の設定が可能になる。

図２は本実施形態の回路装置の全体的動作を説明する図である。本実施形態では、まず回路装置の機能設定・調整を行った後に、サーモパイル２とサーミスター４を用いた実際の温度計測を行う。

図２の機能設定・調整は、例えば回路装置（温度検出装置）の製造時に行われる。具体的には、まず回路装置の各種の機能設定やセンサー係数のパラメーターを、記憶部８０（ＯＴＰ）に書き込む（ステップＳ１）。機能設定は、例えば温度測定範囲、測定時間、或いは温度測定結果の出力形式等の設定である。センサー係数はサーモパイル２の感度係数等である。

次に管理温度での測定を行う（ステップＳ２）。この管理温度での測定は、自己温度（周囲温度）や対象物温度を所定温度に設定して行う測定（温度検出処理）である。例えば管理温度は、自己温度＝２５度、対象物温度＝７０度（或いは自己温度＝２５度、対象物温度＝２５度等）となる温度設定である。そして、この管理温度での測定結果に基づいて、温度測定のための補正パラメーターを算出し、記憶部８０に書き込む（ステップＳ３）。補正パラメーターは、実際の温度測定時に、温度測定の検出結果に基づき対象物温度や自己温度を演算する際に使用するパラメーターである。

そして、このように機能設定・調整が行われた回路装置を用いて、実際の温度測定を行う（ステップＳ４）。そして制御部５０は、検出回路１０の検出結果（ＤＴ１、ＤＴ２）と、ステップＳ３で求められた補正パラメーターに基づいて、補正演算を行って、対象物温度や自己温度などの温度測定結果を出力する（ステップＳ５）。

２．出力部
図３に、出力部９０の詳細な構成例を示す。出力部９０は、第１のＤ／Ａ変換回路９１と、第２のＤ／Ａ変換回路９２と、電源回路９３と、を含む。出力部９０は、２つのＤ／Ａ変換回路に替えて１つのＤ／Ａ変換回路を用いて、Ｄ／Ａ変換回路の入力データを切替えて出力電圧を出力する構成としてもよい。

上述したように、制御部５０は、サーモパイル２による第１検出値ＤＴ１とサーミスター４による第２検出値ＤＴ２に基づいて、対象物温度のデジタル値ＤＴＰと自己温度のデジタル値ＤＴＨを求める。

第１のＤ／Ａ変換回路９１は、その対象物温度のデジタル値ＤＴＰをＤ／Ａ変換して、対象物温度に対応するアナログ信号の出力電圧ＡＴＰを出力する。また第２のＤ／Ａ変換回路９２は、自己温度のデジタル値ＤＴＨをＤ／Ａ変換して、自己温度に対応するアナログ信号の出力電圧ＡＴＨを出力する。第１のＤ／Ａ変換回路９１と第２のＤ／Ａ変換回路９２は、例えばラダー抵抗方式やキャパシターアレイ方式等の種々のＤ／Ａ変換回路により実現できる。

電源回路９３は、回路装置の外部から供給されるシステム電源から電源電圧ＶＤ２８を生成し、その電源電圧ＶＤ２８を供給する。例えばＶＤ２８＝２．８Ｖであり、この場合、第１のＤ／Ａ変換回路９１と第２のＤ／Ａ変換回路９２の出力フルスケールは２．８Ｖとなる。例えば１０ビットのＤ／Ａ変換を行う場合、入力デジタル値のフルスケール１０２３に対してＤ／Ａ変換値は２．８Ｖとなる。なお、電源電圧ＶＤ２８は、出力部９０以外のアナログ部（例えば検出回路１０等）に供給されてもよい。

図４に、第１のＤ／Ａ変換回路９１が出力する出力電圧ＡＴＰの例を示す。この例は、対象物温度の温度範囲を−３０度〜４００度に設定した場合の例である。後述のように、温度範囲は任意に設定することが可能である。

第１のＤ／Ａ変換回路９１が例えば１０ビットのＤ／Ａ変換回路である場合、入力デジタル値ＤＴＰの範囲は０〜１０２３となる。実際には、そのうち上下のデジタル値を除いた１６０〜８５９を入力デジタル値ＤＴＰとして用いる。即ち、制御部５０が対象物温度−３０度〜４００度に対応してデジタル値ＤＴＰ＝１６０〜８５９を出力し、第１のＤ／Ａ変換回路９１が、そのデジタル値ＤＴＰ＝１６０〜８５９に対応して出力電圧ＡＴＰ＝０．４４Ｖ〜２．３５Ｖを出力する。これは、出力電圧ＡＴＰの特性（例えば、入力デジタル値に対するリニア特性）が良好な範囲を用いたいためである。

出力電圧ＡＴＰは、対象物温度に対してリニア（傾きが一定）な特性である。具体的には、図１０（Ｂ）で後述するように、制御部５０は、サーモパイル２による第１検出値ＤＴ１とサーミスター４による第２検出値ＤＴ２から特性記憶部７０を検索して対象物温度と自己温度を求める。この対象物温度はデジタル値として得られ、そのデジタル値は、例えば対象物温度そのものの値であってもよいし、或いは対象物温度に対応した何らかのコード値であってもよい。そして、制御部５０は、対象物温度のデジタル値を第１のＤ／Ａ変換回路９１の入力デジタル値ＤＴＰに変換処理する。この変換処理では、対象物温度に対してリニア（１ＬＳＢあたりの温度ステップが均一）な入力デジタル値ＤＴＰに変換される。第１のＤ／Ａ変換回路９１は、入力デジタル値ＤＴＰに対してリニア（１ＬＳＢあたりの電圧ステップが均一）な特性のＤ／Ａ変換を行うので、対象物温度に対してリニアな出力電圧ＡＴＰが得られる。

図５に、第２のＤ／Ａ変換回路９２が出力する出力電圧ＡＴＨの例を示す。この例は、自己温度の温度範囲を−３０度〜１１０度に設定した場合の例である。後述のように、温度範囲は任意に設定することが可能である。

自己温度の出力電圧ＡＴＨは、上述した対象物温度の出力電圧ＡＴＰと同様にして得られる。即ち、第２のＤ／Ａ変換回路９２の入力デジタル値ＤＴＨの範囲は例えば０〜１０２３であり、そのうち１６０〜８６０を入力デジタル値ＤＴＨとして用いる。即ち、制御部５０は、検出した自己温度−３０度〜１１０度をデジタル値ＤＴＨ＝１６０〜８６０に変換処理し、第２のＤ／Ａ変換回路９２が、そのデジタル値ＤＴＨ＝１６０〜８６０に対応して出力電圧ＡＴＨ＝０．４４Ｖ〜２．３５Ｖを出力する。この出力電圧ＡＴＨは、自己温度に対してリニアな特性である。

図６を用いて、対象物温度と自己温度の変換処理について説明する。図６は、変換処理の設定情報（設定パラメーター）を表にしたものである。この設定情報は、図２の機能設定・調整のステップＳ１において記憶部８０（ＯＴＰ）に書き込まれる。そして、温度計測のステップＳ５において、記憶部８０から設定情報を読み出し、補正後の温度測定結果に対して変換処理を行う。

