JPH0843208A - 赤外線検知回路 - Google Patents
赤外線検知回路Info
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- JPH0843208A JPH0843208A JP6174102A JP17410294A JPH0843208A JP H0843208 A JPH0843208 A JP H0843208A JP 6174102 A JP6174102 A JP 6174102A JP 17410294 A JP17410294 A JP 17410294A JP H0843208 A JPH0843208 A JP H0843208A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】直流的誤差の影響を受けることなく、安定に赤
外線輻射量に応じた直流電圧値を得ることができ、コス
トも安価で、且つ信頼性も高い赤外線検知回路を提供す
るにある。 【構成】交流差動増幅器ＡＣは、赤外線感応抵抗体Ｒｔ
11…の内選択スイッチＳＷ11…で選択された赤外線感応
抵抗体Ｒｔmnと基準抵抗Ｒref とで交流電源Ｅａの電圧
を分圧した電圧を入力電圧Ｖinとして入力し、交流電源
Ｅａの１／２の交流電圧からなる基準電圧の差電圧を増
幅するようになっている。同期検波・積分回路Ｄｉｔは
交流差動増幅器ＡＣの出力信号Ｖacの内交流電源Ｅａの
周波数に同期する信号のみを検波積分し、交流実効値電
圧及び位相に比例した直流電圧Ｖ out を出力する。
外線輻射量に応じた直流電圧値を得ることができ、コス
トも安価で、且つ信頼性も高い赤外線検知回路を提供す
るにある。 【構成】交流差動増幅器ＡＣは、赤外線感応抵抗体Ｒｔ
11…の内選択スイッチＳＷ11…で選択された赤外線感応
抵抗体Ｒｔmnと基準抵抗Ｒref とで交流電源Ｅａの電圧
を分圧した電圧を入力電圧Ｖinとして入力し、交流電源
Ｅａの１／２の交流電圧からなる基準電圧の差電圧を増
幅するようになっている。同期検波・積分回路Ｄｉｔは
交流差動増幅器ＡＣの出力信号Ｖacの内交流電源Ｅａの
周波数に同期する信号のみを検波積分し、交流実効値電
圧及び位相に比例した直流電圧Ｖ out を出力する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、赤外線検知回路に関す
るものである。
るものである。
【０００２】
【従来の技術】図５は従来のこの主の赤外線検知回路を
示しており、温度変化によって自身の抵抗値を変化させ
る例えば図６に示すような抵抗値−温度特性を持つサー
ミスタ等の赤外線感応抵抗体（以下抵抗体と略す）Ｒｔ
11…をマトリクス状に２次元配列し、各赤外線感応抵抗
体Ｒｔ11…と対応する選択用スイッチＳＷ11…との直列
回路を電気的に並列接続しており、各直列回路の一端を
抵抗体Ｒｔ11…の輻射熱による抵抗値変化を電圧に変換
するための直流電源Ｅの正極に接続し、他端を直流差動
増幅器ＤＣの＋入力端子に接続している。
示しており、温度変化によって自身の抵抗値を変化させ
る例えば図６に示すような抵抗値−温度特性を持つサー
ミスタ等の赤外線感応抵抗体（以下抵抗体と略す）Ｒｔ
11…をマトリクス状に２次元配列し、各赤外線感応抵抗
体Ｒｔ11…と対応する選択用スイッチＳＷ11…との直列
回路を電気的に並列接続しており、各直列回路の一端を
抵抗体Ｒｔ11…の輻射熱による抵抗値変化を電圧に変換
するための直流電源Ｅの正極に接続し、他端を直流差動
増幅器ＤＣの＋入力端子に接続している。
【０００３】直流差動増幅器ＤＣは−入力端子に基準電
圧（Ｅ／２）を接続し、＋入力端子には抵抗体Ｒｔ11…
と全く同一の抵抗値・抵抗変化率を有し、且つ外部から
の輻射熱（赤外線）に対しては、抵抗値や抵抗変化率に
影響を与えない方法、空間的に絶縁された方法で、完全
に遮断された基準抵抗Ｒref を接続している。基準抵抗
Ｒref は、直流電源Ｅの電圧を上記直列回路において選
択スイッチＳＷ11…のオンにより選択されている抵抗体
Ｒｔ11…とで分圧してその分圧電圧を直流差動増幅器Ｄ
Ｃの＋入力端子に入力電圧Ｖinとして入力させるように
なっており、抵抗体Ｒｔ11…に輻射熱が入射しない状態
では、たとえ周囲温度が変化しても分圧比が一定で、直
流電源Ｅの１／２を入力電圧Ｖinとして直流差動増幅器
ＤＣの＋入力端子に入力させる。
圧（Ｅ／２）を接続し、＋入力端子には抵抗体Ｒｔ11…
と全く同一の抵抗値・抵抗変化率を有し、且つ外部から
の輻射熱（赤外線）に対しては、抵抗値や抵抗変化率に
影響を与えない方法、空間的に絶縁された方法で、完全
に遮断された基準抵抗Ｒref を接続している。基準抵抗
Ｒref は、直流電源Ｅの電圧を上記直列回路において選
択スイッチＳＷ11…のオンにより選択されている抵抗体
Ｒｔ11…とで分圧してその分圧電圧を直流差動増幅器Ｄ
