JPH09292277A - 赤外線検出装置 - Google Patents
赤外線検出装置Info
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- JPH09292277A JPH09292277A JP8107799A JP10779996A JPH09292277A JP H09292277 A JPH09292277 A JP H09292277A JP 8107799 A JP8107799 A JP 8107799A JP 10779996 A JP10779996 A JP 10779996A JP H09292277 A JPH09292277 A JP H09292277A
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- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 チョッパ等の赤外線遮光手段を用いることな
く、簡易な構成で物体の位置検出を行うことのできる赤
外線検出装置を提供する。 【解決手段】 赤外線集光レンズ８ａ〜８ｄにより４つ
の検知領域７ａ〜７ｄからの赤外線を対応するサーミス
タ１ａ〜１ｄ上に集光するようにし、信号処理回路６に
てサーミスタ１ａ〜１ｄの抵抗値の変化を検出すること
により各検知領域７ａ〜７ｄでの物体の存在を検出する
ようにした赤外線検出装置において、サーミスタ１ａ〜
１ｄでブリッジ回路を形成し、ブリッジ回路の中間電位
の差分を検出する差分増幅器５を具備し、サーミスタ１
ａ〜１ｄの組み合わせを変更できるスイッチング回路４
を具備し、スイッチング回路４でサーミスタ１ａ〜１ｄ
の組み合わせを変更することにより、信号処理回路６で
は、サーミスタ１ａ〜１ｄの組み合わせの各々の状態で
の差分信号に基づき検知領域７ａ〜７ｄでの物体９の存
在を検出するようにした。
く、簡易な構成で物体の位置検出を行うことのできる赤
外線検出装置を提供する。 【解決手段】 赤外線集光レンズ８ａ〜８ｄにより４つ
の検知領域７ａ〜７ｄからの赤外線を対応するサーミス
タ１ａ〜１ｄ上に集光するようにし、信号処理回路６に
てサーミスタ１ａ〜１ｄの抵抗値の変化を検出すること
により各検知領域７ａ〜７ｄでの物体の存在を検出する
ようにした赤外線検出装置において、サーミスタ１ａ〜
１ｄでブリッジ回路を形成し、ブリッジ回路の中間電位
の差分を検出する差分増幅器５を具備し、サーミスタ１
ａ〜１ｄの組み合わせを変更できるスイッチング回路４
を具備し、スイッチング回路４でサーミスタ１ａ〜１ｄ
の組み合わせを変更することにより、信号処理回路６で
は、サーミスタ１ａ〜１ｄの組み合わせの各々の状態で
の差分信号に基づき検知領域７ａ〜７ｄでの物体９の存
在を検出するようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、人体等の赤外線を
放射する物体の存在する検知領域を検出する赤外線検出
装置に関するものである。
放射する物体の存在する検知領域を検出する赤外線検出
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、位置検出を行うことのできる赤外
線検出装置としては、焦電素子をアレイ状に接続したも
のやサーモパイルを複数個接続したものがあり、焦電素
子やサーモパイルに入射した赤外線量の変化により、出
力信号が変化し、この出力信号の変化により位置検出が
可能となるものである。
線検出装置としては、焦電素子をアレイ状に接続したも
のやサーモパイルを複数個接続したものがあり、焦電素
子やサーモパイルに入射した赤外線量の変化により、出
力信号が変化し、この出力信号の変化により位置検出が
可能となるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、焦電素
子を用いた赤外線検出装置は、赤外線の入射量が変化し