対象物温度についての設定情報は、Ｄ／Ａ変換の解像度を設定するパラメーターｔｈｐｇと、温度範囲の下限を設定するパラメーターｔｈｐｌである。パラメーターｔｈｐｇは下式（１）によって設定され、Δｔは入力デジタル値１ＬＳＢあたりの温度ステップである。パラメーターｔｈｐｌは下式（２）によって設定され、ｔ＿ｌｏｗは温度範囲の下限値である。
ｔｈｐｇ＝２５６×０．１２５／Δｔ （１）
ｔｈｐｌ＝（ｔ＿ｌｏｗ＋３０）×８ （２）

これらの下限値と１ＬＳＢあたりの温度ステップが設定されることで、Ｄ／Ａ変換の温度範囲を設定できる。例えば、図４の例ではｔｈｐｇ＝５２、ｔｈｐｌ＝０が設定され、Δｔ＝０．６１５、ｔ＿ｌｏｗ＝−３０度となる。温度範囲の上限は−３０＋（８６０−１６０）×Δｔ＝４００度となるので、Ｄ／Ａ変換の温度範囲は−３０度〜４００度となる。

検出された対象物温度がＴＰである場合、制御部５０は、下式（３）によりＤ／Ａ変換の入力デジタル値ＤＴＰに変換する。例えば図４の例でＴＰ＝−３０度の場合、Ｄ／Ａ変換の入力デジタル値はＤＴＰ＝１６０となり、ＴＰ＝４００度の場合、Ｄ／Ａ変換の入力デジタル値はＤＴＰ＝８５９となる。
ＤＴＰ＝１６０＋（（ＴＰ−ｔ＿ｌｏｗ）／Δｔ） （３）

自己温度の変換処理についても、上記と同様である。即ち、Ｄ／Ａ変換の解像度を設定するパラメーターｔｈｔｇは下式（４）によって設定され、温度範囲の下限を設定するパラメーターｔｈｔｌは、下式（５）によって設定される。
ｔｈｔｇ＝２５６×０．１２５／Δｔ （４）
ｔｈｔｌ＝（ｔ＿ｌｏｗ＋３０）×８ （５）

検出された自己温度がＴＴＨである場合、制御部５０は、下式（６）によりＤ／Ａ変換の入力デジタル値ＤＴＨに変換する。例えば図５の例ではｔｈｔｇ＝１６０、ｔｈｔｌ＝０が設定され、Δｔ＝０．２、ｔ＿ｌｏｗ＝−３０度となる。ＴＴＨ＝−３０度の場合、Ｄ／Ａ変換の入力デジタル値はＤＴＨ＝１６０となり、ＴＰ＝１１０度の場合、Ｄ／Ａ変換の入力デジタル値はＤＴＨ＝８６０となる。即ち、Ｄ／Ａ変換の温度範囲は−３０度〜１１０度に設定されることになる。
ＤＴＨ＝１６０＋（（ＴＴＨ−ｔ＿ｌｏｗ）／Δｔ） （６）

図７に変換処理の詳細なフローチャートを示す。図７では、対象物温度ＴＰの変換処理について説明するが、自己温度ＴＴＨについても設定情報が異なるだけであり、同一のフローで実現できる。

図７の処理を開始すると、制御部５０は測定値である対象物温度ＴＰを不図示のメモリー（例えばＲＡＭ等）から取得し、下限値ｔ＿ｌｏｗを記憶部８０（ＯＰＴ）から取得する（ステップＳ３１）。次に、対象物温度ＴＰが下限値ｔ＿ｌｏｗよりも大きいか否かを判断する（ステップＳ３２）。

対象物温度ＴＰが下限値ｔ＿ｌｏｗよりも大きい場合には、ｃａｌｃ＿ｂｕｆ＝ＴＰ−ｔ＿ｌｏｗを演算し、ｃａｌｃ＿ｂｕｆの符号部（例えばＭＳＢ）を“０”に設定する（ステップＳ３３）。一方、対象物温度ＴＰが下限値ｔ＿ｌｏｗ以下である場合には、ｃａｌｃ＿ｂｕｆ＝ｔ＿ｌｏｗ−ＴＰを演算し、ｃａｌｃ＿ｂｕｆの符号部を“１”に設定する（ステップＳ３４）。

次に、Ｄ／Ａ変換のゲイン１／Δｔを記憶部８０（ＯＴＰ）から取得し、ｃｕｌｃ＿ｍｕｌｔｉ＝ｃａｌｃ＿ｂｕｆ＊１／Δｔを演算する（ステップＳ３５）。このとき、ｃａｌｃ＿ｂｕｆの整数部及び小数部（例えばＭＳＢを除くデータ）を用いる。次に、ｃａｌｃ＿ｂｕｆの符号部が“１”であるか否かを判断する（ステップＳ３６）。

ｃａｌｃ＿ｂｕｆの符号部が“０”である場合には、ｃａｌｃ＿ｓｈｉｆｔ＝１６０ｄ＋ｃａｌｃ＿ｍｕｌｔｉを演算する（ステップＳ３７）。このとき、ｃａｌｃ＿ｍｕｌｔｉの整数部を用いる。「１６０ｄ」の「ｄ」は「１６０」が十進数であることを示す。一方、ｃａｌｃ＿ｂｕｆの符号部が“１”である場合には、ｃａｌｃ＿ｍｕｌｔｉの整数部が１６０ｄよりも大きいか否かを判断する（ステップＳ３８）。

ｃａｌｃ＿ｍｕｌｔｉの整数部が１６０ｄよりも大きい場合には、ｃａｌｃ＿ｓｈｉｆｔ＝０に設定する（ステップＳ３９）。一方、ｃａｌｃ＿ｍｕｌｔｉの整数部が１６０ｄ以下である場合には、ｃａｌｃ＿ｓｈｉｆｔ＝１６０ｄ−ｃａｌｃ＿ｍｕｌｔｉを演算する（ステップＳ４０）。このとき、ｃａｌｃ＿ｍｕｌｔｉの整数部を用いる。次に、ｃａｌｃ＿ｓｈｉｆｔのオーバーフロー桁（例えばＬＳＢから１１ビット目）が“１”であるか否かを判断する（ステップＳ４１）。

ｃａｌｃ＿ｓｈｉｆｔのオーバーフロー桁が“０”である場合には、ＤＴＰ＝ｃａｌｃ＿ｓｈｉｆｔとする（ステップＳ４２）。このとき、ｃａｌｃ＿ｓｈｉｆｔの有効桁（例えばＬＳＢから１０ビット分のデータ）を用いる。一方、ｃａｌｃ＿ｓｈｉｆｔのオーバーフロー桁が“１”である場合には、ＤＴＰ＝１０’ｈ３ＦＦとする（ステップＳ４３）。「１０’ｈ」は、１０ビットの値を十六進数で表記することを表す。

以上のフローでは、ステップＳ３３、Ｓ３５、Ｓ３７、Ｓ４２において上式（３）の変換処理が実現されている。また、ステップＳ３２、Ｓ３８〜Ｓ４０では対象物温度ＴＰが下限値ｔ＿ｌｏｗを下回った場合の処理を行っている。即ち、ＤＴＰ（ｃａｌｃ＿ｓｈｉｆｔ）が負になる場合にはステップＳ３９においてＤＴＰ＝０とし、正であればステップＳ４０において上式（３）の変換処理を行う。また、ステップＳ４１、Ｓ４３ではオーバーフローの処理を行っている。即ち、ステップＳ４１でＤＴＰ（ｃａｌｃ＿ｓｈｉｆｔ）が“１０’ｈ３ＦＦ”を超えると判断した場合、ステップＳ４３でＤＴＰを１０’ｈ３ＦＦにリミットする。