Ｃの＋入力端子に入力電圧Ｖinとして入力させるように
なっており、抵抗体Ｒｔ11…に輻射熱が入射しない状態
では、たとえ周囲温度が変化しても分圧比が一定で、直
流電源Ｅの１／２を入力電圧Ｖinとして直流差動増幅器
ＤＣの＋入力端子に入力させる。
【０００４】直流差動増幅器ＤＣは、入力電圧Ｖinと基
準電圧（Ｅ／２）との差動増幅を行なうもので、輻射熱
による抵抗値変化が抵抗体Ｒｔ11…に生じない場合には
その出力電圧Ｖout を０Ｖとし、抵抗値変化があれば、
その抵抗値変化に伴う電圧変化を利得Ａで直流増幅し
て、出力電圧Ｖout を輻射熱量に応じた値とする。選択
スイッチＳＷ11…は、２次元配列の抵抗体Ｒｔ11…を選
択するためのスイッチであり、目的とする抵抗体Ｒｔ11
…に接続されている選択スイッチのみをオンし、目的と
しない抵抗体Ｒｔ11…に接続されている選択スイッチを
全てオフすることにより回路的には目的の抵抗体Ｒｔmn
（ｍ＝１，２…、ｎ＝１，２…）のみが接続された形と
なる。
準電圧（Ｅ／２）との差動増幅を行なうもので、輻射熱
による抵抗値変化が抵抗体Ｒｔ11…に生じない場合には
その出力電圧Ｖout を０Ｖとし、抵抗値変化があれば、
その抵抗値変化に伴う電圧変化を利得Ａで直流増幅し
て、出力電圧Ｖout を輻射熱量に応じた値とする。選択
スイッチＳＷ11…は、２次元配列の抵抗体Ｒｔ11…を選
択するためのスイッチであり、目的とする抵抗体Ｒｔ11
…に接続されている選択スイッチのみをオンし、目的と
しない抵抗体Ｒｔ11…に接続されている選択スイッチを
全てオフすることにより回路的には目的の抵抗体Ｒｔmn
（ｍ＝１，２…、ｎ＝１，２…）のみが接続された形と
なる。
【０００５】而して直流差動増幅器ＤＣの入力電圧Ｖin
は Ｖin＝〔Ｒref ／（Ｒref ＋Ｒｔmn）〕・Ｅ となり、出力電圧Ｖout は Ｖout ＝｛〔Ｒref ／（Ｒref ＋Ｒｔmn）〕・Ｅ−Ｅ／
２｝・Ａ となる。
は Ｖin＝〔Ｒref ／（Ｒref ＋Ｒｔmn）〕・Ｅ となり、出力電圧Ｖout は Ｖout ＝｛〔Ｒref ／（Ｒref ＋Ｒｔmn）〕・Ｅ−Ｅ／
２｝・Ａ となる。
【０００６】このように構成された２次元赤外線検知回
路に、適当な光学手段を用いて赤外線を受光するように
すれば、光学手段によって受光される輻射熱を電圧値と
して検出することができる。そして２次元に抵抗体Ｒｔ
11…が配列されていることによって２次元的な輻射熱情
報（熱画像）を得ることができる。この２次元赤外線検
知回路における動作を、図７に基づいて説明する。この
図７はある一抵抗体Ｒｔnnに人体Ｍの輻射熱を照射した
場合の回路を示しており、周囲温度よりΔＴ℃高いエネ
ルギを有する人体Ｍが→→と移動すると、の位
置で人体Ｍからの輻射熱（赤外線）がレンズＬを通して
抵抗体Ｒｔmnに入射する。この抵抗体Ｒｔmnの視野内の
輻射熱量（輻射エネルギ）の変化を図８（ａ）に示す。
尚視野内に、人体Ｍが存在しない場合は、視野内温度
と、抵抗体温度は等しいとする。
路に、適当な光学手段を用いて赤外線を受光するように
すれば、光学手段によって受光される輻射熱を電圧値と
して検出することができる。そして２次元に抵抗体Ｒｔ
11…が配列されていることによって２次元的な輻射熱情
報（熱画像）を得ることができる。この２次元赤外線検
知回路における動作を、図７に基づいて説明する。この
図７はある一抵抗体Ｒｔnnに人体Ｍの輻射熱を照射した
場合の回路を示しており、周囲温度よりΔＴ℃高いエネ
ルギを有する人体Ｍが→→と移動すると、の位
置で人体Ｍからの輻射熱（赤外線）がレンズＬを通して
抵抗体Ｒｔmnに入射する。この抵抗体Ｒｔmnの視野内の
輻射熱量（輻射エネルギ）の変化を図８（ａ）に示す。
尚視野内に、人体Ｍが存在しない場合は、視野内温度
と、抵抗体温度は等しいとする。
【０００７】さて輻射熱が照射された抵抗体Ｒｔmnの抵
抗値は図８（ｂ）に示すように変化し、この変化に伴い
直流差動増幅器ＤＣの入力電圧Ｖinは図８（ｃ）に示す
ようにΔＶinだけ増加する。この増加により直流差動増
幅器ＤＣの出力電圧Ｖout が図８（ｄ）に示すように変
化することになる。
抗値は図８（ｂ）に示すように変化し、この変化に伴い
直流差動増幅器ＤＣの入力電圧Ｖinは図８（ｃ）に示す
ようにΔＶinだけ増加する。この増加により直流差動増
幅器ＤＣの出力電圧Ｖout が図８（ｄ）に示すように変
化することになる。
【０００８】以上のように検知視野内に周囲温度よりΔ
Ｔ℃高い（或いは低い）エネルギを有する人体Ｍが存在
することによって、抵抗体Ｒｔmnの抵抗値が変化し、そ
の抵抗値変化を電圧値変化として直流増幅することによ
り、人体の輻射熱を直流電圧値の変化として検出するこ
とができるのである。そして各抵抗体Ｒｔ11…の検知視
野が光学系により２次元的に配列されることから、各抵
抗体Ｒｔ11…を選択走査することにより２次元的輻射熱
