JP2003227753A - 赤外線検出回路及び赤外線検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 赤外線検出回路及びこの回路を含む赤外線検
出装置の小型にすることを目的とする。 【解決手段】 演算増幅器２１の反転入力端子と出力端
子との間にコンデンサＣｆを接続するとともに、コンデ
ンサＣｆに対して、抵抗回路素子Ｚが並列接続された電
流電圧変換回路２と、電流電圧変換回路２の出力側に接
続された反転増幅回路からなる電圧増幅回路３と、電圧
増幅回路３の出力側に接続されたバンドパスフィルタ回
路４と、バンドパスフィルタ回路４の出力側に接続され
た出力回路５とから赤外線検出回路を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、赤外線検出回路及
び赤外線検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の赤外線検出装置は、図１５に示す
ように、人体から輻射される赤外線を検出する焦電素子
１００と、焦電素子１００の検出電流信号を電圧信号に
変換する電流電圧変換回路２００と、電流電圧変換回路
２００にカップリングコンデンサＣ３０を備えるととも
に、その出力側に順次、電圧増幅回路３００、ローパス
フィルタ４００、ハイパスフィルタ５００、増幅回路６
００及び出力回路７００が接続されて構成されている。

【０００３】電流電圧変換回路２００は、焦電素子１０
０がゲートに接続されたＦＥＴ(field effect transist
or)と、焦電素子１００の両端に並列接続された抵抗Ｒ
ｇと、ＦＥＴのソースとグラウンドとの間に介設された
抵抗Ｒｓとから構成されている。ローパスフィルタ４０
０及びハイパスフィルタ５００はスイッチトキャパシタ
により構成されている。

【０００４】このように構成された赤外線検出装置は次
のように動作する。焦電素子１００から出力された検出
電流信号は、抵抗Ｒｇにより電圧信号に変換されて、Ｆ
ＥＴのゲートに印加され、これによりソースからドレイ
ンに向けてドレイン電流が流れる。ドレイン電流が流れ
ることによって、抵抗Ｒｓ間にソース電圧が発生する。
このソース電圧は、カップリングコンデンサＣ３０によ
り直流成分がカットされ、次いで、電圧増幅回路３００
により増幅率(１＋Ｒ２０／Ｒ１０)で増幅された後、ロ
ーパスフィルタ４００及びハイパスフィルタ５００によ
り高周波成分及び低周波成分がカットされた所定の周波
数帯域成分の電圧信号として取り扱われる。そして、こ
の電圧信号は、増幅回路６００により設定ゲインで増幅
され、出力回路７００で、所定のレベルと大小比較され
て、検出信号として出力される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記カ
ップリングコンデンサＣ３０は、人体などの動きを表わ
す１．０Ｈｚ近辺の周波数成分を通過させるためにも容
量の大きなものが必要となるため、大型のコンデンサを
使用しなければならない。大型のコンデンサは集積化が
困難であるため、別途外付けせざるを得なかった。この
ような外付けのカップリングコンデンサＣ３０は、赤外
線検出装置を小型化し乃至は集積化する上で大きな障壁
となっていた。

【０００６】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、外付け部品を無くして小型化を可能と
する赤外線検出装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
焦電素子に接続された第１の演算増幅器の出力端子と反
転入力端子との間に、直流成分を帰還させる回路とコン
デンサとを並列接続した電流電圧変換回路と、前記電流
電圧変換回路から出力される電圧信号を増幅する第１の
増幅回路と、スイッチトキャパシタフィルタで構成さ
れ、前記第１の増幅回路からの電圧信号のうち所定の周
波数帯域成分を通過させるバンドパスフィルタ回路と、
前記スイッチトキャパシタフィルタに所定周波数の基準
クロック信号を出力する基準クロック生成回路と、前記
バンドパスフィルタ回路から出力される電圧信号が閾値
レベル以上のとき検出信号として出力する出力回路とを
備えたことを特徴とする。

【０００８】この発明によれば、焦電素子から出力され
る検出電流信号は、コンデンサによって電圧信号に変換
されて第１の演算増幅器の出力端子より出力される。出
力された電圧信号の直流波成分は、直流成分を帰還させ
る回路によって反転入力端子に帰還される。そのため、
出力される電圧信号の直流成分の変動が抑制され、動作
点が安定化される。その結果、電流電圧変換回路の出力
側に、動作点の変動分をカットするためのカップリング
コンデンサが不要となり、回路が小型化される。

【０００９】請求項２記載の発明は、請求項１記載の赤
外線検出回路において、前記バンドパスフィルタ回路と
前記出力回路との間に第２の増幅回路を接続したことを
特徴とする。この発明によれば、バンドパスフィルタ回
路から出力される電圧信号は、第２の増幅回路により所
定の振幅レベルに増幅されて出力回路に導かれ、出力回
路の閾値レベルを相応する値に設定することにより、検
出精度を高めることができる。

【００１０】請求項３記載の発明は、請求項１記載の赤
外線検出回路において、前記バンドパスフィルタ回路と
前記出力回路との間に所定の利得を有するハイパスフィ
ルタを接続したことを特徴とする。この発明によれば、
バンドパスフィルタ回路から出力される電圧信号は、ハ
イパスフィルタにより低周波成分がカットされて出力回
路に導かれるため、バンドパスフィルタ回路による動作
点の変動分がカットされる。そして、ハイパスフィルタ
は所定の利得を有しているため、所望する周波数帯域に
利得を有する電圧信号が後段の出力回路に導かれるの
で、出力回路の検出精度をより高めることができる。

【００１１】請求項４記載の発明は、請求項１〜３のい
ずれかに記載の赤外線検出回路において、前記バンドパ
スフィルタ回路は、少なくとも３個以上のフィルタが多
段接続された構造を有し、ハイパスフィルタとローパス
フィルタとが交互に接続されてなることを特徴とする。
この発明によれば、第１の増幅回路から出力される電圧
信号は、初段のハイパスフィルタにより、動作点の変動
分がカットされ、２段目以降に接続されたローパスフィ
ルタにより高周波成分がカットされる。そして、３段目
以降に接続したハイパスフィルタにより、スイッチトキ
ャパシタのスイッチングの際に生じるフィードスルーノ
イズによる動作点の変動分がカットされる。そのため、
動作点の変動分がカットされ、かつ、折り返しノイズが
カットされた電圧信号が出力回路に導かれる。

【００１２】請求項５記載の発明は、請求項４記載の赤
外線検出回路において、前記ローパスフィルタは所定の
利得を有するものであることを特徴とする。この構成に
よれば、複数のローパスフィルタを接続し、利得を各ロ
ーパスフィルタに分散して持たせることにより、ローパ
スフィルタでの動作点の大幅な変動を抑制しつつ、バン
ドパスフィルタ回路として大きな利得が得られる。その
結果、バンドパスフィルタ回路の後段に増幅回路等を接
続することが不要となり、回路の小型化を図ることがで
きる。

【００１３】請求項６記載の発明は、請求項１〜３のい
ずれかに記載の赤外線検出回路において、前記バンドパ
スフィルタ回路は、前段にローパスフィルタ、後段にハ
イパスフィルタを配置したことを特徴とする。この発明
によれば、前段に接続されたローパスフィルタによっ
て、第１の増幅回路から出力される電圧信号に含まれる
高周波成分が集中的にカットされるため、折返しノイズ
の発生が抑制される。

【００１４】請求項７記載の発明は、請求項１〜６のい
ずれかに記載の赤外線検出回路において、前記電流電圧
変換回路は、スイッチトキャパシタを有することを特徴
とする。この発明によれば、電流電圧変換回路を小型の
コンデンサをクロック信号で切り替えることで等価的に
高抵抗の抵抗材を作ることが可能となり、小型で、か
つ、優れた温度特性を有する電流電圧変換回路が得られ
る。

【００１５】請求項８記載の発明は、請求項１〜７のい
ずれかに記載の赤外線検出回路において、前記スイッチ
トキャパシタと前記基準クロック発生回路との間に接続
され、前記基準クロック信号よりも高い周波数の外部ク
ロック信号を生成する外部クロック生成回路と接続可能
であり、前記基準クロック信号と前記外部クロック信号
とを切り換えるクロック信号制御回路を備えることを特
徴とする。この発明によれば、バンドパスフィルタ回路
のスイッチトキャパシタフィルタに通常動作時とは異な
る周波数を有するクロック信号が供給可能となる。例え
ば、外部クロック信号として、通常動作時のクロック信
号より高い周波数のクロック信号が供給されることで、
回路の周波数特性が高周波側にスライドする。このた
め、スイッチトキャパシタフィルタに高周波のクロック
信号を供給するようにして、周波数特性を迅速に検査で
きるので検査時間が短縮される。

【００１６】請求項９記載の発明は、請求項１〜８のい
ずれかに記載の赤外線検出回路において、前記直流成分
を帰還させる回路は、抵抗素子からなることを特徴とす
る。この発明によれば、直流成分を帰還させる回路を抵
抗素子により構成したため、簡易な構成でありながら、
第１の演算増幅器から出力される電圧信号の動作点を安
定化することができる。