以上の実施形態によれば、検出回路１０は、サーモパイル２（赤外線センサー）を用いて検出された第１検出電圧ＶＤ１についてのＡ／Ｄ変換を行って、デジタル値の第１検出値ＤＴ１を出力し、サーミスター４（温度センサー）を用いて検出された第２検出電圧ＶＤ２についてのＡ／Ｄ変換を行って、デジタル値の第２検出値ＤＴ２を出力する。制御部５０は、その第１検出値ＤＴ１と第２検出値ＤＴ２に基づいて、対象物温度のデジタル値ＤＴＰを求める。そして、出力部９０は、対象物温度のデジタル値ＤＴＰのＤ／Ａ変換を行って、対象物温度に対応する出力電圧ＡＴＰを出力する。このとき、出力部９０は、出力電圧ＡＴＰによって表される対象物温度の温度範囲が、パラメーターｔｈｐｇ、ｔｈｐｌによって可変に設定される出力電圧ＡＴＰを出力する。

従来のアナログ処理のみで温度検出を行う手法では、出力する温度範囲は固定であり、用途が限定されるという課題がある。この点、本実施形態によれば、サーモパイル２とサーミスター４から検出したアナログ信号を一旦デジタル値に変換することで、Ｄ／Ａ変換の対象となる温度範囲をデジタル信号の処理により可変に調整することが可能となる。温度範囲を自由に設定できることで、温度検出装置を組み込んだ最終製品のアプリケーションに応じて、測定したい温度範囲や解像度に合わせたアナログ出力を行うことができる。また、使いたい温度範囲を出力電圧ＡＴＰの上限から下限（例えば０．４４Ｖ〜２．３５Ｖ）に対応させられるので、その使いたい温度範囲で高解像度のアナログ出力が得られる。また、後述するようにデジタル信号の処理において補正処理を行うことが可能であり、これによって高精度な対象物温度のアナログ出力が可能となる。

具体的には、制御部５０は、温度範囲の設定情報（図６のパラメーターｔｈｐｇ、ｔｈｐｌ）に基づいて、温度範囲内の対象物温度のデジタル値をＤ／Ａ変換の入力範囲内のデジタル値ＤＴＰに変換する変換処理を行う。そして、出力部９０は、変換処理後の対象物温度のデジタル値ＤＴＰをＤ／Ａ変換して出力電圧ＡＴＰを出力する。

図４等で説明したように、Ｄ／Ａ変換の入力デジタル値ＤＴＰの範囲（１６０〜８５９）に変換される温度範囲（例えば−３０度〜４００度）が設定情報により設定される。この設定に従って変換処理が行われる結果、設定された温度範囲が出力電圧ＡＴＰの上限から下限（例えば０．４４Ｖ〜２．３５Ｖ）に対応してＤ／Ａ変換されることになる。このようにして、出力電圧ＡＴＰの上限から下限の範囲が表す温度範囲を可変に設定することができる。

また、従来のアナログ処理のみで温度検出を行う手法では、非リニアな温度特性の出力しか得られないという課題がある。即ち、図１０（Ａ）に示すように、対象物温度ＴＰに対してサーモパイル２の起電圧ＶＴＰは非リニアな特性である。この非リニアな起電圧ＶＴＰをアナログ的に増幅して出力すると、対象物温度に対して非リニアな出力電圧となる。同じ温度変化量に対する出力電圧の変化量が温度によって異なるため、後段の回路で温度検出の精度がばらつく可能性がある。

この点、本実施形態では、図４等で説明したように、制御部５０が、対象物温度に対して出力電圧ＡＴＰがリニアに変化する変換処理を行う。

即ち、サーモパイル２の起電圧ＶＴＰを一旦デジタル値にＡ／Ｄ変換することで、デジタル処理において出力電圧ＡＴＰの温度特性をリニアに変換できる。これにより、同じ温度変化量に対する出力電圧の変化量が温度に依存せず、後段の回路で温度検出の精度を一定にできる。

図６等で説明したように、温度範囲の設定情報は、温度範囲の下限値ｔ＿ｌｏｗ（パラメーターｔｈｐｌ）と、Ｄ／Ａ変換の１ＬＳＢで表される温度変化量Δｔ（パラメーターｔｈｐｇ）である。本実施形態の回路装置は、これらの設定情報を記憶する記憶部８０（ＯＴＰ）を含み、制御部５０は、その記憶部８０に記憶された設定情報に基づいて変換処理を行う。

このように、設定情報を記憶する記憶部８０を設けることで、温度範囲の可変な設定を実現できる。また、これらの設定情報を用いることで、上式（３）によって対象物温度をＤ／Ａ変換の入力デジタル値に変換できる。入力デジタル値の上限に対応する対象物温度ＴＰは上式（３）から決定できるので、上記の設定情報により対象物温度の温度範囲を設定できることになる。また、１ＬＳＢで表される温度変化量Δｔは、出力電圧ＡＴＰの温度に対する傾きに相当するので、この設定情報によってリニアな特性が実現されることになる。

また、従来のアナログ処理のみで温度検出を行う手法では、温度検出結果を補正することは困難であるという課題がある。

この点、本実施形態では、図１２等で後述するように、制御部５０が、サーモパイル２による第１検出値ＤＴ１に対して補正処理を行い、その補正処理が施された第１検出値ＤＴ１とサーミスター４による第２検出値ＤＴ２とから対象物温度のデジタル値ＤＴＰを求める。

即ち、サーモパイル２の起電圧ＶＴＰを一旦デジタル値にＡ／Ｄ変換することで、デジタル処理において補正を行うことが可能となる。この補正処理によって高精度な対象物温度のデジタル値が得られ、そのデジタル値をＤ／Ａ変換することで高精度に対象物温度を表す出力電圧が得られる。

図１２に示すように、制御部５０は補正処理として、温度特性についてのゲイン補正処理（ステップＳ１５）、オフセットについての補正処理（ステップＳ１４）、サーモパイル２の特性係数パラメーターＧＳに基づく変換処理（ステップＳ１６）の少なくとも１つを行う。

これらの補正処理は、サーモパイル２や検出回路１０の特性ばらつき（個体差）を補正するものである。本実施形態では、この特性ばらつきをデジタル的に補正できるので、温度特性のばらつきが抑制されたアナログ出力を得ることができる。

以上では対象物温度のアナログ出力について説明したが、本実施形態では、自己温度のアナログ出力も行う。即ち、制御部５０は、サーミスター４による第２検出値ＤＴ２から自己温度のデジタル値ＤＴＨを求め、出力部９０は、その自己温度のデジタル値ＤＴＨのＤ／Ａ変換を行って、自己温度に対応する出力電圧ＡＴＨを出力する。

このように自己温度をアナログ出力することで、自己温度を用いるアプリケーションに対応することが可能である。自己温度は環境温度に左右されるので、例えば対象物温度が同じでも自己温度に応じて制御を変える（例えばＩＨヒーターの出力を変える）等の制御が可能である。

また、本実施形態の回路装置は、対象物温度のデジタル値ＤＴＰを出力するＩ／Ｆ部１００（インターフェース部）を含む。このＩ／Ｆ部１００は、自己温度のデジタル値ＤＴＨを出力してもよい。