たときにしか信号が出力されないため、連続的な赤外線
の入射を検出することができなかった。従って、チョッ
パ等を用いて赤外線を遮光する必要が生じ、構造が複雑
になるという問題があった。
子を用いた赤外線検出装置は、赤外線の入射量が変化し
たときにしか信号が出力されないため、連続的な赤外線
の入射を検出することができなかった。従って、チョッ
パ等を用いて赤外線を遮光する必要が生じ、構造が複雑
になるという問題があった。
【０００４】また、サーモパイルを用いた赤外線検出装
置は、その出力信号が非常に微小であるため、高精度の
増幅器が必要になるという問題があった。
置は、その出力信号が非常に微小であるため、高精度の
増幅器が必要になるという問題があった。
【０００５】本発明は、上記の点に鑑みてなしたもので
あり、その目的とするところは、チョッパ等の赤外線遮
光手段を用いることなく、簡易な構成で物体の位置検出
を行うことのできる赤外線検出装置を提供することにあ
る。
あり、その目的とするところは、チョッパ等の赤外線遮
光手段を用いることなく、簡易な構成で物体の位置検出
を行うことのできる赤外線検出装置を提供することにあ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
半導体基板上に形成された互いに熱的に絶縁された４つ
の薄膜上に、同一温度で同一抵抗値を有するサーミスタ
を各々形成することにより赤外線受光素子を構成すると
ともに、赤外線集光レンズにより４つの検知領域からの
赤外線を対応するサーミスタ上に集光するようにし、信
号処理回路にてサーミスタの抵抗値の変化を検出するこ
とにより各検知領域での物体の存在を検出するようにし
た赤外線検出装置において、前記サーミスタでブリッジ
回路を形成し、該ブリッジ回路の中間電位の差分を検出
する差分増幅器を具備するとともに、ブリッジ回路を構
成する各サーミスタの組み合わせを変更できるスイッチ
ング回路を具備し、該スイッチング回路で各サーミスタ
の組み合わせを変更することにより、信号処理回路で
は、各サーミスタの組み合わせの各々の状態での差分信
号に基づき各検知領域での物体の存在を検出するように
したことを特徴とするものである。
半導体基板上に形成された互いに熱的に絶縁された４つ
の薄膜上に、同一温度で同一抵抗値を有するサーミスタ
を各々形成することにより赤外線受光素子を構成すると
ともに、赤外線集光レンズにより４つの検知領域からの
赤外線を対応するサーミスタ上に集光するようにし、信
号処理回路にてサーミスタの抵抗値の変化を検出するこ
とにより各検知領域での物体の存在を検出するようにし
た赤外線検出装置において、前記サーミスタでブリッジ
回路を形成し、該ブリッジ回路の中間電位の差分を検出
する差分増幅器を具備するとともに、ブリッジ回路を構
成する各サーミスタの組み合わせを変更できるスイッチ
ング回路を具備し、該スイッチング回路で各サーミスタ
の組み合わせを変更することにより、信号処理回路で
は、各サーミスタの組み合わせの各々の状態での差分信
号に基づき各検知領域での物体の存在を検出するように
したことを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
を図面に基づき説明する。図１は、本発明の実施の形態
の一例に係る赤外線検出装置の概略構成を示す回路図で
あり、図２は同上に係る赤外線検出素子の概略構成に係
る平面及び断面を示す模式図である。１ａ〜１ｄは赤外
線により抵抗値が変化するサーミスタであり、各々同一
温度で同一抵抗値を有するように設定されている。各サ
ーミスタ１ａ〜１ｄは、半導体基板２に形成された互い
に熱的に絶縁された４つの薄膜２ａ〜２ｄ上に形成さ
れ、赤外線検出素子１を構成する。なお、１１〜１６は
接続端子である。サーミスタ１ａ、１ｂとサーミスタ１
ｃ、１ｄは各々直列に接続され、サーミスタ１ａ〜１ｄ
でブリッジ回路を構成するように配置される。３は電源