【００１７】請求項１０記載の発明は、請求項１〜８の
いずれかに記載の赤外線検出回路において、前記直流成
分を帰還させる回路は、積分回路であることを特徴とす
る。この発明によれば、直流成分を帰還させる回路を積
分回路で構成したため、直流以外の信号成分が大きく減
衰して帰還されることとなり、出力される電圧信号の動
作点をより安定化することができる。

【００１８】請求項１１記載の発明は、請求項１〜１０
のいずれかに記載の赤外線検出回路において、前記第１
の増幅回路は、第２の演算増幅器から構成され、前記第
１の演算増幅器の出力端子を増幅用の抵抗を介して前記
第２の演算増幅器の反転入力端子に接続するとともに、
前記出力端子と前記第２の演算増幅器の非反転入力端子
との間にローパスフィルタを接続することを特徴する。

【００１９】この発明によれば、第１の演算増幅器の出
力端子から出力された電圧信号は、２分岐され、一方は
増幅用の抵抗を通って第２の演算増幅器の反転入力端子
に入力され、他方はローパスフィルタ通り、高周波成分
が除去されて第２の演算増幅器の非反転入力端子に入力
される。したがって、電流電圧変換回路から出力された
電圧信号のうち、ローパスフィルタのカットオフ周波数
よりも低い周波数成分の電圧信号は、第２の演算増幅器
の反転入力端子と非反転入力端子に同位相で入力される
ため、第１の増幅回路からの出力は増幅されない。一
方、ローパスフィルタのカットオフ周波数よりも高い周
波数成分の電圧信号は、第２の演算増幅器の非反転入力
端子の入力されないため、非反転入力端子の電位を変動
させず、その結果、第１の増幅回路により増幅されて出
力される。したがって、第１の増幅回路を飽和させる低
周波帯域の電圧信号が、第１の増幅回路で増幅されない
ため、電源投入後の所定期間に、第１の演算増幅器の反
転入力端子で発生するリーク電流の影響により、電流電
圧変換回路から出力される電圧信号の動作点が変動する
ことに起因して生じる第２の増幅回路の飽和が防止され
る。

【００２０】請求項１２記載の発明は、請求項１１記載
の赤外線検出回路において、前記ローパスフィルタは、
前記第１の演算増幅器の出力端子と前記第２の演算増幅
器の非反転入力端子との間に接続された第１の抵抗部
と、前記非反転入力端子の接地側に接続されたコンデン
サとを備えることを特徴とする。

【００２１】この発明によれば、コンデンサ及び抵抗部
という簡素な構成で、ローパスフィルタを構成すること
ができる。

【００２２】請求項１３記載の発明は、請求項１２記載
の赤外線検出回路において、第１のスイッチ制御部を備
え、前記ローパスフィルタ回路は、前記第１の抵抗部に
並列接続された第１のスイッチ回路とを備え、前記第１
のスイッチ制御部は、前記第１のスイッチ回路を制御す
ることを特徴とする。

【００２３】この発明によれば、電源投入直後は、第１
のスイッチ回路は第１のスイッチ制御部の指示にしたが
ってオン状態とされ、この第１のスイッチ回路と並列接
続された第１の抵抗部を短絡状態とする。そのため、電
源投入直後において、ローパスフィルタは、時定数が小
さくなり、カットオフ周波数が増大される。その結果、
電流電圧回路から出力された電圧信号は、第１の増幅回
路を飽和させる低周波帯域の成分が、確実にカットされ
て第１の増幅回路に導かれるため、電源投入後所定期
間、動作点が変動することによる第１の増幅回路の飽和
がより確実に防止される。

【００２４】請求項１４記載の発明は、請求項１２又は
１３記載の赤外線検出回路において、前記第１の抵抗部
は、不純物不拡散ポリシリ抵抗素子であることを特徴と
する。

【００２５】この発明によれば、ローパスフィルタを構
成する第１の抵抗部を不純物不拡散ポリシリ抵抗素子で
構成したため、ローパスフィルタが集積化可能となる。
そのため、赤外線検出回路を外付け部品を０として構成
することができる。

【００２６】請求項１５記載の発明は、請求項１４記載
の赤外線検出回路において、第２のスイッチ制御部を備
え、前記ローパスフィルタは、直列接続された不純物不
拡散ポリシリ抵抗素子からなる第２の抵抗部と第２のス
イッチ回路とを前記第１の抵抗部に対して並列に接続
し、前記第２のスイッチ制御部は、雰囲気が低温のとき
前記第２のスイッチ回路をオンにすることを特徴とす
る。

【００２７】この発明によれば、第２の抵抗部は、不純
物不拡散ポリシリ抵抗素子により構成されているため、
第２の抵抗部が低温状態になると抵抗値が増大する。そ
して、抵抗値がある一定の値以上となると、第２のスイ
ッチ制御部によって、第２のスイッチ回路がオンされ
て、第２の抵抗部が通電状態となる。すなわち、ローパ
スフィルタは、低温時において、第１及び第２の抵抗部
とが並列接続された構成となり、時定数が小さくなるた
め、カットオフ周波数が増大する。そのため、低温時に
おいて、第１の増幅回路を飽和させる低周波帯域の成分
が確実にカットされて第１の増幅回路に導かれ、低温時
の第１の増幅回路の飽和が防止される。

【００２８】請求項１６記載の発明は、請求項１５記載
の赤外線検出回路において、前記第２のスイッチ制御部
は、スイッチトキャパシタにより構成される等価抵抗と
前記不純物不拡散ポリシリ抵抗素子の抵抗との分圧電圧
を用いて、前記第２のスイッチを制御することを特徴と
する。

【００２９】この発明によれば、雰囲気が低温のとき、
不純物不拡散ポリシリ抵抗素子の抵抗が増大し、抵抗分
圧が第２のスイッチをオンするように作用させて、第２
のスイッチ回路はオンされる。すなわち、不純物不拡散
ポリシリ抵抗の抵抗値の変化を不純物不拡散ポリシリ抵
抗を用いて検出しているため、不純物不拡散ポリシリ抵
抗の温度特性による抵抗値の変化が正確に検出される。
加えて、不純物不拡散ポリシリ抵抗素子により構成した
ため、回路の集積化が可能となる。

【００３０】請求項１７記載の発明は、請求項１１〜１
６のいずれかに記載の赤外線検出回路において、前記焦
電素子及び前記第１，第２の演算増幅器の非反転入力端
子に、基準電圧を発生する一つの基準電圧回路を接続し
たことを特徴とする。この発明によれば、焦電素子に供
給する基準電圧、第１及び第２の演算増幅器の非反転入
力端子に供給する基準電圧とを１つの基準電圧回路で構
成したため、第１の増幅回路の出力に影響を及ぼすノイ
ズ成分が増幅されることを相殺することができ、ノイズ
を減らすことができる。

【００３１】請求項１８記載の発明は、前記請求項１〜
１７のいずれかに記載の赤外線検出回路が、１つの半導
体チップに集積されてなることを特徴とする。この発明
によれば、赤外線検出回路が小型となる。

【００３２】請求項１９記載の発明は、請求項１〜１８
のいずれかに記載の赤外線検出回路に焦電素子を接続し
てなる赤外線検出装置である。この発明によれば、小型
化された赤外線検出回路を備えているため、赤外線検出
装置が小型化される。

【００３３】

【発明の実施の形態】図１は、赤外線検出装置の構成を
示す分解斜視図である。赤外線検出装置は、下面に３本
のリード線１２が接続された円盤状のベース１１と、ベ
ース１１の上面に２本の桟１７を介して実装された、円
板状のプリント配線板１６と、プリント配線板１６の略
中央に実装された四角形の受光面を有する焦電素子１と
を備えるとともに、上底部に光学的フィルタ窓１４を有
し、プリント配線板１６を覆うための有底円筒状のキャ
ン１３と、ドーム形状を有し、キャン１３の上底部に実
装される大径の集光用のレンズ(マルチレンズ)１５とを
備えて構成されている。

【００３４】人体から輻射された赤外線であって、レン
ズ１５及び光学的フィルタ窓１４を通過した赤外線は、
焦電素子１に入射される。プリント配線板１６の裏面に
は、この検出電流信号に対する信号処理を行う赤外線検
出回路が集積化等されて実装されている。

【００３５】(第１実施形態)図２は、第１実施形態に示
す赤外線検出回路の回路図である。本赤外線検出回路
は、焦電素子１からの電流信号を電圧信号に変換する電
流電圧変換回路２と、電流電圧変換回路２の出力側に接
続された電圧増幅回路３（第１の増幅回路）と、電圧増
幅回路３の出力側に接続されたバンドパスフィルタ回路
４と、バンドパスフィルタ回路４の出力側に接続された
出力回路５とから構成されている。