情報（熱画像）を得ることができる。
Ｔ℃高い（或いは低い）エネルギを有する人体Ｍが存在
することによって、抵抗体Ｒｔmnの抵抗値が変化し、そ
の抵抗値変化を電圧値変化として直流増幅することによ
り、人体の輻射熱を直流電圧値の変化として検出するこ
とができるのである。そして各抵抗体Ｒｔ11…の検知視
野が光学系により２次元的に配列されることから、各抵
抗体Ｒｔ11…を選択走査することにより２次元的輻射熱
情報（熱画像）を得ることができる。
【０００９】尚基準電圧（Ｅ／２）を得る為には図９に
示すように抵抗Ｒ1 ，Ｒ2 で直流電源Ｅの電圧を分圧す
るブリッジ構成とする場合が多い。
示すように抵抗Ｒ1 ，Ｒ2 で直流電源Ｅの電圧を分圧す
るブリッジ構成とする場合が多い。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の従来
例回路にあっては、直流差動増幅器ＤＣにオフセット電
圧・電流及びその温度特性等、高度な仕様が要求され
る。また仕様を満たす直流差動増幅器ＤＣを用いない場
合には動作が不安定となり、長期の安定性、信頼性に問
題が生じる。つまり抵抗体Ｒｔ11…の抵抗値変化を、直
流電圧の変化として、直流増幅しているため、直流差動
増幅器ＤＣの直流安定性が高度に要求されるためであ
る。
例回路にあっては、直流差動増幅器ＤＣにオフセット電
圧・電流及びその温度特性等、高度な仕様が要求され
る。また仕様を満たす直流差動増幅器ＤＣを用いない場
合には動作が不安定となり、長期の安定性、信頼性に問
題が生じる。つまり抵抗体Ｒｔ11…の抵抗値変化を、直
流電圧の変化として、直流増幅しているため、直流差動
増幅器ＤＣの直流安定性が高度に要求されるためであ
る。
【００１１】具体的には、要求検知性能、光学系の効
率、赤外線感応抵抗体の変換効率によって、要求仕様が
決定されるが、一般的なサーミスタボロメータの場合、 要求検知性能＝周囲温度と１度差を検知 光学系の効率＝１．０〔μＷ／ｄｅｇ〕 （素子上の輻
射エネルギ／温度差） 抵抗体の変換効率＝２５〔ｐｐｍ／μＷ〕（抵抗値の変
化率） 使用温度範囲＝−１０〜４０〔℃〕 直流電源電圧＝８．０〔Ｖ〕 とすると、入力電圧Ｖinの変化＝ΔＶinは ΔＶin＝５０〔μＶ〕 となる。従って直流差動増幅器ＤＣの入力オフセット電
圧、電流値による変動Ｖoff は、使用温度範囲において
誤差を入力信号変化の１／１０以下に抑えるとして、 Ｖoff ＝０．１〔μＶ／ｄｅｇ〕 以下でなければならいことになる。この値は一般に入手
できる安価な演算増幅器では実現困難であることを示し
ている。
率、赤外線感応抵抗体の変換効率によって、要求仕様が
決定されるが、一般的なサーミスタボロメータの場合、 要求検知性能＝周囲温度と１度差を検知 光学系の効率＝１．０〔μＷ／ｄｅｇ〕 （素子上の輻
射エネルギ／温度差） 抵抗体の変換効率＝２５〔ｐｐｍ／μＷ〕（抵抗値の変
化率） 使用温度範囲＝−１０〜４０〔℃〕 直流電源電圧＝８．０〔Ｖ〕 とすると、入力電圧Ｖinの変化＝ΔＶinは ΔＶin＝５０〔μＶ〕 となる。従って直流差動増幅器ＤＣの入力オフセット電
圧、電流値による変動Ｖoff は、使用温度範囲において
誤差を入力信号変化の１／１０以下に抑えるとして、 Ｖoff ＝０．１〔μＶ／ｄｅｇ〕 以下でなければならいことになる。この値は一般に入手
できる安価な演算増幅器では実現困難であることを示し
ている。
【００１２】結果従来例回路においては、高価な演算増
幅器を用いる必要があってコスト高となり、逆に比較的
安価な演算増幅器を用いれば性能、信頼性を犠牲にする
ことになるという問題がある。つまり、従来、安価で且
つ高性能、高信頼性な赤外線検知回路の実現は困難であ
った。以上相対的熱画像センサ（周囲温度を基準として
相対輻射温度）を例にとったが、周囲温度を検出するこ
とで、同様の原理により、２次元放射温度計が実現す
る、この場合も同様に直流差動増幅器の精度が高度に要
求される。
幅器を用いる必要があってコスト高となり、逆に比較的
安価な演算増幅器を用いれば性能、信頼性を犠牲にする
ことになるという問題がある。つまり、従来、安価で且
つ高性能、高信頼性な赤外線検知回路の実現は困難であ
った。以上相対的熱画像センサ（周囲温度を基準として
相対輻射温度）を例にとったが、周囲温度を検出するこ
とで、同様の原理により、２次元放射温度計が実現す
る、この場合も同様に直流差動増幅器の精度が高度に要
求される。
【００１３】本発明は、上述の点に鑑みて為されたもの
で、その目的とするところは直流的誤差の影響を受ける
ことなく、安定に赤外線輻射量（輻射熱量）に応じた直
流電圧値を得ることができ、コストも安価で、且つ信頼
性も高い赤外線検知回路を提供するにある。
で、その目的とするところは直流的誤差の影響を受ける
ことなく、安定に赤外線輻射量（輻射熱量）に応じた直
流電圧値を得ることができ、コストも安価で、且つ信頼