であり、サーミスタ１ａ〜１ｄで構成されたブリッジ回
路に電源を供給するものである。４はスイッチング回路
であり、各サーミスタ１ａ〜１ｄの組み合わせを変更
し、電源３とブリッジ回路との接続関係を変更するため
のものである。５は差動増幅器であり、サーミスタ１
ａ、１ｂの接続点１２の電位とサーミスタ１ｃ、１ｄの
接続点１５の電位との間の電位差を増幅するものであ
る。６は信号処理回路であり、差動増幅器５から出力さ
れる電位差信号を取り込んで、スイッチング回路４に対
して切り換え信号を出力するとともに、サーミスタ１ａ
〜１ｄの組み合わせを変更した場合の電位差信号をも取
り込み、抵抗値の変化のあったサーミスタ１ａ〜１ｄを
検出するものである。
を図面に基づき説明する。図１は、本発明の実施の形態
の一例に係る赤外線検出装置の概略構成を示す回路図で
あり、図２は同上に係る赤外線検出素子の概略構成に係
る平面及び断面を示す模式図である。１ａ〜１ｄは赤外
線により抵抗値が変化するサーミスタであり、各々同一
温度で同一抵抗値を有するように設定されている。各サ
ーミスタ１ａ〜１ｄは、半導体基板２に形成された互い
に熱的に絶縁された４つの薄膜２ａ〜２ｄ上に形成さ
れ、赤外線検出素子１を構成する。なお、１１〜１６は
接続端子である。サーミスタ１ａ、１ｂとサーミスタ１
ｃ、１ｄは各々直列に接続され、サーミスタ１ａ〜１ｄ
でブリッジ回路を構成するように配置される。３は電源
であり、サーミスタ１ａ〜１ｄで構成されたブリッジ回
路に電源を供給するものである。４はスイッチング回路
であり、各サーミスタ１ａ〜１ｄの組み合わせを変更
し、電源３とブリッジ回路との接続関係を変更するため
のものである。５は差動増幅器であり、サーミスタ１
ａ、１ｂの接続点１２の電位とサーミスタ１ｃ、１ｄの
接続点１５の電位との間の電位差を増幅するものであ
る。６は信号処理回路であり、差動増幅器５から出力さ
れる電位差信号を取り込んで、スイッチング回路４に対
して切り換え信号を出力するとともに、サーミスタ１ａ
〜１ｄの組み合わせを変更した場合の電位差信号をも取
り込み、抵抗値の変化のあったサーミスタ１ａ〜１ｄを
検出するものである。
【０００８】図３は赤外線検出素子１を構成する各サー
ミスタ１ａ〜１ｄと検知領域７ａ〜７ｄとの対応関係を
示す模式図である。各検知領域７ａ〜７ｄ内に存在する
人体９等の物体から放射される赤外線は、検知領域７ａ
〜７ｄに対応して配置された赤外線集光レンズ８ａ〜８
ｄにより、サーミスタ１ａ〜１ｄに集光されるようにな
っている。つまり、図３のように、検知領域７ｃ内に存
在する人体９から放射される赤外線は赤外線集光レンズ
８ｃによりサーミスタ１ｃに集光されるのである。
ミスタ１ａ〜１ｄと検知領域７ａ〜７ｄとの対応関係を
示す模式図である。各検知領域７ａ〜７ｄ内に存在する
人体９等の物体から放射される赤外線は、検知領域７ａ
〜７ｄに対応して配置された赤外線集光レンズ８ａ〜８
ｄにより、サーミスタ１ａ〜１ｄに集光されるようにな
っている。つまり、図３のように、検知領域７ｃ内に存
在する人体９から放射される赤外線は赤外線集光レンズ
８ｃによりサーミスタ１ｃに集光されるのである。
【０００９】次に、本実施形態の動作を説明する。今、
スイッチング回路４は図１に示すような状態に設定さ
れ、サーミスタ１ａ〜１ｄとしてＮＴＣサーミスタが使
用されているとする。サーミスタ１ａ〜１ｄは設置環境
の温度が同じであれば同じ抵抗値を有するように設定し
てあるので、設置環境が室温に保たれ、赤外線が照射さ
れない限り同じ抵抗値を示す。従って、この場合にはブ
リッジ回路のバランスがとれ、差動増幅器５の出力は０
である。ここで、図３に示すように、検知領域７ｃに人
体９が入ってきたとすると、人体９から放射される赤外
線が赤外線集光レンズ８ｃを介してサーミスタ１ｃに照
射され、サーミスタ１ｃの温度が上昇し、温度上昇にと
もない抵抗値が下がる。この場合にはブリッジ回路のバ