【００３６】焦電素子１は、輻射された熱線により温度
が上昇すると、温度上昇分に応じて分極電荷が発生し、
この分極電荷を検出電流信号として出力するものであ
る。

【００３７】電流電圧変換回路２は、反転入力端子に焦
電素子１の一端が接続される演算増幅器２１と、演算増
幅器２１の出力端子と反転入力端子との間に接続された
帰還用のコンデンサＣｆと、帰還用のコンデンサＣｆに
並列接続された抵抗回路素子Ｚを備えるとともに、演算
増幅器２１の非反転入力端子とグランド間に、出力され
る電圧信号の動作点を設定するための基準電圧Ｖｒを出
力する電源部Ｅが接続されている。電流電圧変換回路２
は、演算増幅器２１により構成され、抵抗回路素子Ｚを
用いて負帰還をかけているため、動作点の変動が抑制さ
れている。このため、動作点の変動分をカットするため
のカップリングコンデンサが不用となり、回路の小型化
が可能となる。

【００３８】また、電流電圧変換回路２には、コンデン
サＣｆが接続されており、焦電素子１から出力された電
流信号のうち、人体の検出に重要となる０．１Ｈｚ〜
１．０Ｈｚ付近の周波数成分の電流信号は、このコンデ
ンサＣｆによって電圧信号に変換される。従来の電流電
圧変換回路では、抵抗素子を用いて焦電素子から出力さ
れた電流信号を電圧信号に変換していた。抵抗素子は熱
雑音を発生するため、抵抗素子を用いて電流電圧変換を
行うと、変換された電圧信号には多くのノイズが含まれ
ることとなる。一方、コンデンサは、抵抗素子とは異な
り、理論上熱雑音が発生しない。そのため、本電流電圧
変換回路２により変換された電圧信号は、ノイズ成分が
大幅に減少されることとなる。

【００３９】電圧増幅回路３は、反転増幅回路であり、
反転入力端子が電流電圧変換回路２の出力端子に抵抗Ｒ
１を介して接続された演算増幅器３１と、演算増幅器３
１の出力端子と反転入力端子との間に介設された抵抗Ｒ
２とを備えるとともに、演算増幅器３１の非反転入力端
子に、出力される電圧信号の動作点を設定するための基
準電圧Ｖｒを出力する電源部Ｅが接続されて構成されて
いる。

【００４０】演算増幅器２１は、出力インピーダンスが
極めて低いため、演算増幅器２１の出力端子に接続され
る回路の入力インピーダンスを考慮する必要がない。し
たがって、演算増幅器２１の出力端子に入力インピーダ
ンスの低い反転増幅回路を電圧増幅回路３として構成
し、接続している。

【００４１】電圧増幅回路３として本実施形態では反転
増幅回路を用いているが、逆に、非反転増幅回路を用い
た場合、動作点を設定するために、演算増幅器３１の反
転入力端子に接続される利得抵抗とグランドとの間に電
源部を接続する必要があり、このように電源部を接続す
ると、電源部に電流が流れて、電源部の内部抵抗によっ
て生じる電圧降下により、電源部が不安定となる。この
ため、焦電素子１及び電流電圧変換回路２に接続された
電源部Ｅとは別に、電源部を接続しなければならない。
一方、本実施形態のように、電圧増幅回路３を反転増幅
回路で構成した場合には直接、演算増幅器３１の非反転
入力端子に電源部Ｅを接続することができ、しかも、非
反転入力端子は高入力インピーダンスであるため、電源
部Ｅに電流が流れず、電源部Ｅの内部抵抗による電圧降
下も生じない。したがって、反転増幅回路の基準電位を
安定にすることができる。このため、電源部Ｅを電流電
圧変換回路２及び電圧増幅回路３に対して共用すること
ができ、その分、回路が小型となる。加えて、電流電圧
変換回路２及び電圧増幅回路３に基準電位を与える電圧
源を１個の電圧源Ｅで構成することにより、電流電圧変
換回路２に与える基準電位と電圧増幅回路３に与える基
準電位とが全く同じ電位となるため、両回路の動作点が
全く同じものとなり、両回路間にカップリングコンデン
サを設けなくとも動作点の変動を十分抑制することがで
きる。

【００４２】バンドパスフィルタ回路４は、回路の小型
化を図るべくスイッチトキャパシタフィルタで構成され
ており、人体を検知するうえで重要となる０．１〜１．
０Ｈｚの周波数帯域の電圧信号に所定の利得を持たせて
出力する。スイッチトキャパシタフィルタは、その抵抗
部が、例えば、コンデンサとＭＯＳＦＥＴなどのスイッ
チング素子とから構成されている（図４参照）。スイッ
チング素子には、スイッチング素子を駆動するためのク
ロック発生回路４ａが接続されている。スイッチング素
子はクロック発生回路４ａからのクロック信号を受けて
オン・オフされる。これによりコンデンサの充放電が繰
り返され、コンデンサは等価的に抵抗素子として機能す
る。以下に示す実施形態においても、スイッチトキャパ
シタはこのクロック発生回路４ａからのクロック信号に
よって動作する。スイッチング素子に与えるクロック信
号の周波数(サンプリング周波数)をｆ、コンデンサの容
量をＣとすると、スイッチトキャパシタによる等価抵抗
値Ｒは、Ｒ＝１／ｆ・Ｃで表わされる。

【００４３】このように、バンドパスフィルタ回路４
を、スイッチトキャパシタフィルタで構成すると、入力
される電圧信号に高周波成分が多く含まれている場合、
折返しノイズが発生することがある。ここで、電流電圧
変換回路２は、コンデンサＣｆにより電流電圧変換を行
っており、コンデンサＣｆのインピーダンスは、１／
（２π・ｆ・Ｃｆ）により表されるため、高周波になる
ほど、その値が小さくなる特性を有している。したがっ
て、変換された電圧信号は、高周波成分は大きく減衰さ
れており、バンドパスフィルタ回路４に入力される電圧
信号の高周波成分は小さくなる。その結果、バンドパス
フィルタ回路４での折返しノイズが抑制される。

【００４４】出力回路５は、例えば、コンパレータから
構成されており、バンドパスフィルタ回路４から出力さ
れる電圧信号を所定の閾値レベルと大小比較し、閾値レ
ベル以上のとき検出信号を出力するようになっているも
のである。

【００４５】本赤外線検出装置は、次のように動作す
る。焦電素子１から出力された検出電流信号は、電流電
圧変換回路２に入力され、人体検出にとって重要となる
０．１〜１．０Ｈｚ付近の周波数成分の電流信号は、コ
ンデンサＣｆのインピーダンス成分１／（２π・ｆ・Ｃ
ｆ）により電圧信号に変換される。そのため、高周波成
分がカットされるとともに、Ｓ／Ｎ比が改善される。次
いで、電流電圧変換回路２により変換された電圧信号
は、電圧増幅回路３により、Ｒ２／Ｒ１倍に増幅された
後、バンドパスフィルタ回路４により、０．１〜１．０
Ｈｚの周波数帯域の成分が取り出される。ここで、電流
電圧変換回路２で高周波成分をカットしているため、バ
ンドパスフィルタ回路４で生じる折り返しノイズが抑制
される。次いで、出力回路５により、閾値レベルと大小
比較されて、検出信号の出力を行う。

【００４６】このように、第１実施形態の赤外線検出回
路によれば、従来の赤外線検出回路に用いられていたカ
ップリングコンデンサを省くことができ、かつ、焦電素
子１、電流電圧変換回路２、電圧増幅回路３に接続する
電源部Ｅを共用化することができるため、回路を小型化
することができる。また、電流電圧変換回路２により、
高周波成分をカットするため、バンドパスフィルタ回路
４で生じる折返しノイズが抑制される。

【００４７】(第２実施形態)図３は、第２実施形態に示
す赤外線検出回路の回路図である。本赤外線検出回路
は、上記バンドパスフィルタ回路４と出力回路５との間
に増幅回路６（第２の増幅回路）を介設したことを特徴
としている。この増幅回路６は、非反転増幅回路であ
り、非反転入力端子がバンドパスフィルタ回路４の出力
端子と接続された演算増幅器６１と、演算増幅器６１の
出力端子と反転入力端子との間に接続された抵抗Ｒ３
と、反転入力端子に接続された抵抗Ｒ４とから構成され
るとともに、抵抗Ｒ４とグランドの間には、動作点を所
定レベルに設定するための電源部Ｅが接続されている。

【００４８】人体及び生体の検出においては、０．１〜
１．０Ｈｚの周波数帯域の信号成分が重要であるため、
バンドパスフィルタ回路４は、ピーク周波数が１．０Ｈ
ｚ付近となるように周波数特性が設定されている。した
がって、バンドパスフィルタ回路４によって、０．１Ｈ
ｚ付近の周波数帯域の信号成分が減衰されてしまう。そ
のため、減衰された０．１Ｈｚ付近の信号成分を検出し
ようとすると、出力回路５の閾値レベルを低いレベルに
設定しなければならない。そうすると、ノイズなどの影
響が無視できなくなって、誤検出するおそれが高くな
る。０．１Ｈｚ付近の周波数帯域の電圧信号が、バンド
パスフィルタ回路４により、例えば、２０ｄＢ減衰する
とすれば(出力される信号の振幅は入力される信号に対
して１／１０となる)、出力回路５が電圧信号と閾値レ
ベルを正確に比較して検出信号を出力するためには、バ
ンドパスフィルタ回路４の２０ｄＢの減衰を見越して、
電圧増幅回路３から出力される電圧信号の振幅レベル
を、１０×閾値レベル倍としなければならない。１０×
閾値レベルの振幅レベルを有する出力電圧を確保するた
めには、演算増幅器３１の電源電圧レベルを、少なくと
も、１０×閾値レベルにする必要があるが、この電源電
圧レベルは、使用する演算増幅器３１の特性にもよる
が、通常１５Ｖ程度であり、演算増幅器３１の電源電圧
レベルには、一定の限界がある。一方、出力回路５の閾
値レベルを小さく設定することにより、演算増幅器３１
の電源電圧レベルを小さいままとすることも考えられる
が、閾値レベルを小さく設定すると、出力回路５は、振
幅の小さなノイズ信号に対しても検出信号を出力する可
能性があり、閾値レベルを小さく設定するにも一定の限
界がある。このため、通常、閾値レベルは、演算増幅器
３１の電源電圧レベルの１／２程度に設定されている。
しかし、この場合、０．１Ｈｚ付近の周波数帯域の電圧
信号の振幅が、バンドパスフィルタ回路４により１／２
以下に減衰すると、出力回路５は、検出信号を出力でき
なくなる。