性も高い赤外線検知回路を提供するにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１の発明では、２次元配列された複数の赤外線
感応抵抗体と、赤外線感応抵抗体と同一の抵抗値・抵抗
変化率を有し、輻射エネルギから遮断された基準抵抗
と、交流電源と、該交流電源電圧を上記赤外線感応抵抗
体の内選択された赤外線感応抵抗体と基準抵抗とで分圧
して得られる入力電圧と上記交流電源と同一周波数で交
流電源電圧の１／２の電圧からなる基準電圧との差電圧
を増幅する交流差動増幅器と、この交流差動増幅器の出
力信号を検波・積分する検波積分回路とから成るもので
ある。
に請求項１の発明では、２次元配列された複数の赤外線
感応抵抗体と、赤外線感応抵抗体と同一の抵抗値・抵抗
変化率を有し、輻射エネルギから遮断された基準抵抗
と、交流電源と、該交流電源電圧を上記赤外線感応抵抗
体の内選択された赤外線感応抵抗体と基準抵抗とで分圧
して得られる入力電圧と上記交流電源と同一周波数で交
流電源電圧の１／２の電圧からなる基準電圧との差電圧
を増幅する交流差動増幅器と、この交流差動増幅器の出
力信号を検波・積分する検波積分回路とから成るもので
ある。
【００１５】請求項２の発明では、上記検波積分回路を
交流電源の周波数に同期する信号のみを検波・積分し、
交流実効値電圧及び位相に比例した直流電圧に変換する
同期検波・積分回路により構成したものである。請求項
３の発明では、上記交流差動増幅器の入力電圧は赤外線
感応抵抗体の両端電圧としたものである。
交流電源の周波数に同期する信号のみを検波・積分し、
交流実効値電圧及び位相に比例した直流電圧に変換する
同期検波・積分回路により構成したものである。請求項
３の発明では、上記交流差動増幅器の入力電圧は赤外線
感応抵抗体の両端電圧としたものである。
【００１６】
【作用】請求項１の発明によれば、２次元配列された複
数の赤外線感応抵抗体と、赤外線感応抵抗体と同一の抵
抗値・抵抗変化率を有し、輻射エネルギから遮断された
基準抵抗と、交流電源と、該交流電源電圧を上記赤外線
感応抵抗体の内選択された赤外線感応抵抗体と基準抵抗
とで分圧して得られる入力電圧と上記交流電源と同一周
波数で交流電源電圧の１／２の電圧からなる基準電圧と
の差電圧を増幅する交流差動増幅器と、この交流差動増
幅器の出力信号を検波・積分する検波積分回路とから成
るので、直流差動増幅器を用いた場合に問題となってい
た入力オフセット電圧、電流値変動による誤差の発生が
全く起こらず、そのため高精度の仕様が要求されていた
演算増幅器が不要となって、安価な汎用の演算増幅器を
使用しても十分に安定した特性が得られ、しかも直流的
誤差を回避するための制約が無くなり、また直流的精度
を確保するための調整が不要となり、更に直流的誤差の
影響を受けないため安定に赤外線輻射量（輻射熱量）に
応じた直流電圧値を得ることができる。
数の赤外線感応抵抗体と、赤外線感応抵抗体と同一の抵
抗値・抵抗変化率を有し、輻射エネルギから遮断された
基準抵抗と、交流電源と、該交流電源電圧を上記赤外線
感応抵抗体の内選択された赤外線感応抵抗体と基準抵抗
とで分圧して得られる入力電圧と上記交流電源と同一周
波数で交流電源電圧の１／２の電圧からなる基準電圧と
の差電圧を増幅する交流差動増幅器と、この交流差動増
幅器の出力信号を検波・積分する検波積分回路とから成
るので、直流差動増幅器を用いた場合に問題となってい
た入力オフセット電圧、電流値変動による誤差の発生が
全く起こらず、そのため高精度の仕様が要求されていた
演算増幅器が不要となって、安価な汎用の演算増幅器を
使用しても十分に安定した特性が得られ、しかも直流的
誤差を回避するための制約が無くなり、また直流的精度
を確保するための調整が不要となり、更に直流的誤差の
影響を受けないため安定に赤外線輻射量（輻射熱量）に
応じた直流電圧値を得ることができる。
【００１７】請求項２の発明によれば、同期検波・積分
回路を用いるため、位相も検知できて周囲温度との演算
により対象物の温度を非接触に測定できることも可能と
なる。更に請求項３の発明によれば、交流差動増幅器の
出力信号を、基準抵抗の両端電圧を入力電圧として入力
する場合に対して位相を反転させた信号を得ることがで
きる。
回路を用いるため、位相も検知できて周囲温度との演算
により対象物の温度を非接触に測定できることも可能と
なる。更に請求項３の発明によれば、交流差動増幅器の
出力信号を、基準抵抗の両端電圧を入力電圧として入力
する場合に対して位相を反転させた信号を得ることがで
きる。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。 （実施例１）図１は本実施例の回路を示しており、本実
施例では、図４の従来例の直流差動増幅器ＤＣの代わり
に交流差動増幅器ＡＣを用い、更に直流電源Ｅの代わり