従来は外部デバイスにアナログ出力を行っていたが、本実施形態では対象物温度や自己温度のデジタル値が得られるので、そのデジタル値を外部デバイスに出力できる。デジタル値を出力することで、プロセッサー等の外部デバイスにおいて処理が簡素になり、処理負荷を軽減できる。

３．サーモパイル用検出回路
以下、本実施形態の温度検出手法について詳細に説明する。まず、検出回路１０について詳細に説明する。

図８にサーモパイル用検出回路２０の構成例を示す。サーモパイル用検出回路２０は、増幅回路２２、ゲイン調整回路２４、基準電圧生成回路２６を含む。

増幅回路２２は、例えばスイッチドキャパシター回路を用いた演算増幅器ＯＰＡ１により構成される。そして増幅回路２２（演算増幅器ＯＰＡ１）は、第１入力端子（反転入力端子）にサーモパイル２の一端（正側端子）が接続され、第２入力端子（非反転入力端子）にサーモパイル２の他端（負側端子）が接続される。また増幅回路２２の第１入力端子のノードはバイアス電圧ＶＢＳに設定される。また増幅回路２２には、その出力電圧ＶＡＱの基準となる電圧として、基準電圧生成回路２６により生成された基準電圧ＶＲＥＦが供給される。

増幅回路２２は、サーモパイル２に発生した起電圧ＶＴＰ＝ＴＨＰＰ−ＴＨＰＭを増幅する。例えば増幅回路２２のゲインをＧＣ（例えばＧＣ＝２０）とした場合に、増幅回路２２の出力電圧ＶＡＱは、例えば下式（７）のように表すことができる。
ＶＡＱ＝−ＧＣ・ＶＴＰ＋ＶＲＥＦ （７）

ゲイン調整回路２４（プログラマブルゲインアンプ）は、演算増幅器ＯＰＡ２と、抵抗ＲＡ１、ＲＡ２により構成される。抵抗ＲＡ１の一端は増幅回路２２（演算増幅器ＯＰＡ１）の出力端子に接続され、抵抗ＲＡ１の他端は演算増幅器ＯＰＡ２の第１入力端子（反転入力端子）に接続される。抵抗ＲＡ２の一端は演算増幅器ＯＰＡ２の第１入力端子に接続され、抵抗ＲＡ２の他端は演算増幅器ＯＰＡ２の出力端子に接続される。演算増幅器ＯＰＡ２の第２入力端子（非反転入力端子）には、基準電圧生成回路２６により生成された基準電圧ＶＲＥＦが供給される。抵抗ＲＡ２はその抵抗値が可変となる可変抵抗である。抵抗ＲＡ２の抵抗値を設定することで、ゲイン調整回路２４のゲインが設定される。

ゲイン調整回路２４は、増幅回路２２の出力電圧ＶＡＱを、基準電圧ＶＲＥＦを基準にして、設定されたゲインで増幅し、第１検出電圧ＶＤ１を出力する。例えば抵抗ＲＡ１、ＲＡ２の抵抗値をＲ１、Ｒ２とすると、ゲイン調整回路２４のゲインはＧＡ＝Ｒ２／Ｒ１となる。従って、ゲイン調整回路２４の出力電圧である第１検出電圧ＶＤ１は下式（８）のように表すことができる。
ＶＤ１＝−（Ｒ２／Ｒ１）・（ＶＡＱ−ＶＲＥＦ）＋ＶＲＥＦ
＝−ＧＡ・（ＶＡＱ−ＶＲＥＦ）＋ＶＲＥＦ （８）

上式（７）、（８）から第１検出電圧ＶＤ１は下式（９）のように表すことができる。
ＶＤ１＝ＧＣ・ＧＡ・ＶＴＰ＋ＶＲＥＦ （９）

Ａ／Ｄ変換回路４０は第１検出電圧ＶＤ１についてのＡ／Ｄ変換を行う。そして第１検出電圧ＶＤ１のＡ／Ｄ変換により得られたデジタル値の第１検出値ＤＴ１（第１電圧データ）を制御部５０に出力する。なおＡ／Ｄ変換回路４０は基準電圧ＶＲＥＦについてのＡ／Ｄ変換も行い、基準電圧ＶＲＥＦに対応するデジタル値についても制御部５０に出力する。

なお以上では、増幅回路２２（演算増幅器ＯＰＡ１）やゲイン調整回路２４のオフセット電圧については詳細に説明していないが、制御部５０はこれらのオフセット電圧の補正処理（オフセットのキャンセル処理）についても行う。またゲイン調整回路２４のゲインＧＡや基準電圧ＶＲＥＦの値については、図１のＩ／Ｆ部１００等を介して可変に設定することができる。これにより、サーモパイル２の感度、温度範囲、精度等を考慮して、ゲインＧＡや基準電圧ＶＲＥＦを設定できるようになる。

４．サーミスター用検出回路
図９（Ａ）、図９（Ｂ）はサーミスター用検出回路３０の構成について説明する図である。図９（Ａ）に示すようにサーミスター用検出回路３０は基準電流源３２を含む。そして基準電流源３２からの基準電流ＩＲＥＦがサーミスター４に流れることにより生成される電圧が、第２検出電圧ＶＤ２としてＡ／Ｄ変換回路４０に出力される。そしてＡ／Ｄ変換回路４０は、第２検出電圧ＶＤ２についてのＡ／Ｄ変換を行い、第２検出電圧ＶＤ２のＡ／Ｄ変換により得られたデジタル値の第２検出値ＤＴ２を制御部５０に出力する。制御部５０は、第２検出値ＤＴ２により第３記憶部７６（ＲＯＭ３）を参照することで、自己温度を求める。例えば図９（Ｂ）は、サーミスター４の検出電圧の温度特性の例を示す図である。図９（Ｂ）に示すように、サーミスター４の検出電圧により自己温度を求めることができる。例えば第３記憶部７６は、自己温度の値と第２検出値ＤＴ２（ＶＤ２）とを対応づけて記憶する。例えば自己温度の値と第２検出値ＤＴ２とが対応づけられた温度テーブルを記憶する。従って、制御部５０は、Ａ／Ｄ変換回路４０からの第２検出値ＤＴ２と、第３記憶部７６と用いて、自己温度を求めることができる。例えば、第２検出値ＤＴ２に対応する自己温度の値を、例えば第３記憶部７６に記憶される温度テーブルを用いて検索することで、自己温度を求めることができる。

５．本実施形態の温度検出手法
次に本実施形態の温度検出手法（温度検出方法）について詳細に説明する。本実施形態では以下に説明する手法により対象物温度や自己温度を検出している。

図１０（Ａ）は、サーモパイル２が生成する起電圧ＶＴＰ（起電力）の算出式（理論式）の例である。ＴＰは対象物温度、ＴＴＨは自己温度（サーミスター温度）、Ｓはサーモパイル２の特性係数である。この特性係数Ｓ（単位はＶ）は、例えば自己温度ＴＴＨ＝２５度、対象物温度ＴＰ＝７０度の場合にサーモパイル２が生成する起電圧に相当する。Ｇは特性バラツキ係数（０．８〜１．２）であり、ＶＴＰＯＦはサーモパイル２のオフセット電圧である。Ｇはゲイン・バラツキに相当する。ＶＴＰＯＦは、例えば自己温度ＴＴＨと対象物温度ＴＰが等しい場合（例えばＴＴＨ＝ＴＰ＝２５度）にサーモパイル２が発生する起電圧に相当する。これらのＧ、ＶＴＰＯＦはサーモパイル２の素子バラツキ要因として、起電圧ＶＴＰに影響を与える。