ランスが崩れ、接続端子１６にはプラス電源が印加され
ており、サーミスタ１ｃの抵抗値だけが他のサーミスタ
の抵抗値より低くなるので、差動増幅器５の出力はサー
ミスタ１ｃの抵抗値の変化量に応じた分だけプラスの値
となる。信号処理回路６では、差動増幅器５の出力信号
を取り込むと、スイッチング回路４に対してスイッチの
切り換えのための制御信号を送り、スイッチング回路４
のスイッチが切り換えられる。スイッチング回路４のス
イッチの切り換わりにより、今度は、接続端子１４にプ
ラス電源が印加され、接続端子１６にはマイナス電源が
印加されることになり、サーミスタ１ｃの抵抗値だけが
低い状態では、差動増幅器５の出力はサーミスタ１ｃの
抵抗値の変化量に応じた分だけマイナスの値となる。こ
の場合の差動増幅器５の出力信号も信号処理回路６に取
り込まれる。信号処理回路６では、差動増幅器５の出力
信号がプラスの値として出力されるとＨ（ハイレベ
ル）、マイナスの値として出力されるとＬ（ローレベ
ル）、０の値として出力されるとＭ（ミドルレベル）と
なるように、増幅率やオフセット電圧を考慮して閾値を
決めておくことにより、差動増幅器５の３段階の出力信
号を判断することができる。そして、スイッチング回路
４の切り換えによって得られる差動増幅器５の２つの出
力信号の組み合わせにより、人体９がどの検知領域７ａ
〜７ｄに存在するかを検出することができるのである。
今の場合、つまり、人体９が検知領域７ｃに存在する場
合には差動増幅器５の出力信号は（Ｈ、Ｌ）となる。ま
た、人体９が検知領域７ｄに存在する場合には差動増幅
器５の出力信号は（Ｌ、Ｈ）となり、人体９が検知領域
７ａに存在する場合には差動増幅器５の出力信号は
（Ｌ、Ｌ）となり、人体９が検知領域７ｂに存在する場
合には差動増幅器５の出力信号は（Ｈ、Ｈ）となる。さ
らに、人体９がどの検知領域７ａ〜７ｄにも存在しない
場合には差動増幅器５の出力信号は（Ｍ、Ｍ）となる。
スイッチング回路４は図１に示すような状態に設定さ
れ、サーミスタ１ａ〜１ｄとしてＮＴＣサーミスタが使
用されているとする。サーミスタ１ａ〜１ｄは設置環境
の温度が同じであれば同じ抵抗値を有するように設定し
てあるので、設置環境が室温に保たれ、赤外線が照射さ
れない限り同じ抵抗値を示す。従って、この場合にはブ
リッジ回路のバランスがとれ、差動増幅器５の出力は０
である。ここで、図３に示すように、検知領域７ｃに人
体９が入ってきたとすると、人体９から放射される赤外
線が赤外線集光レンズ８ｃを介してサーミスタ１ｃに照
射され、サーミスタ１ｃの温度が上昇し、温度上昇にと
もない抵抗値が下がる。この場合にはブリッジ回路のバ
ランスが崩れ、接続端子１６にはプラス電源が印加され
ており、サーミスタ１ｃの抵抗値だけが他のサーミスタ
の抵抗値より低くなるので、差動増幅器５の出力はサー
ミスタ１ｃの抵抗値の変化量に応じた分だけプラスの値
となる。信号処理回路６では、差動増幅器５の出力信号
を取り込むと、スイッチング回路４に対してスイッチの
切り換えのための制御信号を送り、スイッチング回路４
のスイッチが切り換えられる。スイッチング回路４のス
イッチの切り換わりにより、今度は、接続端子１４にプ
ラス電源が印加され、接続端子１６にはマイナス電源が
印加されることになり、サーミスタ１ｃの抵抗値だけが
低い状態では、差動増幅器５の出力はサーミスタ１ｃの
抵抗値の変化量に応じた分だけマイナスの値となる。こ
の場合の差動増幅器５の出力信号も信号処理回路６に取
り込まれる。信号処理回路６では、差動増幅器５の出力
信号がプラスの値として出力されるとＨ（ハイレベ
ル）、マイナスの値として出力されるとＬ（ローレベ
ル）、０の値として出力されるとＭ（ミドルレベル）と
なるように、増幅率やオフセット電圧を考慮して閾値を
決めておくことにより、差動増幅器５の３段階の出力信
号を判断することができる。そして、スイッチング回路
４の切り換えによって得られる差動増幅器５の２つの出