に周波数ｆ0 の発振器からなる交流電源Ｅａの電圧を用
いて、選択された抵抗体Ｒｔ mnと基準抵抗Ｒref との分
圧回路に印加し、また交流差動増幅器ＡＣの基準電圧と
して周波数ｆ0 で上記交流電源Ｅａの１／２の交流電圧
を出力する発振器の出力電圧を用い、更に交流差動増幅
器ＡＣの出力信号Ｖacに対して周波数ｆ0 に同期する信
号のみを検波積分し、交流実効値電圧及び位相に比例し
た直流電圧を形成する同期検波・積分回路Ｄｉｔを設け
た点で従来例回路と相違する。尚抵抗体Ｒｔ11…は従来
例と同様に例えばサーミスタ等の赤外線感応抵抗体を使
用し、選択スイッチＳＷ11…で目的とする抵抗体Ｒｔ11
…が選択されるようになっている。
する。 （実施例１）図１は本実施例の回路を示しており、本実
施例では、図４の従来例の直流差動増幅器ＤＣの代わり
に交流差動増幅器ＡＣを用い、更に直流電源Ｅの代わり
に周波数ｆ0 の発振器からなる交流電源Ｅａの電圧を用
いて、選択された抵抗体Ｒｔ mnと基準抵抗Ｒref との分
圧回路に印加し、また交流差動増幅器ＡＣの基準電圧と
して周波数ｆ0 で上記交流電源Ｅａの１／２の交流電圧
を出力する発振器の出力電圧を用い、更に交流差動増幅
器ＡＣの出力信号Ｖacに対して周波数ｆ0 に同期する信
号のみを検波積分し、交流実効値電圧及び位相に比例し
た直流電圧を形成する同期検波・積分回路Ｄｉｔを設け
た点で従来例回路と相違する。尚抵抗体Ｒｔ11…は従来
例と同様に例えばサーミスタ等の赤外線感応抵抗体を使
用し、選択スイッチＳＷ11…で目的とする抵抗体Ｒｔ11
…が選択されるようになっている。
【００１９】而して今、図１に示すように選択スイッチ
ＳＷ11で、或る抵抗体Ｒｔ11が選択されているものと
し、その抵抗体Ｒｔ11に輻射熱（赤外線）が光学系を介
して図２（ａ）に示すように入射したとすると、その抵
抗体Ｒｔ11の抵抗値は図２（ｂ）に示すように変化する
ことになる。この変化に伴って交流差動増幅器ＡＣへの
入力電圧Ｖinは図２（ｃ）に示すように輻射熱（赤外
線）が入射しない時の電圧Ｅａ／２に対してΔＶinだけ
変化することになる。従ってこの変化分に応じて交流差
動増幅器ＡＣには図２（ｄ）に示す出力信号Ｖacが出力
されることになり、この出力信号Ｖacは同期検波・積分
回路Ｄｉｔにより同期検波され且つ積分され、交流実効
値電圧及び位相に比例した直流電圧Ｖout として変換さ
れる。この直流電圧Ｖout が輻射熱量（輻射エネルギ
量）に対応した検出信号となる。
ＳＷ11で、或る抵抗体Ｒｔ11が選択されているものと
し、その抵抗体Ｒｔ11に輻射熱（赤外線）が光学系を介
して図２（ａ）に示すように入射したとすると、その抵
抗体Ｒｔ11の抵抗値は図２（ｂ）に示すように変化する
ことになる。この変化に伴って交流差動増幅器ＡＣへの
入力電圧Ｖinは図２（ｃ）に示すように輻射熱（赤外
線）が入射しない時の電圧Ｅａ／２に対してΔＶinだけ
変化することになる。従ってこの変化分に応じて交流差
動増幅器ＡＣには図２（ｄ）に示す出力信号Ｖacが出力
されることになり、この出力信号Ｖacは同期検波・積分
回路Ｄｉｔにより同期検波され且つ積分され、交流実効
値電圧及び位相に比例した直流電圧Ｖout として変換さ
れる。この直流電圧Ｖout が輻射熱量（輻射エネルギ
量）に対応した検出信号となる。
【００２０】以上のように本実施例では選択された抵抗
体Ｒｔmnに入射する輻射熱量に応じて直流電圧Ｖout を
得ることができ、選択スイッチＳＷ11…によって選択す
る抵抗体Ｒｔ11…を順次切り換えることにより、２次元
の輻射エネルギ情報を検出することが可能となる。また
交流差動増幅器ＡＣにおいて、入力電圧Ｖinと基準電圧
（Ｅａ／２）との差電圧を交流として増幅しているた
め、従来問題になっていた、直流差動増幅器の入力オフ
セット電圧、電流値変動による誤差の発生は、全く起こ
らないことになる。つまり交流成分のみを差動増幅する
ため、増幅器自身の直流オフセット誤差が出力には一切
現れないからである。従って従来オフセットに関し、非
常に高度な仕様を要求されていた増幅器が不要となり、
ごく汎用的な安価な演算増幅器を交流差動増幅器ＡＣと
して用いても十分安定した特性を得ることができる。
体Ｒｔmnに入射する輻射熱量に応じて直流電圧Ｖout を
得ることができ、選択スイッチＳＷ11…によって選択す
る抵抗体Ｒｔ11…を順次切り換えることにより、２次元
の輻射エネルギ情報を検出することが可能となる。また
交流差動増幅器ＡＣにおいて、入力電圧Ｖinと基準電圧
（Ｅａ／２）との差電圧を交流として増幅しているた
め、従来問題になっていた、直流差動増幅器の入力オフ
セット電圧、電流値変動による誤差の発生は、全く起こ
らないことになる。つまり交流成分のみを差動増幅する
ため、増幅器自身の直流オフセット誤差が出力には一切
現れないからである。従って従来オフセットに関し、非