【００４９】そこで、第２実施形態に係る電流電圧変換
回路においては、バンドパスフィルタ回路４と出力回路
５との間に増幅回路６を接続し、バンドパスフィルタ回
路４で減衰した電圧信号の振幅レベルを、閾値レベル相
当にまで増幅することにより上記問題を解決している。

【００５０】このように、第２実施形態に係る赤外線検
出回路によれば、バンドパスフィルタ回路４と出力回路
５との間に増幅回路６を接続し、バンドパスフィルタ回
路４から出力された電圧信号の振幅レベルの減衰分を閾
値レベル相当まで増幅することにより、出力回路５によ
る検出精度を高めている。

【００５１】(第３実施形態)図４は、第３実施形態を示
す赤外線検出回路の回路図である。本赤外線検出回路
は、バンドパスフィルタ回路４と出力回路５との間にハ
イパスフィルタ７を接続したものである。ハイパスフィ
ルタ７は、反転入力端子がバンドパスフィルタ回路４の
出力側とコンデンサＣ１を介して接続された演算増幅器
７１と、演算増幅器７１の出力端子と反転入力端子との
間に接続されたコンデンサＣ２と、コンデンサＣ２に並
列接続されたスイッチトキャパシタＳＣとから構成され
ている。スイッチトキャパシタＳＣを採用することによ
り、第１実施形態で説明したように回路の小型化を図っ
ている。また、演算増幅器７１の非反転入力端子及びス
イッチトキャパシタＳＣのそれぞれには、電源部Ｅが接
続されている。ハイパスフィルタの通過帯域における利
得は、容量比Ｃ１／Ｃ２で表わされるため、Ｃ１及びＣ
２の容量比を設定することにより、所望する利得を得る
ことができる。

【００５２】第２実施形態において、バンドパスフィル
タ回路４と出力回路５との間に増幅回路６を設ける有効
性について述べたが、増幅回路６の増幅率(利得)を大き
く設定すると、バンドパスフィルタ回路４の出力におけ
る動作点のオフセット成分をこの増幅率で増幅してしま
うため、出力される電圧信号の動作点が大きく変動する
可能性がある。

【００５３】そこで、バンドパスフィルタ回路４と出力
回路５との間に利得を有するハイパスフィルタ７を接続
して、バンドパスフィルタ回路４から出力される電圧信
号の低周波成分をカットすることで、動作点の変動を抑
制している。また、０．１〜１．０Ｈｚの周波数成分の
電圧信号は、閾値レベル相当にまで増幅されて出力され
るため、出力回路５による検出精度が向上する。

【００５４】このように、第３実施形態の赤外線検出回
路によれば、ハイパスフィルタ７から出力される電圧信
号の動作点の変動を抑制するとともに、０．１〜１．０
Ｈｚの周波数成分は、閾値レベル相当にまで増幅されて
出力されるため、出力回路５による検出精度が向上す
る。また、ハイパスフィルタ７の抵抗部としてスイッチ
トキャパシタＳＣを用いたため、回路の小型化と温度特
性の安定化を図ることができる。

【００５５】(第４実施形態)図５は、第４実施形態を示
す赤外線検出回路の回路図である。本赤外線検出回路
は、人体検出において重要な周波数帯域である０．１Ｈ
ｚ〜１．０Ｈｚ付近の信号成分をより正確に取り出すこ
とを主目的として、バンドパスフィルタ回路として、ス
イッチトキャパシタフィルタから構成されるハイパスフ
ィルタとローパスフィルタとが所定段数交互に接続され
たバンドパスフィルタ回路４１を採用したものである。
すなわち、電圧増幅回路３の出力側から順番に、ハイパ
スフィルタ４１１、ローパスフィルタ４１２、ハイパス
フィルタ４１３、ローパスフィルタ４１４及びハイパス
フィルタ４１５の計５個が接続されている。これらのフ
ィルタは人体検出に必要な信号成分を取り出すためのフ
ィルタを構成すると同時に以下の機能を合わせ持つ。

【００５６】１段目のハイパスフィルタ４１１は、電圧
増幅回路３から出力される電圧信号に含まれる低周波成
分をカットすることにより、動作点の変動を抑制するも
のである。２段目のローパスフィルタ４１２は、１．０
Ｈｚ以下の周波数帯域の電圧信号を所定の利得を持たせ
て出力するものである。

【００５７】３段目及び５段目に接続されたハイパスフ
ィルタ４１３、４１５は、２段目及び４段目に接続され
たローパスフィルタ４１２及び４１４から出力される電
圧信号の低周波成分をカットすることにより、動作点の
変動を抑制するものである。バンドパスフィルタ回路４
１を構成する抵抗の値を大きくし、かつ、集積化を行う
ためには、スイッチトキャパシタフィルタに用いられる
コンデンサの容量を小さくする必要があるが、コンデン
サの容量を小さくすると、パルス信号によるスイッチン
グ動作時に生じるフィードスルーノイズの影響が無視で
きなくなる。すなわち、コンデンサの容量を小さくした
場合、フィードスルーノイズによって、演算増幅器のオ
フセット成分が増大されることとなり、その結果、ロー
パスフィルタ４１２及び４１４から出力される電圧信号
の動作点が大きく変動することとなる。そこで、３段目
及び５段目に接続されたハイパスフィルタ４１３及び４
１５により、低周波成分をカットすることにより、動作
点の変動を抑制している。

【００５８】バンドパスフィルタ回路４１を、例えばロ
ーパスフィルタを１個にして構成し、このローパスフィ
ルタに大きな利得を持たせた場合(この場合、バンドパ
スフィルタ回路４１は、ハイパスフィルタ４１１、ロー
パスフィルタ４１２及びハイパスフィルタ４１３で構成
される。)、直流成分が大きく増幅され、ローパスフィ
ルタ４１２から出力される電圧信号が飽和する可能性が
ある。そこで、バンドパスフィルタ回路４１は、各ロー
パスフィルタ４１２及び４１４に利得を分散化して持た
せ、ローパスフィルタ４１２及び４１４から出力される
電圧信号の飽和を防止するとともに、３段目及び５段目
に接続されたハイパスフィルタ４１３及び４１５で、２
段目及び４段目のローパスフィルタ４１２及び４１４で
生じた動作点の変動分を確実にカットすることにより、
動作点の変動を大幅に抑制している。また、ローパスフ
ィルタ４１２及び４１４に利得を分散化して持たせる
と、ローパスフィルタ４１２及び４１４のスイッチトキ
ャパシタを小容量のコンデンサで構成することができ、
回路を小型化することができる。

【００５９】このように第４実施形態に係る赤外線検出
回路によれば、ローパスフィルタを多段接続して、利得
を分散化させたため、ローパスフィルタの飽和の防止を
図りつつ、出力される電圧信号に高い利得を持たせるこ
とができる。そのため、バンドパスフィルタ回路４１か
ら出力された電圧信号を増幅することなく出力回路５に
導くことが可能となる。その結果、後段に増幅回路など
を設ける必要がなくなり、回路の小型化を図ることがで
きる。さらに、各ローパスの前後にハイパスフィルタを
接続しているため、フィードスルーノイズに起因して生
じる動作点の変動をより確実に抑制することができる。

【００６０】(第５実施形態)図６は、第５実施形態を示
す赤外線検出回路の回路図である。本赤外線検出回路
は、バンドパスフィルタ回路４２が、１段目に接続され
たローパスフィルタ４２１と、２段目に接続されたハイ
パスフィルタ４２２とから構成されたものである。第１
実施形態で述べたように、電流電圧変換回路２は、コン
デンサＣｆを用いて電流電圧変換を行っているため、バ
ンドパスフィルタ回路４で生じる折り返しノイズが低減
されている。しかし、これだけでは、折返しノイズの発
生を完全に抑制することは困難である。そこで、第６実
施形態では、バンドパスフィルタ回路４２の１段目にロ
ーパスフィルタ４２１を配設し、このローパスフィルタ
４２１により電圧信号の高周波成分をカットして、ハイ
パスフィルタ４２２へ導くことによりスイッチトキャパ
シタに起因する折返しノイズの発生を抑制している。ま
た、後段に接続されたハイパスフィルタ４２２により、
動作点の変動分がカットされるため、動作点の変動は抑
制される。

