JPH10142064A - 走査型赤外センサーの信号検出方式 - Google Patents

走査型赤外センサーの信号検出方式

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JPH10142064A
JPH10142064A JP8337398A JP33739896A JPH10142064A JP H10142064 A JPH10142064 A JP H10142064A JP 8337398 A JP8337398 A JP 8337398A JP 33739896 A JP33739896 A JP 33739896A JP H10142064 A JPH10142064 A JP H10142064A
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JP
Japan
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capacitor
period
switch
voltage
signal
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JP8337398A
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English (en)
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Yuji Suwa
雄治 諏訪
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Abstract

(57)【要約】 【目的】赤外線により抵抗値が変化する複数の微細な薄
膜抵抗素子を順次出力端子に接続し、これら薄膜抵抗の
微小な抵抗変化を電気信号に変換し、赤外画像として取
り出す赤外線カメラに於いて、微小な抵抗変化を効率良
く電気信号に変換し、同時に異常時に微細な薄膜抵抗素
子が破損しにくい回路構成を得る。 【構成】従来の方法は、素子に約5Vの停電を加え22
Vに充電されたコンデンサより素子の抵抗値で定まる定
電流を定時間流した時の電圧変化を信号として取り出し
ていた。これに対して本発明は選択された薄膜抵抗素子
を直接コンデンサに接続し、時間的に減衰するCR放電
とし、その実効値が素子の定格内に入るよう電源電圧を
10Vとした。また信号エネルギーを有効に取り出せる
ように回路定数を定め、コンデンサ電圧を電源電圧とす
るエミッタ接地増幅回路と一体に構成することによりS
/Nと安定性にすぐれた信号検出方式を得た。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、赤外線により抵抗値が
変化する複数の微細な薄膜抵抗素子を順次出力端子に接
続し、これら薄膜抵抗の微小な抵抗変化を電気信号に変
換し赤外画像として取り出す、赤外線カメラに関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】従来は、各素子の接続期間の初めに一定
短時間アナログスイッチにより一定電圧を加えてコンデ
ンサを充電し、次いでそのコンデンサの電荷を定電圧回
路を介した検知素子により一定時間放電し、各素子の接
続期間の終わりの一定短時間にその電圧を検出する物で
あった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の方式は、素子の
微小抵抗変化を有効に取り出すため、30Vの電源より
作り出した22Vの無雑音電源が必要であり、これに伴
い高耐圧低漏洩電流のアナログスイッチ、素子の電流を
制限し破壊より保護するための定電圧回路を必要とし
た。またそれでもクロックが停止すると素子が破損する
恐れがあった。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明においては、1.10V程度の低電圧で動作す
る。2.S/Nが劣化しない。3.クロックが停止して
も素子が破損しない。の3点を条件に信号エネルギーの
有効な取り出し方を検討した。従来の方法は素子に約5
Vの定電圧を加え接続期間中ほぼ定電流を流していた
が、これを時間的に減衰するCR放電に変え、電源電圧
10Vで1素子の接続期間で電流の実効値が素子の定格
を超えず、かつ抵抗変化の信号エネルギーを有効に取り
出せるよう回路定数を定めた。また、各検知素子をその
接続期間中外部のコンデンサに並列接続し、素子の接続
期間の初めに一定短期間アナログスイッチにより一定電
圧を加えてコンデンサを充電し、次いでそのままコンデ
ンサの電荷を検知素子により一定時間放電し、素子の接
続期間の終わりの一定短期間にその電圧を検出する回路
構成とした。またこの電圧検出の回路として、上記コン
デンサの一端に増幅トランジスタのエミッタを接続し、
ベース、コレクタ側は素子の走査期間の終わりの一定短
時間の電圧検出時以外はOFFとなるアナログスイッチ
により回路より切り離し、電圧検出時には、電源電圧を
コンデンサより供給しかつ出力信号の平均値をベース電
圧をとしたベース接地増幅回路とし、増幅トランジスタ
のコレクタより信号を取り出す様に構成した。加えて各
素子の走査期間の初めに一定短期間コンデンサを充電す
るアナログスイッチの切り替え入力(入力LOW時にO