常に高度な仕様を要求されていた増幅器が不要となり、
ごく汎用的な安価な演算増幅器を交流差動増幅器ＡＣと
して用いても十分安定した特性を得ることができる。
【００２１】また同期検波・積分回路Ｄｉｔの直流安定
性は、交流差動増幅器ＡＣにおいて十分信号が増幅され
ているため、高度な仕様は要求されない。つまり直流差
動増幅器に必要とされていたオフセット電圧に、交流差
動増幅器のゲインを掛けた値がその値となる。具体的に
は１０００〜１０万倍増幅されるので、要求仕様は１０
００〜１０倍緩くなる。
性は、交流差動増幅器ＡＣにおいて十分信号が増幅され
ているため、高度な仕様は要求されない。つまり直流差
動増幅器に必要とされていたオフセット電圧に、交流差
動増幅器のゲインを掛けた値がその値となる。具体的に
は１０００〜１０万倍増幅されるので、要求仕様は１０
００〜１０倍緩くなる。
【００２２】更に同期検波・積分回路Ｄｉｔにより位相
も検知できるようにしていることから、周囲温度との演
算により対象物の温度を非接触に測定でき、輻射温度計
への応用が可能となる。 （実施例２）図３は本実施例の回路を示しており、本実
施例では、交流差動増幅器ＡＣの基準電圧（Ｅａ／２）
を、交流電源Ｅａを抵抗Ｒ1 、Ｒ2 で分圧して得、また
実施例１の同期検波・積分回路Ｄｉｔの代わりに、通常
の検波回路Ｄｉｔ’を用いたもので、回路の簡略化と、
小型、低コスト化を図っている。この場合位相が検知で
きないため、基準抵抗Ｒref に対する極性を含まない相
対的温度差（輻射量）は計測することができる（人体検
知等の使用には問題はない）が、絶対温度を計測する２
次元輻射温度計への応用は困難となる。
も検知できるようにしていることから、周囲温度との演
算により対象物の温度を非接触に測定でき、輻射温度計
への応用が可能となる。 （実施例２）図３は本実施例の回路を示しており、本実
施例では、交流差動増幅器ＡＣの基準電圧（Ｅａ／２）
を、交流電源Ｅａを抵抗Ｒ1 、Ｒ2 で分圧して得、また
実施例１の同期検波・積分回路Ｄｉｔの代わりに、通常
の検波回路Ｄｉｔ’を用いたもので、回路の簡略化と、
小型、低コスト化を図っている。この場合位相が検知で
きないため、基準抵抗Ｒref に対する極性を含まない相
対的温度差（輻射量）は計測することができる（人体検
知等の使用には問題はない）が、絶対温度を計測する２
次元輻射温度計への応用は困難となる。
【００２３】その他の構成は実施例１と同じであるか
ら、説明は省略する。 （実施例３）図４は本実施例の回路を示しており、本実
施例では、抵抗体Ｒｔ11…の共通接続点をグランドに接
続し、選択スイッチＳＷ11…の共通接続点を基準抵抗Ｒ
refを介して交流電源Ｅａの正極に接続した点で実施例
２と相違し、交流差動増幅器ＡＣの出力電圧Ｖacの位相
が実施例１、実施例２の場合と反転するようにしてあ
る。
ら、説明は省略する。 （実施例３）図４は本実施例の回路を示しており、本実
施例では、抵抗体Ｒｔ11…の共通接続点をグランドに接
続し、選択スイッチＳＷ11…の共通接続点を基準抵抗Ｒ
refを介して交流電源Ｅａの正極に接続した点で実施例
２と相違し、交流差動増幅器ＡＣの出力電圧Ｖacの位相
が実施例１、実施例２の場合と反転するようにしてあ
る。
【００２４】その他の構成は実施例２と同じであって、
実施例２と同様に通常の検波回路Ｄｉｔ’を用いること
により回路の簡略化と、小型、低コスト化を図ってい
る。
実施例２と同様に通常の検波回路Ｄｉｔ’を用いること
により回路の簡略化と、小型、低コスト化を図ってい
る。
【００２５】
【発明の効果】請求項１の発明は、２次元配列された複
数の赤外線感応抵抗体と、赤外線感応抵抗体と同一の抵
抗値・抵抗変化率を有し、輻射エネルギから遮断された
基準抵抗と、交流電源と、該交流電源電圧を上記赤外線
感応抵抗体の内選択された赤外線感応抵抗体と基準抵抗
とで分圧して得られる入力電圧と上記交流電源と同一周
波数で交流電源電圧の１／２の電圧からなる基準電圧と
の差電圧を増幅する交流差動増幅器と、この交流差動増
幅器の出力信号を検波・積分する検波積分回路とから成
るので、直流差動増幅器を用いた場合に問題となってい
た入力オフセット電圧、電流値変動による誤差の発生が
全く起こらず、そのため高精度の仕様が要求されていた
演算増幅器が不要となって、安価な汎用の演算増幅器を
使用しても十分に安定した特性が得られ、しかも直流的
誤差を回避するための構造的制約が無くなり、また直流
的精度を確保するための調整が不要となり、更に直流的
誤差の影響を受けないため安定に赤外線の輻射量に応じ
た直流電圧値を得ることができて、高い信頼性が得られ
るものであって、特に直流的誤差を回避するための赤外
線感応抵抗体の温度上昇の抑制や温度勾配を無くす構造
やヒートアップ、エイジング、微調整等に要していた時
間と労力が不要となるため、安価な演算増幅器の使用に
併せてコストの低減が図れ、また構造的な制約が無いた