【００６１】このように第５実施形態によれば、より確
実に折返しノイズの発生を抑制することができる。

【００６２】(第６実施形態)図７は、第６実施形態を示
す赤外線検出回路の回路図である。本赤外線検出回路
は、電流電圧変換回路２２に特徴を有している。すなわ
ち、電流電圧変換回路２２は、反転入力端子に焦電素子
１が接続された演算増幅器２２１と、演算増幅器２２１
の出力端子と反転入力端子との間に接続されたコンデン
サＣｆに対して、抵抗Ｒｉ及び直流帰還回路（積分回
路）ＤＦを並列に接続したものである。直流帰還回路Ｄ
Ｆは、非反転入力端子に演算増幅器２２１の出力端子が
接続された演算増幅器２２３と、演算増幅器２２３の反
転入力端子と出力端子との間に接続されたコンデンサＣ
３と、コンデンサＣ３に接続された抵抗Ｒ５とから構成
されている。また、抵抗Ｒ５とグランドとの間には、動
作点を所定レベルに設定するための電源部Ｅが接続され
ている。本電流電圧変換回路２２によれば、直流帰還回
路ＤＦを用いて演算増幅器２２１からの出力を帰還させ
ているため、交流成分が減衰して帰還されることとな
り、出力される電圧信号の動作点をより安定化すること
ができる。その結果、カップリングコンデンサを省いて
も、動作点を安定させることができる。

【００６３】このように第６実施形態に係る赤外線検出
回路によれば、電流電圧変換回路２２に直流帰還回路Ｄ
Ｆを接続したため、出力される電圧信号の動作点の変動
が小さくされ、安定した電流電圧変換が可能となる。

【００６４】図８は、本発明の一の実施形態に係る赤外
線検出装置の焦電素子１０００、電流電圧変換回路１０
０１及び電圧増幅回路１００２の部分を示した回路図で
ある。図８の赤外線検出回路では、焦電素子１０００、
電流電圧変換回路１００１及び電圧増幅回路１００２の
動作点を設定するための基準電圧を印加する基準電圧回
路として、２個の基準電圧回路１００３、１００４を用
いている。基準電圧回路１００３は焦電素子１０００の
一端に接続されている。基準電圧回路１００４は、演算
増幅器１０１１の非反転入力端子と演算増幅器１０１２
の非反転入力端子とに接続されている。

【００６５】ＩＣ化された赤外線検出回路に対して焦電
素子１０００は外付けされているため、焦電素子１００
０と電流電圧変換回路１００１との接点からノイズが混
入するおそれがある。したがって、焦電素子１０００と
電流電圧変換回路１００１及び電圧増幅回路１００２と
に基準電圧を印加するための基準電圧回路を１個の基準
電圧回路で構成すると、接点から混入したノイズの影響
によって、電流電圧変換回路１００１、電圧増幅回路１
００２の動作が不安定となる。そこで、図８の赤外線検
出装置では、焦電素子１０００と電流電圧変換回路１０
０１及び電圧増幅回路１００２に基準電圧を印加する基
準電圧回路を別回路としていた。しかし、この構成で
は、以下に示す問題が生じてしまう。

【００６６】基準電圧回路１００３が定常的に出力する
雑音電圧をＶｎ１、基準電圧回路１００４が定常的に出
力する雑音電圧をＶｎ２とすると、演算増幅器１０１２
が出力する電圧信号に対して、雑音電圧Ｖｎ１、Ｖｎ２
が寄与する値は、式（１）で示される。

【００６７】 Ｖｎ１×{（Ｃｓ＋Ｃｆ１０）／Ｃｆ１０}×（−Ｒ３００／Ｒ２００）＋Ｖｎ １×（Ｒ２００＋Ｒ３００）／Ｒ２００＋Ｖｎ２×（−Ｃｓ／Ｃｆ１０）×（− Ｒ３００／Ｒ２００）＝Ｖｎ１−（Ｒ３００／Ｒ２００）×（Ｃｓ／Ｃｆ１０） ×（Ｖｎ１−Ｖｎ２）・・・（１） ここで、Ｃｓは焦電素子のキャパシタンス成分を示して
いる。ここで、電圧増幅回路３は数十倍の利得を有する
ため、Ｒ３００／Ｒ２００は非常に大きいな値となる。
また、キャパシタンス成分Ｃｓが十分に大きくなるとさ
らに雑音電圧が増幅されることとなる。

【００６８】一方、基準電圧回路１００３、１００４を
共通化すると、Ｖｎ１＝Ｖｎ２となるため、式（１）の
右辺の第２項が消去され、Ｖｎ１のみが残ることとな
る。そのため、第６実施形態の赤外線検出装置のよう
に、焦電素子１と、電流電圧変換回路２２及び電圧増幅
回路３に基準電圧を印加する基準電圧回路を１個の回路
（電源部Ｅ）により構成すると、電圧増幅回路３の利
得、焦電素子１のキャパシタンス成分の大きさ如何にか
かわらず、電圧増幅回路３から出力される電圧信号に対
する、電源部Ｅの雑音電圧の寄与が抑制されることとな
る。加えて、本発明では、カップリングコンデンサを取
り除いたことにより、電流電圧変換回路２から出力回路
５までをワンチップで構成することが可能となるため、
外部ノイズの影響が緩和されることとなり、基準電圧回
路を１個の電源部Ｅを用いて構成しても、外部ノイズの
影響は低減されることとなる。

【００６９】(第７実施形態)図９は、第７実施形態を示
す赤外線検出回路の回路図である。本赤外線検出回路
は、第６実施形態に示した電流電圧変換回路２２におい
て、抵抗Ｒｉ及び抵抗Ｒ５をスイッチトキャパシタＳＣ
により構成したものである。人体及び生体の検知におい
ては０．１〜１．０Ｈｚ付近の周波数成分が重要があ
り、このような低周波信号を取り扱うためには、電流電
圧変換回路の抵抗Ｒｉ及び抵抗Ｒ５を高抵抗素子で構成
しなければならない。高抵抗素子は、温度特性が大きい
ため、多少の温度変化によっても抵抗値が大きく変動
し、安定した電流電圧変換を行ううえで障壁となる。

【００７０】そこで、第７実施形態に係る赤外線検出回
路では、電流電圧変換回路２の抵抗Ｒｉ及び抵抗Ｒ５と
して、高抵抗でありながら優れた温度特性を有するスイ
ッチトキャパシタＳＣを用いることにより、上記問題を
解決している。

【００７１】このように第７実施形態の赤外線検出回路
は、電流電圧変換回路２３の抵抗材として、高抵抗であ
りながら優れた温度特性を有するスイッチトキャパシタ
ＳＣを用いた、安定した電流電圧変換が可能となる。

【００７２】(第８実施形態)図１０は、第８実施形態を
示す赤外線検出回路の回路図である。第８実施形態の赤
外線検出回路は、バンドパスフィルタ回路４にクロック
制御回路８及びクロック制御回路８を介してクロック発
生回路４ａを接続したものである。クロック制御回路８
には、外部入力端子Ｐ１を介して外部クロック発生部１
０ａが接続されるとともに、クロック切替端子Ｐ２を介
して制御部１０ｂが接続されている。

【００７３】クロック制御回路８は、制御部１０ｂから
入力されるクロック切替信号に応じて、バンドパスフィ
ルタ回路４に対して、クロック発生回路４ａからのクロ
ック信号と外部クロック発生部１０ａからのクロック信
号を選択的に切り替えて出力するものである。

【００７４】クロック発生回路４ａは、赤外線検出回路
のスイッチトキャパシタのスイッチング素子に供給す
る、赤外線検出回路の通常動作時における周波数のクロ
ック信号を生成するものである。外部クロック発生部１
０ａは、出荷検査時等におけるスイッチトキャパシタの
スイッチング素子に供給するクロック信号を生成するも
のである。このクロック信号の周波数は、クロック発生
回路４ａで生成されるクロック信号の周波数に対して例
えば、１００倍に設定されている。

【００７５】これは、人体の検出においては１．０Ｈｚ
付近の周波数成分が重要であるため、１．０Ｈｚ付近に
周波数特性を持つようにスイッチトキャパシタの等価抵
抗値Ｒを決定するように、クロック発生回路４ａが生成
するクロック信号の周波数を設定し、このクロック信号
を用いて、スイッチトキャパシタを動作させていること
による。すなわち、赤外線検出回路が１．０Ｈｚ付近の
周波数特性に設定されていることから、その特性検査に
は最低１秒の時間が必要となり、出荷検査に長時間を要
してしまう。

【００７６】一方、スイッチトキャパシタを、外部クロ
ック発生部１０ａで生じた１００倍の周波数を有するク
ロック信号により動作させることにより、その周波数特
性が１００Ｈｚ付近にスライドするため、特性検査に費
やされる時間を１／１００秒に短縮することができるの
である。