図１０（Ｂ）に示すように、起電圧ＶＴＰは、サーモパイル単体の起電圧である第１起電圧ＶＴＰ０と、自己温度ＴＴＨにより発生する起電圧である第２起電圧ＶＴＨと、オフセット電圧Ｖ０（＝ＶＴＰＯＦ）とに分けることができる。第１起電圧ＶＴＰ０は、対象物温度ＴＰと自己温度ＴＴＨの温度差により発生する起電圧である。第２起電圧ＶＴＨは、自己温度ＴＴＨのみに起因する起電圧である。オフセット電圧Ｖ０は、対象物温度ＴＰと自己温度ＴＴＨの温度差が０である場合にも発生する起電圧である。

図１０（Ｂ）のＳは、図１０（Ａ）のサーモパイル２の特性係数Ｓとは意味合いが異なっており、図１０（Ｂ）のＳは特性記憶部７０に温度データを記憶する場合のＲＯＭ係数Ｓである。

本実施形態では、例えばＲＯＭ係数Ｓ＝４７２、Ｇ＝１．０とした場合の第１起電圧ＶＴＰ０の計算結果を、温度判定データとして第１記憶部７２に記憶する。具体的には、対象物温度ＴＰの値と第１起電圧ＶＴＰ０の値とを対応づけて第１記憶部７２に記憶する。

またＳ＝４７２、Ｇ＝１．０とした場合の第２起電圧ＶＴＨの計算結果を、温度判定データとして第２記憶部７４に記憶する。具体的には、自己温度ＴＴＨの値と第２起電圧ＶＴＨの値とを対応づけて第２記憶部７４に記憶する。

図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）に第１記憶部７２、第２記憶部７４に記憶される温度テーブル（温度判定データ）の例を示す。図１１（Ａ）に示すように、例えば−３１度≦ＴＰ＜２０４度では、ＲＯＭ係数Ｓ＝４７２として、各対象物温度ＴＰにおける第１起電圧ＶＴＰ０の値（ＲＯＭ値）であるＲＯＭ１（ＴＰ）を計算している。一方、例えば２０４度≦ＴＰ≦４０１度では、ＲＯＭ係数Ｓ＝１１８として、ＲＯＭ１（ＴＰ）を計算している。また図１１（Ｂ）に示すように、例えば−２１度≦ＴＴＨ≦１０６度において、各自己温度ＴＴＨにおける第２起電圧ＶＴＨの値（ＲＯＭ値）であるＲＯＭ２（ＴＴＨ）を計算している。

第１記憶部７２（第２記憶部７４）の有効桁数は１２ビット＝４０９６となっており、ＲＯＭ１（ＴＰ）が１２ビット＝４０９６内に収まるように、ＲＯＭ係数Ｓ＝４７２に設定している。この場合に対象物温度ＴＰが２０４度になると、ＲＯＭ１（ＴＰ）＝４１０３となり、１２ビット＝４０９６の有効桁数を超えてしまうため、ＴＰ≧２０４度では、ＲＯＭ係数Ｓ＝４７２／４＝１１８に設定している。そして、温度判定時に判定対象となる測定結果を１／４倍にすることで、ＴＰ≧２０４度の場合に対処する。

本実施形態では、サーモパイル２の起電圧ＶＴＰが図１０（Ｂ）のように表すことができる点に着目して、以下に説明する温度検出手法を採用している。

まず、本実施形態では、図１で説明したように、サーモパイル２、サーミスター４を用いて検出された第１検出電圧ＶＤ１、第２検出電圧ＶＤ２についてのＡ／Ｄ変換を行って、第１検出値ＤＴ１、第２検出値ＤＴ２を求める。第１検出値ＤＴ１は起電圧ＶＴＰに対応する。

そして第２検出値ＤＴ２から自己温度ＴＴＨを求める。例えば図９（Ａ）、図９（Ｂ）で説明したように、サーミスター４の第２検出電圧ＶＤ２をＡ／Ｄ変換することで得られた第２検出値ＤＴ２に対応する自己温度ＴＴＨの値を、第３記憶部７６の温度テーブルを用いて検索することで、自己温度ＴＴＨを求める。

次に、求められた自己温度ＴＴＨに基づき自己温度ＴＴＨに対応する第２起電圧ＶＴＨの値を求める。具体的には図１０（Ｂ）で説明したように、自己温度ＴＴＨの値に基づいて、第２記憶部７４から、自己温度ＴＴＨに対応する第２起電圧ＶＴＨの値を読み出す。即ち、ＲＯＭ係数Ｓ＝４７２として第２起電圧ＶＴＨの値を、予め計算しておき、自己温度ＴＴＨの値に対応づけて第２記憶部７４に記憶しておく。そして、第２検出値ＤＴ２に基づき求められた自己温度ＴＴＨに基づいて、第２記憶部７４から、対応する第２起電圧ＶＴＨの値を読み出す。

そして、第１検出値ＤＴ１（ＶＴＰ）と、求められた第２起電圧ＶＴＨの値とに基づいて、対象物温度ＴＰに対応する第１起電圧ＶＴＰ０の値を求める。例えば図１０（Ｂ）に示す式から明らかなように、第１検出値ＤＴ１に対応する起電圧ＶＴＰの値に、第２起電圧ＶＴＨの値を加算し、オフセット電圧Ｖ０（ＶＴＰＯＦ）の値を減算することで、第１起電圧ＶＴＰ０の値を求めることができる。

次に、求められた第１起電圧ＶＴＰ０の値に基づいて、対象物温度ＴＰを求める。具体的には、第１起電圧ＶＴＰ０の値に対応する対象物温度ＴＰの値を、第１記憶部７２の温度テーブルを用いて検索することで、対象物温度ＴＰを求める。即ち、ＲＯＭ係数Ｓ＝４７２（１１８）として、第１起電圧ＶＴＰ０の値を予め計算しておき、対象物温度ＴＰの値に対応づけて第１記憶部７２に記憶しておく。そして、第１検出値ＤＴ１（ＶＴＰ）と第２起電圧ＶＴＨ（及びオフセット電圧Ｖ０）から求められた第１起電圧ＶＴＰ０の値に対応する対象物温度ＴＰの値を、第１記憶部７２の温度テーブルを用いて検索することで、対象物温度ＴＰを求める。

以上のようにして本実施形態では、サーモパイル２の第１検出電圧ＶＤ１やサーミスター４の第２検出電圧ＶＤ２から対象物温度ＴＰや自己温度ＴＴＨを求めている。これにより、様々な特性係数のサーモパイル２を用いた場合にも、対象物温度ＴＰを、少ない処理負荷で求めることが可能になる。

即ち、本実施形態の比較例の手法として、アナログ回路によるアナログ処理だけで対象物温度ＴＰを求める手法が考えられる。しかしながら、この比較例の手法では、ゲイン調整のみで温度補正等を行っているため、広い温度範囲やサーモパイル２の特性係数に合わせた調整処理を行うことが困難であった。