め小型化が可能となるという効果がある。
数の赤外線感応抵抗体と、赤外線感応抵抗体と同一の抵
抗値・抵抗変化率を有し、輻射エネルギから遮断された
基準抵抗と、交流電源と、該交流電源電圧を上記赤外線
感応抵抗体の内選択された赤外線感応抵抗体と基準抵抗
とで分圧して得られる入力電圧と上記交流電源と同一周
波数で交流電源電圧の１／２の電圧からなる基準電圧と
の差電圧を増幅する交流差動増幅器と、この交流差動増
幅器の出力信号を検波・積分する検波積分回路とから成
るので、直流差動増幅器を用いた場合に問題となってい
た入力オフセット電圧、電流値変動による誤差の発生が
全く起こらず、そのため高精度の仕様が要求されていた
演算増幅器が不要となって、安価な汎用の演算増幅器を
使用しても十分に安定した特性が得られ、しかも直流的
誤差を回避するための構造的制約が無くなり、また直流
的精度を確保するための調整が不要となり、更に直流的
誤差の影響を受けないため安定に赤外線の輻射量に応じ
た直流電圧値を得ることができて、高い信頼性が得られ
るものであって、特に直流的誤差を回避するための赤外
線感応抵抗体の温度上昇の抑制や温度勾配を無くす構造
やヒートアップ、エイジング、微調整等に要していた時
間と労力が不要となるため、安価な演算増幅器の使用に
併せてコストの低減が図れ、また構造的な制約が無いた
め小型化が可能となるという効果がある。
【００２６】請求項２の発明によれば、同期検波・積分
回路を用いるため、位相も検知できて周囲温度との演算
により対象物の温度を非接触に測定できることも可能と
なるという効果がある。更に請求項３の発明によれば、
交流差動増幅器の出力信号を、基準抵抗の両端電圧を入
力電圧として入力する場合に対して位相を反転させた信
号を得ることができる。
回路を用いるため、位相も検知できて周囲温度との演算
により対象物の温度を非接触に測定できることも可能と
なるという効果がある。更に請求項３の発明によれば、
交流差動増幅器の出力信号を、基準抵抗の両端電圧を入
力電圧として入力する場合に対して位相を反転させた信
号を得ることができる。
【図１】本発明の実施例１の回路図である。
【図２】同上の動作説明用波形図である。
【図３】本発明の実施例２の回路図である。
【図４】本発明の実施例３の回路図である。
【図５】従来例の回路図である。
【図６】同上の赤外線感応抵抗体の抵抗値−温度特性図
である。
である。
【図７】同上の動作説明図である。
【図８】同上の動作説明用波形図である。
【図９】同上の別の従来例の一部省略した回路図であ
る。
る。
Ｅａ 交流電源 ＡＣ 交流差動増幅器 Ｄｉｔ 同期検波・積分回路 Ｒref 基準抵抗 Ｒｔ11… 赤外線感応抵抗体 ＳＷ11… 選択スイッチ Ｖin 入力電圧 Ｖac 出力信号 Ｖout 出力直流電圧
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成６年１２月２６日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００６】このように構成された２次元赤外線検知回
路に、適当な光学手段を用いて赤外線を受光するように
すれば、光学手段によって受光される輻射熱を電圧値と
して検出することができる。そして２次元に抵抗体Ｒｔ
11…が配列されていることによって２次元的な輻射熱情
報（熱画像）を得ることができる。この２次元赤外線検
知回路における動作を、図７に基づいて説明する。この
図７はある一抵抗体Ｒｔmn に人体Ｍの輻射熱を照射した
場合の回路を示しており、周囲温度よりΔＴ℃高いエネ
ルギを有する人体Ｍが→→と移動すると、の位
置で人体Ｍからの輻射熱（赤外線）がレンズＬを通して
抵抗体Ｒｔmnに入射する。この抵抗体Ｒｔmnの視野内の
輻射熱量（輻射エネルギ）の変化を図８（ａ）に示す。
尚視野内に、人体Ｍが存在しない場合は、視野内温度
と、抵抗体温度は等しいとする。
路に、適当な光学手段を用いて赤外線を受光するように
すれば、光学手段によって受光される輻射熱を電圧値と
して検出することができる。そして２次元に抵抗体Ｒｔ
11…が配列されていることによって２次元的な輻射熱情
報（熱画像）を得ることができる。この２次元赤外線検
知回路における動作を、図７に基づいて説明する。この
図７はある一抵抗体Ｒｔmn に人体Ｍの輻射熱を照射した
場合の回路を示しており、周囲温度よりΔＴ℃高いエネ
ルギを有する人体Ｍが→→と移動すると、の位
置で人体Ｍからの輻射熱（赤外線）がレンズＬを通して
抵抗体Ｒｔmnに入射する。この抵抗体Ｒｔmnの視野内の
輻射熱量（輻射エネルギ）の変化を図８（ａ）に示す。
尚視野内に、人体Ｍが存在しない場合は、視野内温度
と、抵抗体温度は等しいとする。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２１】また同期検波・積分回路Ｄｉｔの直流安定