【００７７】次に動作について説明する。制御部１０ｂ
よりクロック切替信号が出力されると、クロック制御回
路８は、外部クロック発生部１０ａに接続を切り替え、
外部クロック発生部１０ａのクロック信号をバンドパス
フィルタ回路４へ供給し、外部クロック信号によりスイ
ッチトキャパシタを動作させる。次いで、制御部１０ｂ
よりクロック切替信号が出力されると、クロック制御回
路８は、クロック発生回路４ａに接続を切り替え、クロ
ック発生回路４ａのクロック信号をバンドパスフィルタ
回路４へ供給し、クロック発生回路４ａで生じたクロッ
ク信号、すなわち、通常動作時のクロック信号によりス
イッチトキャパシタを動作させる。

【００７８】このように、第８実施形態の赤外線検出回
路によれば、クロック制御回路８を設け、出荷検査時に
は、外部クロック発生部１０ａで生成した高周波のクロ
ック信号により、スイッチトキャパシタを動作させるた
め、特性検査の時間を短縮することができる。

【００７９】（第９実施形態）図１１は、第９実施形態
の赤外線検出回路の電流電圧変換回路２２と電圧増幅回
路３とを含む主要部分を示している。本赤外線検出回路
は、第６実施形態の赤外線検出回路に対して、演算増幅
器２２１の出力端子と演算増幅器３１の非反転入力端子
との間にローパスフィルタ８０を接続したものである。

【００８０】電源投入時に、演算増幅器２２１の反転入
力端子には、微小なリーク電流が発生するが、反転入力
端子の入力インピーダンスは非常に高いため、このリー
ク電流によって、電流電圧変換回路２２から出力される
電圧信号の動作点が定常状態時の動作点から大きく変動
してしまう。変動した動作点は、ゆらぎながら、やがて
定常状態時の動作点となって安定する。この動作点のゆ
らぎは、電圧増幅回路３の飽和を招来する。人体検知に
おいては、０．１Ｈｚ〜１．０Ｈｚ付近の信号成分が重
要であるため、電流電圧変換回路２は、この帯域の電流
信号をコンデンサＣｆを用いて電圧信号に変換してい
る。そのためには、図１１の抵抗Ｒｉや抵抗Ｒ５は高抵
抗にする必要があるが、一般に高抵抗を集積化しようと
すると、製造のばらつきや温度特性が大きくなる場合が
多い。その場合、抵抗値のばらつきや温度特性を考慮し
たうえでも０．１Ｈｚ〜１．０Ｈｚの周波数帯をコンデ
ンサＣｆによって電圧信号に変換するためには、電流電
圧変換回路２における変換インピーダンスの周波数特性
のピーク周波数が０．１Ｈｚよりもかなり小さな値、例
えば数ｍＨｚとなるように電流電圧変換回路２の周波数
特性を設定しなければならない。したがって、電流電圧
変換回路２２の時定数は、非常に大きくなるため、動作
点が安定するまでの期間が長くなり、その結果、電源投
入後、しばらくの期間（数分間）電圧増幅回路３が飽和
して回路が応答しないという問題が発生する。そこで、
第９実施形態では、ローパスフィルタ８０を用いて上記
問題を解決している。

【００８１】ローパスフィルタ８０は、抵抗Ｒ６（第１
の抵抗素子）及びコンデンサＣ４を備えている。抵抗Ｒ
６は、演算増幅器２２１の出力端子と演算増幅器３１の
非反転入力端子との間に接続されている。抵抗Ｒ６は、
不純物不拡散ポリシリ抵抗素子である。コンデンサＣ４
は、一端が演算増幅器３１の非反転入力端子に接続さ
れ、他端が電源部Ｅを介して接地されている。演算増幅
器２２１から出力された電圧信号は、２分岐され、一方
は、そのまま抵抗Ｒ１を通って、演算増幅器３１の反転
入力端子に入力され、他方は、ローパスフィルタ８０を
通って、演算増幅器３１の非反転入力端子に入力され
る。

【００８２】ローパスフィルタ８０を通った電圧信号
は、カットオフ周波数よりも高い周波数成分が除去され
て演算増幅器３１の非反転入力端子に入力される。その
ため、非反転入力端子の電位は、この高周波成分によっ
て変化されない。

【００８３】演算増幅器２２１から出力された電圧信号
のうち、ローパスフィルタ８０のカットオフ周波数より
も低い周波数成分の電圧信号は、演算増幅器３１の反転
入力端子と非反転入力端子に対して同位相で入力される
ため、電圧増幅回路３によって増幅されない。一方、演
算増幅器２２１から出力された電圧信号のうちローパス
フィルタ８０のカットオフ周波数成分よりも高い電圧信
号は、反転入力端子のみに入力されるため、電圧増幅回
路３により増幅される。したがって、電圧増幅回路３の
飽和を招来するカットオフ周波数よりも低周波の信号
は、電圧増幅回路３によって増幅されないため、電圧増
幅回路３は飽和されないこととなる。

【００８４】このように、第９実施形態の赤外線検出回
路によれば、演算増幅器３１の非反転入力端子にローパ
スフィルタ８０を接続したため、電源投入後所定時間、
電流電圧変換回路２２から出力される電圧信号の動作点
がゆらぐことによって生じる電圧増幅回路３の飽和を防
止することができる。

【００８５】（第１０実施形態）図１２は、第１０実施
形態を示す赤外線検出回路の電流電圧変換回路２２と電
圧増幅回路３とを含む主要部分を示す回路図である。本
赤外線検出回路は、電流電圧変換回路２２と電圧増幅回
路３との間にローパスフィルタ８１を接続している。ロ
ーパスフィルタ８１は、抵抗Ｒ８、抵抗Ｒ９、スイッチ
Ｓ８１及びスイッチ制御回路９０が接続されている。抵
抗Ｒ８及びＲ９は演算増幅器２２１の出力端子と演算増
幅器３１の非反転増幅端子との間に接続されている。ス
イッチＳ８１は、抵抗Ｒ８に並列接続されている。ここ
で、抵抗Ｒ８及びＲ９のそれぞれの抵抗値は、図１１に
示す抵抗Ｒ６の抵抗値よりも小さい値が設定されてい
る。また、抵抗Ｒ８及びＲ９は、不純物不拡散ポリシリ
抵抗素子が用いられている。

【００８６】スイッチ制御回路９０は、電源投入後の所
定時間スイッチＳ８１をオンさせ、所定時間経過後スイ
ッチＳ８１をオフさせるようにスイッチＳ８１を制御す
る。スイッチ制御回路９０は、時間を計測することがで
きる回路、例えばカウンタから構成され、電源が投入さ
れると、スイッチＳ８１をオンとしてカウント動作を開
始する。そして、このカウンタのカウント値が予め設定
された値に達すると、スイッチＳ８１をオフにする。ス
イッチＳ８１は、回路の集積化を図るために、半導体に
よるスイッチング素子を用いることが好ましい。

【００８７】電源が投入されると、スイッチ制御回路９
０は、スイッチＳ８１をオンさせる。これにより、抵抗
Ｒ８が短絡される。したがって、ローパスフィルタ８１
の時定数は、コンデンサＣ４と抵抗Ｒ９によって決定さ
れる。その結果、ローパスフィルタ８１の時定数は、ス
イッチＳ８１がオフされているときに比べて小さくな
り、ローパスフィルタ８１のカットオフ周波数が高くな
る。

【００８８】抵抗Ｒ８及びＲ９は、回路の集積化を図る
ために不純物不拡散ポリシリ抵抗素子が用いられている
が、この不純物不拡散ポリシリ抵抗素子は、非常に大き
な温度特性を有しており、この温度特性による抵抗値の
変化に対応できるように図１１に示すローパスフィルタ
８０は、カットオフ周波数が小さめに設定されている。
そのため、電源投入後所定時間において、電圧増幅回路
３の飽和を引き起こす低周波数帯域の電圧信号が十分に
カットされて電圧増幅回路３に導くことができない可能
性がある。

【００８９】そこで、第１０実施形態の赤外線検出回路
では、電源投入後所定時間に時定数を小さくすることが
できるローパスフィルタ８１を用いることで、電圧信号
の飽和を防止している。

【００９０】(第１１実施形態)図１３は、第１１実施形
態の赤外線検出回路の電流電圧変換回路２２と電圧増幅
回路３とを含む主要部分を示す回路図である。この赤外
線検出回路は、電流電圧変換回路２２と電圧増幅回路３
との間にローパスフィルタ８２を接続したものである。
ローパスフィルタ８２は、第１０実施形態のローパスフ
ィルタ８１に対して、スイッチＳ８２及び抵抗Ｒ１０を
更に備えている。また、スイッチＳ８２には、スイッチ
Ｓ８２を制御するためのスイッチ制御回路９１が接続さ
れている。スイッチＳ８２と抵抗Ｒ１０とは直列に接続
され、抵抗Ｒ８及びＲ９に対して並列に接続されてい
る。抵抗Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０は不純物不拡散ポリシリ抵
抗素子が用いられている。スイッチＳ８２は半導体によ
るスイッチング素子が用いられている。