N)を抵抗でプルアップし、切替え入力信号をコンデン
サを介して供給する事により、クロックが何等かの原因
で失われても一定時間後は常にアナログスイッチがOF
Fとなり素子の破壊を防止出来る様にした。
【0005】
【実施例】実施例について図面を参照して説明する。図
1は本発明の回路の従来例の概念図、図2はその回路の
動作タイミング図である。図1において、1は22Vの
電源、2は各素子の接続期間の初めに短時間ONとなる
充電スイッチ、3は充電コンデンサ、4は選択された1
つの赤外検知素子(以下素子と呼ぶ)である。5はトラ
ンジスタで、そのベースは低圧電源6に接続している。
7及び8は高入力インピーダンスのバッファー、9は各
素子の接続期間の終わりに短時間ONとなる信号取り出
しスイッチである。10は信号取り出しスイッチの切替
えノイズを抑制するコンデンサである。図2において、
11は基本クロックであり、その1クロック期間が各素
子の接続期間となり、従来例では708KHzである。
12は充電スイッチのクロックで、LOWの期間は約1
40nSで、この間充電スイッチはONとなる。13は
信号取り出しスイッチのクロックで充電スイッチ同様1
40nSの期間ONとなる。14はコンデンサ3の両端
の電圧波形で、22V〜7Vで15Vp−pで直線状に
変化する。接続期間の初めに素子の接続が完了した後、
充電スイッチがONとなり充電コンデンサは22Vに充
電される。素子の抵抗は約3KΩ、トランジスタのベー
ス電圧は5.6Vなので、素子にはベース電流+素子の
抵抗に逆比例した約1.7mAの電流が流れる。充電ス
イッチがOFFになってもこの電流は流れ続け充電コン
デンサの電圧は信号取り出しスイッチがONとなる約1
30nSの間に素子の抵抗に逆比例した電圧だけ減少
し、信号出力として取り出される。この回路は、22V
の無雑音安定化電源を得る為に30Vの電源電圧を必要
とし、充電スイッチも高耐圧低盛れ電流の特殊なものを
必要とし、かつその漏れ電流及びトランジスタのベース
電流による誤差及び温度特性を生じる。図3は本発明の
実施例の回路の概念図、図4はその回路の動作タイミン
グ図である。図3において、15は10Vの電源、16
は各素子の接続期間の初めに短時間ONとなる充電スイ
ッチ、17は充電コンデンサ、18は素子である。19
はトランジスタで、そのベース及びコレクタは信号取り
出しスイッチ20と同一タイミングでONとなるスイッ
チ20’、20”で信号取り出し時以外は開放となる。
スイッチ20’、20”がON時(信号取り出し時)は
トランジスタのベースバイアスは抵抗26、大容量コン
デンサ27で出力信号の平均値となり、抵抗21はトラ
ンジスタ19のコレクタ抵抗となり、放電コンデンサ1
7を入力および電源とするベース接地増幅回路を形成す
る。コンデンサ22はスイッチングノイズの抑圧の為に
付加する。23は高インピーダンスバッファー24は接
合型FETで抵抗25と共に出力バッファーを形成す
る。図4において、図2と同様11は基本クロックであ
り、その1クロック期間が各素子の接続期間で、実施例
でも708KHzである。12は充電スイッチのクロッ
クで、LOWの期間は約140nSで、この間充電スイ
ッチはONとなる。13は信号取り出しスイッチのクロ
ックで充電スイッチ同様140nSの期間ONとなる。
28は充電コンデンサ17の電圧波形で、10V〜2.
8Vを7.2Vp−pで、式の如く時間tに従って電
圧の初期値Eより減衰する。 又、時間0からt=CRまでの放電電流の実効値I
rmsは式の如くなる。 を10Vとすると、放電電流の実効値Irmsは約
2mAとなり、素子の規格内におさまる。次に信号電力
を最も有効に取り出す為の充電コンデンサーの容量値に
就いて考察する。今素子の抵抗値をR、素子の抵抗値変
化量をΔRの時、充電コンデンサCへの出力電力量をJ
とし、ΔR/(R+ΔR)=gとすると、式の如く表
すことができる。 今R=3.3KΩ、t=1.3μSとすると、C=31
4pFとなる。図5は本発明の実施例の回路図で、29
は素子、30は10Vの電源、31は5Vの電源、32
は各素子の接続期間の初めに短時間ONとなる充電スイ
ッチ、33は330pFの充電コンデンサである。34
はトランジスタで、そのベース及びコレクタは、信号取
り出しスイッチ35と同一タイミングでONとなるスイ
ッチ35’、35”により信号取り出し時以外は開放と
なる。 スイッチ35’35”がON時(信号取り出し
時)はトランジスタのベースは抵抗36、大容量コンデ
ンサ37で出力信号の平均値となり、抵抗38はトラン
ジスタ34のコレクタ抵抗となり、放電コンデンサ33
を入力および電源とするベース接地増幅回路を形成す
る。コンデンサ39はスイッチングノイズの抑圧の為に
付加する。40は接合型FETで抵抗41と共に高入力
インピーダンスのソースフォロワを形成する。この出力
はスイッチ35”を介して信号を接合型FET42と抵
抗43よりなる出力バッファーの入力に加え、ソースよ
り信号を出力する。又、充電スイッチ32の切替え入力
端子は抵抗44でプルアップされ、クロックはコンデン
サ45を介して加えられる。抵抗44=10KΩ、コン
デンサ45=100pFとすると、クロック入力がなく
なると350nS以上ONしない。これにより、クロッ
クが入力しなかった時素子が破壊するのを防止出来る。
【0006】