性は、交流差動増幅器ＡＣにおいて十分信号が増幅され
ているため、高度な仕様は要求されない。つまり直流差
動増幅器に必要とされていたオフセット電圧に、交流差
動増幅器のゲインを掛けた値がその値となる。具体的に
は１０００〜１０万倍増幅されるので、要求仕様は１０
００〜１０万倍緩くなる。
性は、交流差動増幅器ＡＣにおいて十分信号が増幅され
ているため、高度な仕様は要求されない。つまり直流差
動増幅器に必要とされていたオフセット電圧に、交流差
動増幅器のゲインを掛けた値がその値となる。具体的に
は１０００〜１０万倍増幅されるので、要求仕様は１０
００〜１０万倍緩くなる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正内容】
【図７】
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正内容】
【図９】
Claims (3)
- 【請求項１】２次元配列された複数の赤外線感応抵抗体
と、赤外線感応抵抗体と同一の抵抗値・抵抗変化率を有
し、輻射エネルギから遮断された基準抵抗と、交流電源
と、該交流電源電圧を上記赤外線感応抵抗体の内選択さ
れた赤外線感応抵抗体と基準抵抗とで分圧して得られる
入力電圧と上記交流電源と同一周波数で交流電源電圧の
１／２の電圧からなる基準電圧との差電圧を増幅する交
流差動増幅器と、この交流差動増幅器の出力信号を検波
・積分する検波積分回路とから成ることを特徴とする赤
外線検知回路。 - 【請求項２】上記検波積分回路を交流電源の周波数に同
期する信号のみを検波・積分し、交流実効値電圧及び位
相に比例した直流電圧に変換する同期検波・積分回路に
より構成したことを特徴とする請求項１記載の赤外線検
知回路。 - 【請求項３】上記交流差動増幅器の入力電圧は赤外線感
応抵抗体の両端電圧としたことを特徴とする請求項１記
載の赤外線検知回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6174102A JPH0843208A (ja) | 1994-07-26 | 1994-07-26 | 赤外線検知回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6174102A JPH0843208A (ja) | 1994-07-26 | 1994-07-26 | 赤外線検知回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0843208A true JPH0843208A (ja) | 1996-02-16 |
Family
ID=15972687
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6174102A Withdrawn JPH0843208A (ja) | 1994-07-26 | 1994-07-26 | 赤外線検知回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0843208A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100382592B1 (ko) * | 2000-09-23 | 2003-05-09 | 주식회사 큐텍스 | 적외선 감지장치 |
| US6717228B2 (en) | 2000-04-26 | 2004-04-06 | Denso Corporation | Infrared image sensor with temperature compensation element |
| JP2006145214A (ja) * | 2004-11-16 | 2006-06-08 | Nissan Motor Co Ltd | 赤外線検出装置 |
-
1994
- 1994-07-26 JP JP6174102A patent/JPH0843208A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6717228B2 (en) | 2000-04-26 | 2004-04-06 | Denso Corporation | Infrared image sensor with temperature compensation element |
| KR100382592B1 (ko) * | 2000-09-23 | 2003-05-09 | 주식회사 큐텍스 | 적외선 감지장치 |
| JP2006145214A (ja) * | 2004-11-16 | 2006-06-08 | Nissan Motor Co Ltd | 赤外線検出装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20011002 |