これに対して本実施形態では、サーモパイル２の第１検出電圧ＶＤ１、サーミスター４の第２検出電圧ＶＤ２をデジタル値の第１検出値ＤＴ１、第２検出値ＤＴ２に変換し、デジタル処理により対象物温度ＴＰを求めている。具体的には、図１０（Ｂ）に示すように、起電圧ＶＴＰの式が、第１起電圧ＶＴＰ０、第２起電圧ＶＴＨ、オフセット電圧Ｖ０の項に分かれることを有効活用して、対象物温度ＴＰを求めている。従って、アナログ回路によるアナログ処理により対象物温度ＴＰを求める比較例の手法に比べて、様々な特性係数のサーモパイル２が用いられた場合にも、対象物温度ＴＰを高い精度で求めることが可能になる。即ち、比較例の手法では、特定の特性係数のサーモパイル２に合わせてアナログ回路の回路定数を設定した場合に、この設定とは異なる特性係数のサーモパイル２に対応することは困難である。これに対して本実施形態では、第１検出値ＤＴ１、第２検出値ＤＴ２を用いたデジタル処理により対象物温度ＴＰを求めている。従って、様々な特性係数のサーモパイル２に対応した補正処理を行って、高い精度で対象物温度ＴＰを求めることができる。

例えば本実施形態では、図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）等で説明したように、ＲＯＭ係数Ｓを特定の値（例えばＳ＝４７２、Ｓ＝１１８）に設定して、図１０（Ｂ）の第１起電圧ＶＴＰ０、第２起電圧ＶＴＨの値（温度テーブル）を計算し、第１記憶部７２、第２記憶部７４に記憶しておく。また、様々な特性係数のサーモパイル２に対応するために、後述するサーモパイル２の特性係数パラメーターＧＳを用意する。この特性係数パラメーターＧＳは、例えば回路装置の製造時等に記憶部８０（ＯＴＰ）に書き込まれる。そして、実際の温度測定時には特性係数パラメーターＧＳに基づく変換処理を第１検出値ＤＴ１に対して行い、変換処理が施された第１検出値ＤＴ１と、第２起電圧ＶＴＨの値に基づいて、第１起電圧ＶＴＰ０の値を求める。そして、求められた第１起電圧ＶＴＰ０の値に対応する対象物温度ＴＰの値を、第１記憶部７２の温度テーブルを用いて検索することで、対象物温度ＴＰを求める。

このようにすれば、様々な特性係数のサーモパイル２が用いられた場合にも、そのサーモパイル２に対応する値に特性係数パラメーターＧＳを設定して、補正処理を実行することで、対象物温度ＴＰを高い精度で求めることが可能になる。また、第１記憶部７２、第２記憶部７４には、ＲＯＭ係数Ｓが特定の値である場合の計算結果だけを記憶しておけば済む。従って、これらの第１記憶部７２、第２記憶部７４の使用記憶容量を節約でき、少ない記憶容量の第１記憶部７２、第２記憶部７４を用いて、デジタル処理による対象物温度ＴＰの演算処理を実現できるようになる。

また本実施形態によれば、記憶部を２つの第１記憶部７２、第２記憶部７４に分けて、第１記憶部７２には第１起電圧ＶＴＰ０についての計算結果を記憶し、第２記憶部７４には第２起電圧ＶＴＨについての計算結果を記憶している。そして図１０（Ｂ）に示すように、起電圧ＶＴＰの式が第１起電圧ＶＴＰ０、第２起電圧ＶＴＨ等の項に分かれることを利用して、対象物温度ＴＰを求めている。従って、対象物温度ＴＰを求める演算処理を簡素化することができ、制御部５０の処理負荷を軽減しながらも、対象物温度ＴＰを高い精度で求めることが可能になる。

６．詳細な処理例
次に本実施形態の温度検出手法の詳細な処理例について図１２を用いて説明する。

まず、サーモパイル２により発生する起電圧ＶＴＰを検出して、サーモパイル用検出回路２０の増幅回路２２、ゲイン調整回路２４（ＰＧＡ）により増幅する（ステップＳ１１）。増幅後の第１検出電圧ＶＤ１は下式（１０）のように表すことができる。
ＶＤ１＝ＶＲＥＦ＋ＶＴＰ×ＧＣ×ＧＡ （１０）

ここで、ＧＣは増幅回路２２のゲインであり、ＧＡはゲイン調整回路２４のゲインである。

次に、増幅後の第１検出電圧ＶＤ１をＡ／Ｄ変換回路４０に入力して、デジタル値の第１検出値ＤＴ１にＡ／Ｄ変換する（ステップＳ１２）。Ａ／Ｄ変換結果である第１検出値ＤＴ１は下式（１１）のように表すことができる。
ＤＴ１＝（ＶＤ１／ＶＤ２８）×４０９６
＝（ＶＲＥＦ＋ＶＴＰ×ＧＣ×ＧＡ）／ＶＤ２８×４０９６ （１１）

ＶＤ２８はＡ／Ｄ変換回路４０の入力フルスケール電圧（入力電圧範囲）であり、例えばＶＤ２８＝２．８Ｖである。なお図８のバイアス電圧は例えばＶＢＳ＝ＶＤ２８／２に設定される。またＡ／Ｄ変換回路４０は１２ビット（＝４０９６）のＡ／Ｄ変換を行う回路であり、分解能はＶＤ２８／４０９６となる。

次に、下式（１２）に示すように、Ａ／Ｄ変換結果である第１検出値ＤＴ１から、基準電圧ＶＲＥＦに関する部分（ＶＲＥＦに対応するＡ／Ｄ変換値ＡＤＶＲＥＦ）を減算する（ステップＳ１３）。
ＤＴ１−ＡＤＶＲＥＦ
＝（ＶＲＥＦ＋ＶＴＰ×ＧＣ×ＧＡ）／ＶＤ２８×４０９６−ＡＤＶＲＥＦ
＝（ＶＴＰ×ＧＣ×ＧＡ）／ＶＤ２８×４０９６ （１２）

ここで、図１０（Ｂ）で説明したように、ＶＴＰは下式（１３）のように表すことができる。
ＶＴＰ＝ＶＴＰ０−ＶＴＨ＋Ｖ０ （１３）

従って、上式（１２）は、上式（１３）を代入することで下式（１４）のように表すことができる。
｛（ＶＴＰ０−ＶＴＨ＋Ｖ０）×ＧＣ×ＧＡ｝／ＶＤ２８×４０９６ （１４）

次に、サーモパイル２のオフセット電圧Ｖ０に関する部分（ＶＴＰＯＦに対応するＡＤ変換値ＡＤＶＴＰＯＦ）を減算する処理を行う（ステップＳ１４）。これは下式（１５）に示すように、上式（１４）からＡＤＶＴＰＯＦを減算する処理である。
｛（ＶＴＰ０−ＶＴＨ＋Ｖ０）×ＧＣ×ＧＡ｝／ＶＤ２８×４０９６−ＡＤＶＴＰＯＦ
＝｛（ＶＴＰ０−ＶＴＨ）×ＧＣ×ＧＡ｝／ＶＤ２８×４０９６ （１５）

なお、ここで減算するＡＤＶＴＰＯＦには、サーモパイル２のオフセット電圧に加えて、図８のサーモパイル用検出回路２０の演算増幅器ＯＰＡ１、ＯＰＡ２等のオフセット電圧（残存オフセット電圧）を含めることができる。