【発明の効果】 1.電源電圧が下がった為、アナログスイッチのOFF
時リーク電流が減少し、温度特性、S/N比が改善され
素子の破壊に対し安全性が向上した。。 2.素子と放電コンデンサを直接接続し、流れる電流の
実効値が規格内に入るように電源電圧を定め、素子と直
列のランジスタを取り去ったので、ベース電流の影響に
よる、温度特性、S/N比が改善された。 3.放電時にトランジスタのベース、コレクタを他の回
路より切り離すので、放電電圧に対する増幅トランジス
タの影響を最小限にとどめる事が出来た。 4.増幅回路はその電源電圧を放電コンデンサより得て
いるので、信号に対する電源ノイズの影響を除く事が出
来た。 5.信号電力を有効に取り出しうる回路定数を決定しS
/N比を向上出来た。 6.クロックの停止による素子の破壊に対し安全性が向
上した。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の従来例の回路の概念図である。
【図2】図2は本発明の従来例の回路の動作タイミング
図である。
【図3】図3は本発明の実施例の回路の概念図である。
【図4】図4は本発明の実施例の回路の動作タイミング
図である。
【図5】図5は本発明の実施例の回路図である。
【符号の説明】
1. 22Vの電源 2. 充電スイッチ 3. 充電コンデンサ 4. 選択された赤外検知素子 5. トランジスタ 6. 低圧電源 7. 高入力インピーダンスバッファー 8. 高入力インピーダンスバッファー 9. 信号取り出しスイッチ 10. ノイズ抑制コンデンサ 11. 基本クロック 12. 充電スイッチのクロック 13. 信号取り出しスイッチのクロック 14. 充電コンデンサ3の電圧波形 15. 10Vの電源 16. 充電スイッチ 17. 充電コンデンサ 18. 選択された赤外検知素子 19. トランジスタ 20. 信号取り出しスイッチ 20’. 信号取り出しスイッチと同期してON/O
FFするスイッチ 20”. 信号取り出しスイッチと同期してON/O
FFするスイッチ 21. トランジスタ19のコレクタ抵抗 22. スイッチングノイズ抑圧コンデンサ 23. 高入力インピーダンスのバッファー 24. 接合型FET 25. 接合型FETのソース抵抗 26. トランジスタ19のバイアス用抵抗 27. 大容量コンデンサ 28. 充電コンデンサ17の電圧波形 29. 選択された赤外検知素子 30. 10Vの電源 31. 5Vの電源 32. 充電スイッチ 33. 充電コンデンサ 34. トランジスタ 35. 信号取り出しスイッチ 35’. 信号取り出しスイッチと同期してON/O
FFするスイッチ 35”. 信号取り出しスイッチと同期してON/O
FFするスイッチ 36. トランジスタ34のバイアス用抵抗 37. 大容量コンデンサ 38. トランジスタ34のコレクタ抵抗 39. スイッチングノイズ抑圧コンデンサ 40. 接合型FET 41. 接合型FETのソース抵抗 42. 接合型FET 43. 接合型FETのソース抵抗 44. 充電スイッチ32の切替え入力端子のプル
アップ抵抗 45. DCカットコンデンサ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 赤外線により抵抗値の変化する複数の検
    知素子を順次出力端子に接続する走査型赤外センサーに
    おいて、各検知素子をそのその接続期間中外部コンデン
    サと直接並列接続し、素子の接続期間の初めに一定短時
    間一定電圧を加えてコンデンサを充電し、次いでコンデ
    ンサの電荷を検知素子により一定時間放電し、素子の接
    続期間の終わりの一定短時間にその電圧を検出しこれを
    順次繰り返す、走査型赤外センサーの信号検出方式。
  2. 【請求項2】 請求項1において、常温における検知素
    子の抵抗をR、コンデンサの放電時間をtとした時、コ
    ンデンサの静電容量Cを とした走査型赤外センサーの信号検出方式。
  3. 【請求項3】 請求項1において、コンデンサの一端に
    増幅トランジスタのエミッタを接続し、ベース、コレク
    タ側は素子の走査期間の終わりの一定短時間の電圧検出
    時以外はOFFとなるアナログスイッチにより回路より
    切り離し、電圧検出時には、アナログスイッチをONと
    し、電源電圧をコンデンサより供給し、出力信号の平均
    値をベース電圧をとしたベース接地増幅回路とし、増幅
    トランジスタのコレクタより信号を取り出す様に構成し
    た、走査型赤外センサーの信号検出方式。
  4. 【請求項4】 請求項1において、各素子の走査期間の
    初めに一定短期間コンデンサを充電するアナログスイッ
    チの切り替え入力(入力LOW時にON)を抵抗でプル
    アップし、切替え入力信号をコンデンサを介して供給
    し、クロックが失われた一定時間後は常にアナログスイ
    ッチがOFFとなるごとくし、素子を破壊より保護する
    様に構成した、走査型赤外センサーの信号検出方式。
JP8337398A 1996-11-14 1996-11-14 走査型赤外センサーの信号検出方式 Pending JPH10142064A (ja)

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