力信号の組み合わせにより、人体９がどの検知領域７ａ
〜７ｄに存在するかを検出することができるのである。
今の場合、つまり、人体９が検知領域７ｃに存在する場
合には差動増幅器５の出力信号は（Ｈ、Ｌ）となる。ま
た、人体９が検知領域７ｄに存在する場合には差動増幅
器５の出力信号は（Ｌ、Ｈ）となり、人体９が検知領域
７ａに存在する場合には差動増幅器５の出力信号は
（Ｌ、Ｌ）となり、人体９が検知領域７ｂに存在する場
合には差動増幅器５の出力信号は（Ｈ、Ｈ）となる。さ
らに、人体９がどの検知領域７ａ〜７ｄにも存在しない
場合には差動増幅器５の出力信号は（Ｍ、Ｍ）となる。
【００１０】上述のように、差動増幅器５の出力信号の
Ｌ、Ｈの組み合わせに基づき人体９の存在する検知領域
７ａ〜７ｄを検出することができるのである。
Ｌ、Ｈの組み合わせに基づき人体９の存在する検知領域
７ａ〜７ｄを検出することができるのである。
【００１１】
【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明によ
れば、半導体基板上に形成された互いに熱的に絶縁され
た４つの薄膜上に、同一温度で同一抵抗値を有するサー
ミスタを各々形成することにより赤外線受光素子を構成
するとともに、赤外線集光レンズにより４つの検知領域
からの赤外線を対応するサーミスタ上に集光するように
し、信号処理回路にてサーミスタの抵抗値の変化を検出
することにより各検知領域での物体の存在を検出するよ
うにした赤外線検出装置において、前記サーミスタでブ
リッジ回路を形成し、該ブリッジ回路の中間電位の差分
を検出する差分増幅器を具備するとともに、ブリッジ回
路を構成する各サーミスタの組み合わせを変更できるス
イッチング回路を具備し、該スイッチング回路で各サー
ミスタの組み合わせを変更することにより、信号処理回
路では、各サーミスタの組み合わせの各々の状態での差
分信号に基づき各検知領域での物体の存在を検出するよ
うにしたので、チョッパ等の赤外線遮光手段を用いるこ
となく、簡易な構成で物体の位置検出を行うことのでき
る赤外線検出装置が提供できた。
れば、半導体基板上に形成された互いに熱的に絶縁され
た４つの薄膜上に、同一温度で同一抵抗値を有するサー
ミスタを各々形成することにより赤外線受光素子を構成
するとともに、赤外線集光レンズにより４つの検知領域
からの赤外線を対応するサーミスタ上に集光するように
し、信号処理回路にてサーミスタの抵抗値の変化を検出
することにより各検知領域での物体の存在を検出するよ
うにした赤外線検出装置において、前記サーミスタでブ
リッジ回路を形成し、該ブリッジ回路の中間電位の差分
を検出する差分増幅器を具備するとともに、ブリッジ回
路を構成する各サーミスタの組み合わせを変更できるス
イッチング回路を具備し、該スイッチング回路で各サー
ミスタの組み合わせを変更することにより、信号処理回
路では、各サーミスタの組み合わせの各々の状態での差
分信号に基づき各検知領域での物体の存在を検出するよ
うにしたので、チョッパ等の赤外線遮光手段を用いるこ
となく、簡易な構成で物体の位置検出を行うことのでき
る赤外線検出装置が提供できた。
【図１】本発明の実施の形態の一例に係る赤外線検出装
置の概略構成を示す回路図である。
置の概略構成を示す回路図である。
【図２】同上に係る赤外線検出素子の概略構成を示す平
面及びＸ−Ｙにおける断面の模式図である。
面及びＸ−Ｙにおける断面の模式図である。
【図３】赤外線検出素子を構成する各サーミスタと検知
領域との対応関係を示す模式図である。
領域との対応関係を示す模式図である。
１ 赤外線検出素子 １ａ〜１ｄ サーミスタ ２ 半導体基板 ２ａ〜２ｄ 薄膜 ３ 電源 ４ スイッチング回路 ５ 差動増幅器 ６ 信号処理回路 ７ａ〜７ｄ 検知領域 ８ａ〜８ｄ 赤外線集光レンズ ９ 人体 １１〜１６ 接続端子
