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JP6921591B2 - Sensor output processing device and sensor output processing method - Google Patents

Sensor output processing device and sensor output processing method Download PDF

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JP6921591B2
JP6921591B2 JP2017074886A JP2017074886A JP6921591B2 JP 6921591 B2 JP6921591 B2 JP 6921591B2 JP 2017074886 A JP2017074886 A JP 2017074886A JP 2017074886 A JP2017074886 A JP 2017074886A JP 6921591 B2 JP6921591 B2 JP 6921591B2
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temperature
integration
sensor
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裕也 山崎
裕也 山崎
智彦 小川
智彦 小川
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Description

本発明は、センサ出力処理装置およびセンサ出力処理方法に関する。 The present invention relates to a sensor output processing device and a sensor output processing method.

従来、赤外線検出器における積分時間を温度に応じて変化させることによって赤外線検出器のドリフトを調整する赤外線測定装置が知られている(例えば、特許文献1)。赤外線を利用した人感検知器において、温度に応じて増幅率および閾値を調整して検知感度を高める技術が知られている(例えば、特許文献2)。
[特許文献]
[特許文献1] 国際公開第2009/089897号
[特許文献2] 特開2009−244158号公報
Conventionally, there is known an infrared measuring device that adjusts the drift of an infrared detector by changing the integration time of the infrared detector according to the temperature (for example, Patent Document 1). In a human sensor using infrared rays, there is known a technique for increasing the detection sensitivity by adjusting the amplification factor and the threshold value according to the temperature (for example, Patent Document 2).
[Patent Document]
[Patent Document 1] International Publication No. 2009/089897 [Patent Document 2] Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-244158

赤外線を検出するセンサの出力を処理するセンサ出力処理装置においては、消費電流を削減することが望ましい。 In a sensor output processing device that processes the output of a sensor that detects infrared rays, it is desirable to reduce the current consumption.

本発明の第1の態様においては、赤外線を検出するセンサの出力を処理するセンサ出力処理装置であって、センサが検出した赤外線の強度に応じた信号を積分する積分部と、センサの場所における温度についての情報を取得して、場所の温度が低いほど積分部による単位時間あたりの積分時間を短くするように制御する積分時間制御部と、を備えるセンサ出力処理装置を提供する。 In the first aspect of the present invention, there is a sensor output processing device that processes the output of a sensor that detects infrared rays, in which an integrating unit that integrates a signal corresponding to the intensity of infrared rays detected by the sensor and a sensor location. Provided is a sensor output processing device including an integration time control unit that acquires information about the temperature and controls the integration time by the integration unit to be shorter as the temperature of the place is lower.

本発明の第2の態様においては、赤外線を検出するセンサの出力を処理するセンサ出力処理方法であって、センサが検出した赤外線の強度に応じた信号を積分する段階と、センサの場所における温度についての情報を取得して、場所の温度が低いほど、積分する段階における単位時間あたりの積分時間を短くするように制御する段階と、を備えるセンサ出力処理方法を提供する。 A second aspect of the present invention is a sensor output processing method for processing the output of a sensor that detects infrared rays, in which a step of integrating a signal corresponding to the intensity of infrared rays detected by the sensor and a temperature at the location of the sensor. Provided is a sensor output processing method comprising a step of acquiring information about the above and controlling the lower the temperature of the place to shorten the integration time per unit time in the integration stage.

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。 The outline of the above invention does not list all the necessary features of the present invention. Sub-combinations of these feature groups can also be inventions.

本発明の一実施形態の赤外線検出装置10の概要を示す。The outline of the infrared detection apparatus 10 of one Embodiment of this invention is shown. 赤外線検出装置10の構成の一例を示す。An example of the configuration of the infrared detection device 10 is shown. 積分部110およびサンプルホールド部120の構成の一例を示す。An example of the configuration of the integrating unit 110 and the sample holding unit 120 is shown. 積分部110の出力信号波形の一例を示す。An example of the output signal waveform of the integrating unit 110 is shown. 温度に基づく積分時間の制御の一例を示す。An example of controlling the integration time based on temperature is shown. 温度に基づく積分時間の制御の他例を示す。Another example of temperature-based integration time control is shown. 積分時間、ノイズ、および消費電流の関係を示す。The relationship between integration time, noise, and current consumption is shown. 温度とセンサ出力信号の関係を示す。The relationship between temperature and sensor output signal is shown. ノイズと対象信号との関係を示す。The relationship between noise and the target signal is shown. 温度に基づく閾値の制御の一例を示す。An example of temperature-based threshold control is shown. 本発明の一実施形態の処理装置100におけるノイズ、出力、S/N比、および消費電流の一例を示す。An example of noise, output, S / N ratio, and current consumption in the processing apparatus 100 according to the embodiment of the present invention is shown. 比較例における赤外線検出装置11の構成の一例を示す。An example of the configuration of the infrared detection device 11 in the comparative example is shown. 比較例の処理装置200におけるノイズ、出力、S/N比、および消費電流の一例を示す。An example of noise, output, S / N ratio, and current consumption in the processing device 200 of the comparative example is shown. 本発明の一実施形態の赤外線検出装置10による処理内容の一例を示す。An example of the processing content by the infrared detection device 10 according to the embodiment of the present invention is shown.