【００９１】スイッチ制御回路９１は、雰囲気温度が所
定の温度以下になるとスイッチＳ８２をオンするように
スイッチＳ８２を制御する。これにより、抵抗Ｒ１０は
通電状態となり、ローパスフィルタ８２の時定数は、抵
抗Ｒ８、Ｒ９及びＲ１０の合成抵抗値とコンデンサＣ４
のキャパシタンスにより決定される。抵抗Ｒ１０は、直
列に接続された抵抗Ｒ８と抵抗Ｒ９とに対して並列に接
続されている。そのため、抵抗Ｒ８、Ｒ９及びＲ１０の
合成抵抗値は、抵抗Ｒ８の抵抗値と抵抗Ｒ９の抵抗値と
の和に比べて小さくなる。したがって、スイッチＳ８２
がオンされると、ローパスフィルタ８２の時定数が小さ
くなる。

【００９２】不純物不拡散ポリシリ抵抗は、低温になる
につれて、抵抗値が増大する特性を有しているため、雰
囲気が低温になると、抵抗Ｒ８及びＲ９の抵抗値が増大
し、その結果、ローパスフィルタ８１の時定数が増大
し、カットオフ周波数が小さくなる。そのため、電圧増
幅回路３の飽和を招来する低周波数帯域の電圧信号が十
分にカットされずに電圧増幅回路３に導かれるおそれが
ある。

【００９３】そこで、第１１実施形態の赤外線検出回路
では、低温時において時定数を小さくすることができる
ローパスフィルタ８２を用いることで、低温に起因する
電圧増幅回路３の飽和を防止している。

【００９４】図１４は、スイッチＳ８２及びスイッチ制
御回路９１の回路図を示している。スイッチＳ８２は、
ｐ(positive)型のＭＯＳＦＥＴ（metal oxide semicond
uctor field effect transistor）から構成されるスイ
ッチ８２１及びn(negative)型のＭＯＳＦＥＴから構成
されるスイッチ８２２を備えている。スイッチ制御回路
９１は、スイッチ８２１を制御する制御回路９１１及び
スイッチ８２２を制御する制御回路９１２を備えてい
る。

【００９５】制御回路９１１は、抵抗Ｒ１１、スイッチ
トキャパシタＳＣ１及びスイッチトキャパシタＳＣ２を
備える。抵抗Ｒ１１は、不純物不拡散ポリシリ抵抗素子
であり、一端が電圧源ＶＣＣに接続され、他端が分圧端
子ＧＰに接続されている。分圧端子ＧＰには、スイッチ
トキャパシタＳＣ１とスイッチトキャパシタＳＣ２とが
順番に接続されている。スイッチトキャパシタＳＣ１
は、スイッチング素子ＳＣ１１、ＳＣ１２及びコンデン
サＣ５から構成されている。スイッチトキャパシタＳＣ
２は、スイッチング素子ＳＣ１２、ＳＣ１３及びコンデ
ンサＣ６から構成されている。

【００９６】コンデンサＣ５の一端は接地され、他端は
スイッチング素子ＳＣ１１とＳＣ１２との間に接続され
ている。また、コンデンサＣ６の一端は接地され、他端
はスイッチング素子ＳＣ１２とＳＣ１３との間に接続さ
れている。

【００９７】スイッチング素子ＳＣ１１及びＳＣ１３
は、端子ＣＡを介してクロック信号が入力される。スイ
ッチング素子ＳＣ１２には、端子ＣＢを介して端子ＣＡ
に入力されるクロック信号とは逆位相のクロック信号が
入力される。これによって、スイッチング素子ＳＣ１１
とＳＣ１２とは交互にオン・オフされとともに、スイッ
チング素子ＳＣ１２とＳＣ１３とは交互にオン・オフさ
れるため、スイッチントキャパシタＳＣ１及びＳＣ２
は、スイッチトキャパシタとして機能する。スイッチト
キャパシタによる等価抵抗は、スイッチング素子に入力
されるクロック信号の周波数をｆとするとＲ＝１／ｆＣ
で表される。本実施形態では、Ｃ５＝Ｃ６＝０．５ｐ
Ｆ、端子ＣＡ及びＣＢに入力するクロック信号の周波数
をｆ＝１００Ｈｚと設定するため、スイッチトキャパシ
タＳＣ１、ＳＣ２のそれぞれの等価抵抗は２０ＧΩとな
る。分圧端子ＧＰはスイッチ８２１のゲートに接続され
ている。

【００９８】制御回路９１２は、スイッチトキャパシタ
ＳＣ３、ＳＣ４及び抵抗Ｒ１２を備えている。スイッチ
トキャパシタＳＣ３は一端が電圧源ＶＣＣに接続され、
他端がスイッチトキャパシタＳＣ４に接続されている。
抵抗Ｒ１２は不純物不拡散ポリシリ抵抗であり、一端が
スイッチトキャパシタＳＣ４と分圧端子ＧＮとの間に接
続され、他端が接地されている。スイッチトキャパシタ
ＳＣ３は、スイッチング素子ＳＣ３１、ＳＣ３２及びコ
ンデンサＣ７から構成されている。スイッチトキャパシ
タＳＣ４は、スイッチング素子ＳＣ３２、ＳＣ３３及び
コンデンサＣ８から構成されている。スイッチング素子
ＳＣ３１及びＳＣ３３は端子ＣＡを介してクロック信号
が入力される。スイッチング素子ＳＣ３２は、端子ＣＢ
を介して端子ＣＡに入力されるクロック信号とは逆位相
のクロック信号が入力される。

【００９９】スイッチトキャパシタＳＣ３、ＳＣ４の等
価抵抗は、スイッチトキャパシタＳＣ１、ＳＣ２と同様
に、それぞれ２０ＧΩに設定されている。本制御回路９
１１は、スイッチトキャパシタＳＣ１による等価抵抗と
スイッチトキャパシタＳＣ２による等価抵抗とが直列に
接続されているため、スイッチトキャパシタＳＣ１とス
イッチトキャパシタＳＣ２との等価抵抗は４０ＧΩとな
る。また、同様にして、スイッチトキャパシタＳＣ３と
スイッチトキャパシタＳＣ４とによる等価抵抗は、４０
ＧΩとなる。したがって、抵抗Ｒ１１＝Ｒ１２＝４０Ｇ
Ωとすれば、分圧端子ＧＰ、ＧＮの電位は、通常の雰囲
気温度下で、それぞれ１／２ＶＣＣとなる。そして、低
温になると抵抗Ｒ１１、Ｒ１２の抵抗値が増大するの
で、分圧端子ＧＰの電位は低くなり、分圧端子ＧＮの電
位は高くなる。これにより、スイッチ８２１及びスイッ
チ８２２はオンされ、抵抗Ｒ１０が導通状態となる。

【０１００】このように第１１実施形態の赤外線検出回
路によれば、抵抗Ｒ８、Ｒ９に対してスイッチＳ８２と
抵抗Ｒ１０とを並列に接続するとともに、低温時にスイ
ッチＳ８２をオンにするスイッチ制御回路９１とを備え
たため、低温時において、電圧増幅回路３の飽和を招来
する低周波帯域の電圧信号が電圧増幅回路３で増幅され
ないため、電圧増幅回路３の飽和を防止することができ
る。

【０１０１】なお、上記図２〜図６、図１０において、
電流電圧変換回路の直流成分を帰還させる回路として、
抵抗回路素子Ｚを用いたが、これに限定されず、抵抗回
路素子Ｚに代えて積分回路（直流帰還回路）を用いても
よい。この場合、直流以外の信号成分が大きく減衰して
帰還されることとなり、出力される電圧信号の動作点が
より安定化される。

【０１０２】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、直流成分
を帰還させるための回路を接続したため、カップリング
コンデンサが不要となり回路を小型にすることができ
る。

【０１０３】請求項２記載の発明によれば、出力回路の
検出精度を高めることができる。

【０１０４】請求項３記載の発明によれば、バンドパス
フィルタ回路による動作点の変動分をカットすることが
できる。

【０１０５】請求項４記載の発明によれば、動作点の変
動分がカットされ、かつ、折り返しノイズがカットされ
た電圧信号を出力回路に導くことができる。

【０１０６】請求項５記載の発明によれば、出力回路の
検出精度をより高めることができる。

【０１０７】請求項６記載の発明によれば、動作点の変
動を抑制しつつ、バンドパスフィルタとして大きな利得
を得ることができる。その結果、回路の小型化を図るこ
とができる。

【０１０８】請求項７記載の発明によれば、折返しノイ
ズの発生を抑制することができる。

【０１０９】請求項８記載の発明によれば、電流電圧変
換回路をスイッチトキャパシタにより構成したため、安
定した電流電圧変換を行うことができる。

【０１１０】請求項９記載の発明によれば、スイッチト
キャパシタフィルタに通常動作時とは異なる周波数を有
するクロック信号を供給することができる。

【０１１１】請求項１０記載の発明によれば、赤外線検
出回路を小型にすることができる。

【０１１２】請求項１１記載の発明によれば、赤外線検
出装置を小型にすることができる。

【０１１３】請求項１２記載の発明によれば、簡易な構
成でありながら、第１の演算増幅器から出力される電圧
信号の動作点を安定化することができる。

【０１１４】請求項１３記載の発明によれば、直流以外
の信号成分が大きく減衰して帰還されることとなり、出
力される電圧信号の動作点をより安定化することができ
る。

【０１１５】請求項１４記載の発明によれば、電源投入
時における第１の増幅回路の飽和を防止することができ
る。

【０１１６】請求項１５記載の発明によれば、動作点の
変動が小さく、かつ、折り返しノイズがカットされた電
圧信号を出力回路に導くことができるとともに、電源投
入後の所定期間に発生する第１の増幅回路の飽和を防止
することができる。