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成８年９月２日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
Claims (1)
- 【請求項１】 半導体基板上に形成された互いに熱的に
絶縁された４つの薄膜上に、同一温度で同一抵抗値を有
するサーミスタを各々形成することにより赤外線受光素
子を構成するとともに、赤外線集光レンズにより４つの
検知領域からの赤外線を対応するサーミスタ上に集光す
るようにし、信号処理回路にてサーミスタの抵抗値の変
化を検出することにより各検知領域での物体の存在を検
出するようにした赤外線検出装置において、前記サーミ
スタでブリッジ回路を形成し、該ブリッジ回路の中間電
位の差分を検出する差分増幅器を具備するとともに、ブ
リッジ回路を構成する各サーミスタの組み合わせを変更
できるスイッチング回路を具備し、該スイッチング回路
で各サーミスタの組み合わせを変更することにより、信
号処理回路では、各サーミスタの組み合わせの各々の状
態での差分信号に基づき各検知領域での物体の存在を検
出するようにしたことを特徴とする赤外線検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8107799A JPH09292277A (ja) | 1996-04-26 | 1996-04-26 | 赤外線検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8107799A JPH09292277A (ja) | 1996-04-26 | 1996-04-26 | 赤外線検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09292277A true JPH09292277A (ja) | 1997-11-11 |
Family
ID=14468334
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8107799A Pending JPH09292277A (ja) | 1996-04-26 | 1996-04-26 | 赤外線検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09292277A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010035624A1 (ja) * | 2008-09-25 | 2010-04-01 | 株式会社 東芝 | 固体撮像素子 |
| JP2011214927A (ja) * | 2010-03-31 | 2011-10-27 | Tdk Corp | 赤外線温度センサ |
-
1996
- 1996-04-26 JP JP8107799A patent/JPH09292277A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010035624A1 (ja) * | 2008-09-25 | 2010-04-01 | 株式会社 東芝 | 固体撮像素子 |
| JP2010078423A (ja) * | 2008-09-25 | 2010-04-08 | Toshiba Corp | 固体撮像素子 |
| US8212214B2 (en) | 2008-09-25 | 2012-07-03 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Solid-state imaging element |
| JP2011214927A (ja) * | 2010-03-31 | 2011-10-27 | Tdk Corp | 赤外線温度センサ |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20020723 |