次に、ゲイン補正パラメーターＧＡＪを用いてゲイン補正を行う（ステップＳ１５）。ゲイン補正パラメーターＧＡＪは増幅回路２２及びゲイン調整回路２４のゲインのバラツキ（温度特性の傾き）を補正するためのパラメーターである。即ち、設計上のゲインに対して、実デバイスのゲインにはバラツキが生じる。そこで図２のステップＳ２に示すように管理温度において実デバイスの測定を行い、その測定結果に基づいて、実デバイスのゲイン補正パラメーターＧＡＪを算出する。そして、図２のステップＳ４の実際の温度測定時には、ステップＳ５に示すように、このゲイン補正パラメーターＧＡＪ等を用いて温度測定結果の補正演算を行う。

次に、第１記憶部７２、第２記憶部７２の温度判定データ（温度テーブル）で温度値を判定するために、特性係数パラメーターＧＳを乗算する処理を行う（ステップＳ１６）。これは下式（１６）に示すように、上式（１５）に特性係数パラメーターＧＳを乗算する処理である。特性係数パラメーターＧＳを乗算した後の値をＲＯＭ（ＶＴＰ０−ＶＴＨ）と記載する。ＧＳを乗算することで、ＲＯＭ値に合う値に変換される。
｛（ＶＴＰ０−ＶＴＨ）×ＧＣ×ＧＡ｝／ＶＤ２８×４０９６×ＧＳ
＝ＲＯＭ（ＶＴＰ０−ＶＴＨ） （１６）

ここで特性係数パラメーターＧＳは下式（１７）のように表すことができる。
ＧＳ＝｛（４７２／４０９６）×ＶＤ２８）｝／（Ｓ×ＧＣ×ＧＡ） （１７）

この特性係数パラメーターＧＳは、Ａ／Ｄ変換結果値を、第１記憶部７２等に記憶される温度テーブルに合わせるための変換係数である。上式（１７）に示すように、特性係数パラメーターＧＳは、サーモパイル２の特性を表すＳと、検出回路１０での信号増幅のゲインＧＣ、ＧＡに応じて設定される。具体的には図２のステップＳ１において、特性係数パラメーターＧＳはセンサー係数として製造時に記憶部８０（ＯＴＰ）に書き込まれる。この場合に、書き込まれる特性係数パラメーターＧＳの値は、回路装置の回路定数（ＧＣ、ＧＡ）及び回路装置が使用するサーモパイル２の特性（感度）等に応じて製品ごとに設定されることになる。

次に、サーミスター用検出回路３０の第２検出値ＤＴ２により求められた自己温度ＴＴＨの値により第２記憶部７４を参照して、第２起電圧ＶＴＨの値であるＲＯＭ（ＶＴＨ）を求める（ステップＳ１７）。例えば図１１（Ｂ）に示す第２記憶部７４の温度テーブルにおいて、自己温度ＴＴＨに対応するＲＯＭ値をＲＯＭ２（ＴＴＨ）とすると、ＲＯＭ（ＶＴＨ）＝ＲＯＭ２（ＴＴＨ）になる。

次に、下式（１８）に示すように、特性係数パラメーターＧＳを乗算した後の値であるＲＯＭ（ＶＴＰ０−ＶＴＨ）に対して、ＲＯＭ（ＶＴＨ）を加算し、サーモパイル２の単体の第１起電圧ＶＴＰ０の値を求める（ステップＳ１８）。この加算により求められた値をＲＯＭ（ＶＴＰ０）と記載する。
ＲＯＭ（ＶＴＰ０−ＶＴＨ）＋ＲＯＭ（ＶＴＨ）＝ＲＯＭ（ＶＴＰ０） （１８）

次に、上式（１８）のように求められたＲＯＭ（ＶＴＰ０）と、第１記憶部７２の温度テーブル（温度判定データ）を用いて、対象物温度ＴＰを求める（ステップＳ１９）。例えば図１１（Ａ）に示す第１記憶部７２の温度テーブルを用いて、各対象物温度ＴＰに対応するＲＯＭ値であるＲＯＭ１（ＴＰ）を順次読み出す。そして、ＲＯＭ（ＶＴＰ０）と、読み出されたＲＯＭ１（ＴＰ）とを比較し、ＲＯＭ（ＶＴＰ０）＝ＲＯＭ１（ＴＰ）となる温度を、対象物温度ＴＰとして求める。なお、ＲＯＭ（ＶＴＰ０）とＲＯＭ１（ＴＰ）との値の差が最少となるＲＯＭ１（ＴＰ）に対応する温度を、対象物温度ＴＰとして求めてもよい。また、複数のＲＯＭ１（ＴＰ）のデータから補間計算を行い、ＲＯＭ（ＶＴＰ０）に対応する温度を、対象物温度ＴＰとして求めてもよい。

次に、対象物温度ＴＰを第１のＤ／Ａ変換回路９１の入力デジタル値ＤＴＰに変換処理し、自己温度ＴＴＨを第２のＤ／Ａ変換回路９２の入力デジタル値ＤＴＨに変換処理する（ステップＳ２０）。次に、第１のＤ／Ａ変換回路９１が入力デジタル値ＤＴＰをＤ／Ａ変換して、対象物温度ＴＰに対応する出力電圧ＡＴＰを出力し、第２のＤ／Ａ変換回路９２が入力デジタル値ＤＴＨをＤ／Ａ変換して、自己温度ＴＴＨに対応する出力電圧ＡＴＨを出力する（ステップＳ２１）。

以上の本実施形態の手法では、例えば図１０（Ｂ）のＲＯＭ係数Ｓ、Ｇを所定値に設定して（例えばＳ＝４７２、Ｇ＝１．０）、図１０（Ｂ）の式のＶＴＰ０、ＶＴＨの値を求め、求められたＶＴＰ０、ＶＴＨの値を、図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）に示すように第１記憶部７２、第２記憶部７４に記憶しておく。

また、回路装置の回路定数であるゲインＧＣ、ＧＡや、使用されるサーモパイル２の特性係数Ｓに基づいて、上式（１７）で説明した特性係数パラメーターＧＳ＝｛（４７２／４０９６）×ＶＤ２８）｝／（Ｓ×ＧＣ×ＧＡ）を求める。そして、求められた特性係数パラメーターＧＳを、図２のステップＳ１に示すように、回路装置の製造時等に、センサー係数パラメーターとして記憶部８０（ＯＴＰ）に書き込む。これにより、各回路装置（各温度検出装置）の製品の仕様に応じた適正な特性係数パラメーターＧＳが、記憶部８０に記憶されるようになる。従って、第１記憶部７２、第２記憶部７４の使用記憶容量を節約しながら、様々な特性のサーモパイル２に対応でき、多様な製品仕様に対応できるようになる。

また図２のステップＳ２に示すように管理温度での測定を行って、ステップＳ３に示すように、素子バラツキを補正するための補正パラメーターを演算する。具体的には図１２のステップＳ１５のゲイン補正パラメーターＧＡＪやステップＳ１４のオフセット電圧（ＡＤＶＴＰＯＦ）等を、補正パラメーターとして求める。即ち、サーモパイル２の感度等の特性係数Ｓや、検出回路１０のゲインＧＣ、ＧＡ等の回路定数や、オフセット電圧には、素子バラツキを要因とするバラツキが存在する。そこで図２のステップＳ２に示すように管理温度での測定を行い、その測定結果に基づいて、補正パラメーターを求めて、記憶部８０（ＯＴＰ）に書き込む。そして、ステップＳ５に示すように、実際の温度測定時には、記憶部８０に記憶された補正パラメーターに基づいて温度測定結果の補正演算を行う。こうすることで、サーモパイル２の特性係数Ｓや、検出回路１０の回路定数や、オフセット電圧にバラツキが発生した場合にも、対象物温度ＴＰ等の温度測定結果を、より高い精度で求めることが可能になる。