【０１１７】請求項１６記載の発明によれば、外付け部
品を０として赤外線検出回路を構成することができる。

【０１１８】請求項１７記載の発明によれば、電源投入
後の所定期間、第１の増幅回路が飽和することをより確
実に防止することができる。

【０１１９】請求項１８記載の発明によれば、低温動作
時の動作点の変動に起因する第１の増幅回路の飽和を防
止することができる。

【０１２０】請求項１９記載の発明によれば、温度特性
による抵抗値の変動を確実に検出することができるとと
もに、第２のスイッチ制御部を小型にすることができ
る。

【０１２１】請求項２０記載の発明によれば、第１の増
幅回路から出力される電圧信号に対する基準電圧回路の
雑音電圧が及ぼす影響をより小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る赤外線検出装置の分解斜視図で
ある。

【図２】 第１実施形態を示す赤外線検出回路の回路図
である。

【図３】 第２実施形態を示す赤外線検出回路の回路図
である。

【図４】 第３実施形態を示す赤外線検出回路の回路図
である。

【図５】 第４実施形態を示す赤外線検出回路の回路図
である。

【図６】 第５実施形態を示す赤外線検出回路の回路図
である。

【図７】 第６実施形態を示す赤外線検出回路の回路図
である。

【図８】 本発明に係る一の赤外線検出回路を示した図
である。

【図９】 第７実施形態を示す赤外線検出回路の回路図
である。

【図１０】 第８実施形態を示す赤外線検出回路の回路
図である。

【図１１】 第９実施形態の赤外線検出回路の電流電圧
変換回路と電圧増幅回路とを含む主要部分を示す回路図
である。

【図１２】 第１０実施形態の赤外線検出回路の電流電
圧変換回路と電圧増幅回路とを含む主要部分を示す回路
図である。

【図１３】 第１１実施形態の赤外線検出回路の電流電
圧変換回路と電圧増幅回路とを含む主要部分を示す回路
図である。

【図１４】 スイッチ制御回路の回路図である。

【図１５】 従来の赤外線検出回路を示した図である。

【符号の説明】 Ｃｆ Ｃ１ Ｃ２ Ｃ３ コンデンサ Ｚ 抵抗回路素子 ＳＣ ＳＣ１ ＳＣ２ ＳＣ３ ＳＣ４ スイッチトキ
ャパシタ ＳＣ１１ ＳＣ１２ ＳＣ３１ ＳＣ３２ スイッチ
ング素子 Ｅ 電源部 Ｒ１〜Ｒ１２ Ｒｉ 抵抗 １ 焦電素子 ２ ２２ ２３ 電流電圧変換回路 ３ 電圧増幅回路（第１の増幅回路） ４ ４１ ４２ バンドパスフィルタ回路 ４ａ クロック発生回路 ５ 出力回路 ６ 増幅回路（第２の増幅回路） ８ クロック制御回路 ４１２ ４１４ ローパスフィルタ ４１１ ４１３ ４１５ ハイパスフィルタ ４２１ ローパスフィルタ ４２２ ハイパスフィルタ ８０ ８１ ８２ ローパスフィルタ ９０ ９１ スイッチ制御回路 ＳＣ１１ ＳＣ１２ ＳＣ１３ スイッチング素子 ＳＣ３１ ＳＣ３２ ＳＣ３３ スイッチング素子 ９ 発振回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高田 裕司 大阪府門真市大字門真1048番地 松下電工 株式会社内 Ｆターム(参考） 2G065 AA04 AB02 BA13 BC03 BC40

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 焦電素子に接続された第１の演算増幅器
   の出力端子と反転入力端子との間に、直流成分を帰還さ
   せる回路とコンデンサとを並列接続した電流電圧変換回
   路と、 前記電流電圧変換回路から出力される電圧信号を増幅す
   る第１の増幅回路と、 スイッチトキャパシタフィルタで構成され、前記第１の
   増幅回路からの電圧信号のうち所定の周波数帯域成分を
   通過させるバンドパスフィルタ回路と、 前記スイッチトキャパシタフィルタに所定周波数の基準
   クロック信号を出力する基準クロック生成回路と、 前記バンドパスフィルタ回路から出力される電圧信号が
   閾値レベル以上のとき検出信号として出力する出力回路
   とを備えたことを特徴とする赤外線検出回路。
2. 【請求項２】 前記バンドパスフィルタ回路と前記出力
   回路との間に第２の増幅回路を接続したことを特徴とす
   る請求項１記載の赤外線検出回路。
3. 【請求項３】 前記バンドパスフィルタ回路と前記出力
   回路との間に所定の利得を有するハイパスフィルタを接
   続したことを特徴とする請求項１記載の赤外線検出回
   路。
4. 【請求項４】 前記バンドパスフィルタ回路は、少なく
   とも３個以上のフィルタが多段接続された構造を有し、
   ハイパスフィルタとローパスフィルタとが交互に接続さ
   れてなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記
   載の赤外線検出回路。
5. 【請求項５】 前記ローパスフィルタは所定の利得を有
   するものであることを特徴とする請求項４記載の赤外線
   検出回路。
6. 【請求項６】 前記バンドパスフィルタ回路は、前段に
   ローパスフィルタ、後段にハイパスフィルタを配置した
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の赤外
   線検出回路。
7. 【請求項７】 前記電流電圧変換回路は、前記基準クロ
   ック信号によって動作するスイッチトキャパシタを有す
   ることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の赤
   外線検出回路。
8. 【請求項８】 前記スイッチトキャパシタと前記基準ク
   ロック発生回路との間に接続され、前記基準クロック信
   号よりも高い周波数の外部クロック信号を生成する外部
   クロック生成回路と接続可能であり、前記基準クロック
   信号と前記外部クロック信号とを切り換えるクロック信
   号制御回路を備えることを特徴とする請求項１〜７のい
   ずれかに記載の赤外線検出回路。
9. 【請求項９】 前記直流成分を帰還させる回路は、抵抗
   素子からなることを特徴とする請求項１〜８のいずれか
   に記載の赤外線検出回路。
10. 【請求項１０】 前記直流成分を帰還させる回路は、積
    分回路であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか
    に記載の赤外線検出回路。
11. 【請求項１１】 前記第１の増幅回路は、第２の演算増
    幅器から構成され、前記第１の演算増幅器の出力端子を
    増幅用の抵抗を介して前記第２の演算増幅器の反転入力
    端子に接続するとともに、前記出力端子と前記第２の演
    算増幅器の非反転入力端子との間にローパスフィルタを
    接続することを特徴する請求項１〜１０のいずれかに記
    載の赤外線検出回路。
12. 【請求項１２】 前記ローパスフィルタは、前記第１の
    演算増幅器の出力端子と前記第２の演算増幅器の非反転
    入力端子との間に接続された第１の抵抗部と、 前記非反転入力端子の接地側に接続されたコンデンサと
    を備えることを特徴とする請求項１１記載の赤外線検出
    回路。
13. 【請求項１３】 第１のスイッチ制御部を備え、 前記ローパスフィルタ回路は、前記第１の抵抗部に並列
    接続された第１のスイッチ回路とを備え、 前記第１のスイッチ制御部は、前記第１のスイッチ回路
    を制御することを特徴とする請求項１２記載の赤外線検
    出回路。
14. 【請求項１４】 前記第１の抵抗部は、不純物不拡散ポ
    リシリ抵抗素子であることを特徴とする１２又は１３記
    載の赤外線検出回路。
15. 【請求項１５】 第２のスイッチ制御部を備え、 前記ローパスフィルタは、直列接続された不純物不拡散
    ポリシリ抵抗素子からなる第２の抵抗部と第２のスイッ
    チ回路とを前記第１の抵抗部に対して並列に接続し、 前記第２のスイッチ制御部は、雰囲気が低温のとき前記
    第２のスイッチ回路をオンにすることを特徴とする請求
    項１４記載の赤外線検出回路。
16. 【請求項１６】 前記第２のスイッチ制御部は、スイッ
    チトキャパシタにより構成される等価抵抗と前記不純物
    不拡散ポリシリ抵抗素子の抵抗との分圧電圧を用いて、
    前記第２のスイッチを制御することを特徴とする請求項
    １５記載の赤外線検出回路。
17. 【請求項１７】 前記焦電素子及び前記第１、第２の演
    算増幅器の非反転入力端子に、基準電圧を発生する一つ
    の基準電圧回路を接続したことを特徴とする請求項１１
    〜１６のいずれかに記載の赤外線検出回路。
18. 【請求項１８】 請求項１〜１７のいずれかに記載の赤
    外線検出回路が、１つの半導体チップに集積されてなる
    ことを特徴とする赤外線検出回路。
19. 【請求項１９】 請求項１〜１８のいずれかに記載の赤
    外線検出回路に焦電素子を接続してなる赤外線検出装
    置。