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the inventions that fall within the scope of the claims. Also, not all combinations of features described in the embodiments are essential to the means of solving the invention.

図1は、本発明の一実施形態の赤外線検出装置10の概要を示す。赤外線検出装置10は、赤外線を検出する。赤外線検出装置10は、人体から出る赤外線を検出して、検出領域内に人体が存在するか否かを判定するための人感センサであってよい。 FIG. 1 shows an outline of the infrared detection device 10 according to the embodiment of the present invention. The infrared detection device 10 detects infrared rays. The infrared detection device 10 may be a motion sensor for detecting infrared rays emitted from the human body and determining whether or not the human body is present in the detection region.

赤外線検出装置10は、赤外線センサ20および処理装置100を備える。赤外線センサ20は、赤外線を検出するセンサである。処理装置100は、赤外線センサ20の出力を処理するセンサ出力処理装置である。処理装置100は、1つの半導体チップ上に形成された集積回路であってよい。赤外線センサ20と処理装置100とは、一つのパッケージに内蔵されてよい。本例の赤外線検出装置10は、表面実装型のパッケージの形態を採用しており、複数の外部端子12aから12fを有する。但し、赤外線検出装置10の構成は、この場合に限られない。赤外線センサ20と、処理装置100とは、それぞれ別のパッケージに内蔵されてもよい。 The infrared detection device 10 includes an infrared sensor 20 and a processing device 100. The infrared sensor 20 is a sensor that detects infrared rays. The processing device 100 is a sensor output processing device that processes the output of the infrared sensor 20. The processing device 100 may be an integrated circuit formed on one semiconductor chip. The infrared sensor 20 and the processing device 100 may be incorporated in one package. The infrared detection device 10 of this example adopts the form of a surface mount type package, and has a plurality of external terminals 12a to 12f. However, the configuration of the infrared detection device 10 is not limited to this case. The infrared sensor 20 and the processing device 100 may be built in different packages.

図2は、赤外線検出装置10の構成の一例を示す。赤外線センサ20はセンサ素子22を備える。センサ素子22はフォトダイオードまたはフォトトランジスタであってよい。本例では、センサ素子22は、フォトダイオードである。センサ素子22は、InSb等の化合物半導体で形成されてよい。赤外線センサ20は、赤外線の強度に応じた信号を生成する。具体的には、センサ素子22は、赤外線の強度に応じて光電流Iを生成する。センサ素子22の等価回路は、定電流源と抵抗とが並列に接続された回路として表されてよい。赤外線センサ20は、背景の温度と対象物の温度の差に起因して電流を流すように構成されてよい。 FIG. 2 shows an example of the configuration of the infrared detection device 10. The infrared sensor 20 includes a sensor element 22. The sensor element 22 may be a photodiode or a phototransistor. In this example, the sensor element 22 is a photodiode. The sensor element 22 may be formed of a compound semiconductor such as InSb. The infrared sensor 20 generates a signal according to the intensity of infrared rays. Specifically, the sensor element 22 generates a photocurrent I according to the intensity of infrared rays. The equivalent circuit of the sensor element 22 may be represented as a circuit in which a constant current source and a resistor are connected in parallel. The infrared sensor 20 may be configured to carry an electric current due to the difference between the temperature of the background and the temperature of the object.