７．電子機器
図１３に、本実施形態の回路装置２１０や温度検出装置２００を含む電子機器の構成例を示す。電子機器は、処理部３００、記憶部３１０、操作部３２０、入出力部３３０、バス３４０、温度検出装置２００を含む。また温度検出装置２００は、本実施形態の回路装置２１０、サーモパイル２、サーミスター４を含む。

本実施形態が適用される電子機器としては、エアーコンディショナー等の空調設備機器、ＩＨ調理器やＩＨ炊飯器等のＩＨ機器、ＦＡＸ装置、印刷装置、温度計、人感知装置、炎検知装置、ガス検知装置又は光量計などの種々の機器を想定できる。

処理部３００は、電子機器の各種の制御処理や演算処理を行うものであり、例えばＭＰＵ等のプロセッサーや表示コントローラーなどのＡＳＩＣなどにより実現される。処理部３００は、温度検出装置２００により検出された対象物温度や自己温度などの温度測定結果に基づいて、各種の処理を行う。

記憶部３１０は処理部３００等の記憶領域となるものであり、例えばＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、或いはＨＤＤ等により実現される。操作部３２０はユーザーが各種の操作情報を入力するためのものである。入出力部３３０は、外部との間でデータ等のやり取りを行うものであり、有線のインターフェース（ＵＳＢ等）や無線の通信部等により実現される。

なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また、回路装置や温度検出装置や電子機器の構成や動作等も、本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。

１０ 検出回路、２０ サーモパイル用検出回路、２２ 増幅回路、
２４ ゲイン調整回路、２６ 基準電圧生成回路、３０ サーミスター用検出回路、
３２ 基準電流源、４０ Ａ／Ｄ変換回路、５０ 制御部、７０ 特性記憶部、
７２ 第１記憶部、７４ 第２記憶部、７６ 第３記憶部、８０ 記憶部、
９０ 出力部、９１ 第１のＤ／Ａ変換回路、９２ 第２のＤ／Ａ変換回路、
９３ 電源回路、１００ Ｉ／Ｆ部、２００ 温度検出装置、２１０ 回路装置、
３００ 処理部、３１０ 記憶部、３２０ 操作部、３３０ 入出力部、３４０ バス、
ＡＴＨ 自己温度に対応する出力電圧、ＡＴＰ 対象物温度に対応する出力電圧、
ＤＴＨ 自己温度のデジタル値、ＤＴＰ 対象物温度のデジタル値、
ｔ＿ｌｏｗ 温度範囲の下限値、
ｔｈｐｇ，ｔｈｐｌ，ｔｈｔｇ，ｔｈｔｌ パラメーター（設定情報）、
ＴＰ 対象物温度、ＴＴＨ 自己温度、Δｔ １ＬＳＢで表される温度変化量

Claims (12)

1. 赤外線センサーを用いて検出された第１検出電圧についてのＡ／Ｄ変換を行って、デジタル値の第１検出値を出力し、温度センサーを用いて検出された第２検出電圧についてのＡ／Ｄ変換を行って、デジタル値の第２検出値を出力する検出回路と、
   前記第１検出値と前記第２検出値に基づいて、対象物温度のデジタル値を求め、前記第２検出値から自己温度のデジタル値を求める制御部と、
   前記対象物温度のデジタル値のＤ／Ａ変換を行って、前記対象物温度に対応する第１出力電圧を出力し、前記自己温度のデジタル値のＤ／Ａ変換を行って、前記自己温度に対応する第２出力電圧を出力する出力部と、
   を含み、
   前記出力部は、
   前記第１出力電圧によって表される前記対象物温度の温度範囲が可変に設定される前記第１出力電圧と前記第２出力電圧によって表される前記自己温度の温度範囲が可変に設定される前記第２出力電圧を出力することを特徴とする回路装置。
2. 請求項１において、
   前記制御部は、
   前記対象物温度の前記温度範囲の設定情報に基づいて、前記温度範囲の前記対象物温度のデジタル値を前記Ｄ／Ａ変換の入力範囲のデジタル値に変換する変換処理を行い、
   前記出力部は、
   変換処理後の前記対象物温度のデジタル値をＤ／Ａ変換して前記第１出力電圧を出力することを特徴とする回路装置。
3. 請求項２において、
   前記制御部は、
   前記対象物温度に対して前記第１出力電圧がリニアに変化する前記変換処理を行うことを特徴とする回路装置。
4. 請求項２又は３において、
   前記設定情報は、前記温度範囲の下限値と、前記Ｄ／Ａ変換の１ＬＳＢで表される温度変化量であることを特徴とする回路装置。
5. 請求項２乃至４のいずれかにおいて、
   前記設定情報を記憶する記憶部を含み、
   前記制御部は、
   前記記憶部に記憶された前記設定情報に基づいて前記変換処理を行うことを特徴とする回路装置。
6. 請求項１乃至５のいずれかにおいて、
   前記制御部は、
   前記第１検出値に対して補正処理を行い、前記補正処理が施された前記第１検出値と前記第２検出値とから前記対象物温度のデジタル値を求めることを特徴とする回路装置。
7. 請求項６において、
   前記補正処理は、温度特性についてのゲイン補正処理、オフセットについての補正処理、サーモパイルの特性係数パラメーターに基づく変換処理の少なくとも１つであることを特徴とする回路装置。
8. 請求項１乃至７のいずれかにおいて、
   前記制御部は、
   前記第２検出値から求めた前記自己温度から前記自己温度に対応する第２起電圧値を求め、前記第１検出値と前記第２起電圧値とから対象物温度に対応する第１起電圧値を求め、前記第１起電圧値から前記対象物温度を求めることを特徴とする回路装置。
9. 請求項１乃至８のいずれかにおいて、
   前記対象物温度のデジタル値を出力するインターフェース部を含むことを特徴とする回路装置。
10. 請求項１乃至９のいずれかに記載の回路装置と、
    前記赤外線センサーと、
    前記温度センサーと、
    を含むことを特徴とする温度検出装置。
11. 請求項１乃至９のいずれかに記載の回路装置を含むことを特徴とする電子機器。
12. 赤外線センサーを用いて検出された第１検出電圧についてのＡ／Ｄ変換を行って、デジタル値の第１検出値を出力し、温度センサーを用いて検出された第２検出電圧についてのＡ／Ｄ変換を行って、デジタル値の第２検出値を出力し、
    前記第１検出値と前記第２検出値に基づいて、対象物温度のデジタル値を求め、前記第２検出値から自己温度のデジタル値を求め、
    前記対象物温度のデジタル値のＤ／Ａ変換を行って第１出力電圧を出力し、前記第１出力電圧によって表される前記対象物温度の温度範囲が可変に設定され、前記自己温度のデジタル値のＤ／Ａ変換を行って第２出力電圧を出力し、前記第２出力電圧によって表される前記自己温度の温度範囲が可変に設定されることを特徴とする温度検出方法。

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