本例の処理装置100は、積分部110、サンプルホールド部120、ADC部130、論理演算部140、温度測定部150、積分時間制御部160、および閾値制御部170を備える。また、処理装置100は、比較部180を備えていてもよい。但し、処理装置100が比較部180を備えておらず、図2に示されるとおり、比較部180が処理装置100の外部に設けられていてもよい。また、処理装置100自体が、赤外線センサ20を備えてよい。 The processing device 100 of this example includes an integration unit 110, a sample hold unit 120, an ADC unit 130, a logical operation unit 140, a temperature measurement unit 150, an integration time control unit 160, and a threshold control unit 170. Further, the processing device 100 may include a comparison unit 180. However, the processing device 100 does not include the comparison unit 180, and as shown in FIG. 2, the comparison unit 180 may be provided outside the processing device 100. Further, the processing device 100 itself may include an infrared sensor 20.

積分部110は、光電流Iを電圧に変換する電流電圧変換回路を有してよい。積分部110は、赤外線センサ20から出力される信号である光電流Iを積分する。積分部110は、データ更新期間内において、積分と積分値のリセットを複数回にわたって繰り返してよい。サンプルホールド部120は、積分部110によって得られた積分信号をサンプルホールドする。但し、サンプルホールド部120は、必須の構成要素ではなく、省略されてもよい。 The integrating unit 110 may have a current-voltage conversion circuit that converts the photocurrent I into a voltage. The integrating unit 110 integrates the photocurrent I, which is a signal output from the infrared sensor 20. The integration unit 110 may repeat the integration and the reset of the integrated value a plurality of times within the data update period. The sample hold unit 120 sample-holds the integration signal obtained by the integration unit 110. However, the sample hold unit 120 is not an essential component and may be omitted.

ADC部130は、アナログ信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換器である。ADC部130は、サンプルホールド部120によってサンプルホールドされた積分信号をデジタル信号に変換してよい。サンプルホールド部120が省略される場合には、ADC部130は、積分部110によって得られた積分信号をアナログデジタル変換する。 The ADC unit 130 is an analog-to-digital converter that converts an analog signal into a digital signal. The ADC unit 130 may convert the integrated signal sample-held by the sample-hold unit 120 into a digital signal. When the sample hold unit 120 is omitted, the ADC unit 130 converts the integrated signal obtained by the integrating unit 110 into analog-digital conversion.

ADC部130は、インクリメンタルΔΣ型ADコンバータであってよい。ΔΣ型ADコンバータは、アナログ信号を本来のサンプリング周波数より高い周波数で標本化する。ΔΣ型ADコンバータは、標本化された信号と、ADコンバータの出力信号をデジタルアナログ信号に変換した信号との間で差分をとり、差分を積分して、比較器により比較する。ADコンバータの出力信号は、デジタルフィルタにより処理される。 The ADC unit 130 may be an incremental delta-sigma type AD converter. The delta-sigma AD converter samples an analog signal at a frequency higher than the original sampling frequency. The delta-sigma AD converter takes a difference between the sampled signal and the signal obtained by converting the output signal of the AD converter into a digital analog signal, integrates the differences, and compares them with a comparator. The output signal of the AD converter is processed by a digital filter.

但し、ADC部130は、インクリメンタルΔΣ型ADコンバータに限られない。ADC部130は、逐次比較レジスタ(Successive Approximation Register)を備えるSAR型(逐次比較型)ADコンバータであってよい。あるいは、ADC部130は、フラッシュ型ADコンバータであってよい。論理演算部140は、信号処理論理回路であってよい。例えば、論理演算部140は上記のデジタルフィルタを含む。論理演算部140は、複数回にわたって取得された積分値をデジタル化したデータを用いて積分値の平均を算出する機能を有してよい。 However, the ADC unit 130 is not limited to the incremental ΔΣ type AD converter. The ADC unit 130 may be a SAR type (sequential comparison type) AD converter including a sequential comparison register (Successive Approximation Register). Alternatively, the ADC unit 130 may be a flash type AD converter. The logical operation unit 140 may be a signal processing logic circuit. For example, the logical operation unit 140 includes the above digital filter. The logical operation unit 140 may have a function of calculating the average of the integrated values by using the data obtained by digitizing the integrated values acquired a plurality of times.

温度測定部150は、赤外線センサ20の場所における温度を測定する。温度測定部150は、例えば、測温抵抗体、サーミスタ、熱電対、またはIC温度センサである。温度測定部150は、温度に関係する情報として物理量を測定するものであってよい。測温抵抗体およびサーミスタは、温度に関係して変化する抵抗値を測定する。熱電対は、温度に関係して変化する熱起電力を測定する。温度測定部150は、センサ素子22に隣接して配置されてよい。 The temperature measuring unit 150 measures the temperature at the location of the infrared sensor 20. The temperature measuring unit 150 is, for example, a resistance temperature detector, a thermistor, a thermocouple, or an IC temperature sensor. The temperature measuring unit 150 may measure a physical quantity as information related to temperature. Resistance temperature detectors and thermistors measure resistance values that change with temperature. Thermocouples measure thermoelectromotive forces that change with temperature. The temperature measuring unit 150 may be arranged adjacent to the sensor element 22.

本例では、処理装置100が温度測定部150を内蔵している。但し、温度測定部150は、処理装置100の外部に設けられてもよい。この場合には、処理装置100は、外部の温度測定部150から、赤外線センサ20の場所における温度についての情報を取得する。 In this example, the processing device 100 has a built-in temperature measuring unit 150. However, the temperature measuring unit 150 may be provided outside the processing device 100. In this case, the processing device 100 acquires information about the temperature at the location of the infrared sensor 20 from the external temperature measuring unit 150.

積分時間制御部160は、赤外線センサ20の場所における温度についての情報を取得する。積分時間制御部160は、取得された温度についての情報に基づいて積分部110における積分時間を制御する。積分時間は、積分部110が積分処理を実行している動作時間であってよい。積分時間制御部160は、温度測定部150から温度についての情報を取得してよい。積分時間制御部160は、赤外線センサ20の場所の温度が低いほど積分部110による単位時間あたりの積分時間を短くするように積分部110を制御する。積分部110が単位時間あたり複数回にわたって信号の積分と積分値のリセットを繰り返す場合には、単位時間あたりの積分時間は、複数回の積分の区間を合計した時間を意味してよい。積分時間制御部160は、制御論理回路またはマイクロコンピュータ等により実現されてよい。 The integration time control unit 160 acquires information about the temperature at the location of the infrared sensor 20. The integration time control unit 160 controls the integration time in the integration unit 110 based on the acquired information about the temperature. The integration time may be the operating time during which the integration unit 110 is executing the integration process. The integration time control unit 160 may acquire information about the temperature from the temperature measurement unit 150. The integration time control unit 160 controls the integration unit 110 so that the lower the temperature at the location of the infrared sensor 20, the shorter the integration time per unit time by the integration unit 110. When the integrating unit 110 repeatedly integrates the signal and resets the integrated value a plurality of times per unit time, the integration time per unit time may mean the total time of the intervals of the plurality of integrations. The integration time control unit 160 may be realized by a control logic circuit, a microcomputer, or the like.

比較部180は、対象信号と閾値とを比較する。対象信号は、積分部110からの出力から得られる信号である。本例では、対象信号は、積分部110から出力される積分信号がサンプルホールド部120およびADC部130を経て変換されたデジタル信号である。また、積分部110が、予め定められたデータ更新期間内において、複数回にわたって、赤外線の強度に応じた信号に対する積分と積分値のリセットを繰り返す場合には、対象信号は、複数回の積分信号をデジタル化した信号の平均であってもよい。但し、対象信号は、これらの場合に限られない。対象信号は、積分部110による出力である積分信号から得られる信号であればよい。比較部180は、対象信号が閾値以上の場合に、検出領域内に人体が存在すると判定してよい。 The comparison unit 180 compares the target signal with the threshold value. The target signal is a signal obtained from the output from the integrating unit 110. In this example, the target signal is a digital signal obtained by converting the integrated signal output from the integrating unit 110 through the sample hold unit 120 and the ADC unit 130. Further, when the integrating unit 110 repeatedly integrates the signal according to the intensity of infrared rays and resets the integrated value a plurality of times within a predetermined data update period, the target signal is a plurality of integrated signals. May be the average of the digitized signals. However, the target signal is not limited to these cases. The target signal may be a signal obtained from the integration signal that is the output of the integration unit 110. The comparison unit 180 may determine that the human body exists in the detection region when the target signal is equal to or greater than the threshold value.

閾値制御部170は、赤外線センサ20の場所における温度についての情報を取得して、取得された情報に基づいて比較部180に入力される閾値を制御する。閾値は、検出領域内に人体が存在するか否かを判定するための人感閾値であってよい。閾値制御部170は、温度測定部150から温度についての情報を取得してよい。閾値制御部170は、赤外線センサ20の場所の温度が低いほど閾値を高くするように制御してよい。温度に応じて制御された閾値の電圧は、比較部180の入力端に入力される。閾値制御部170は、制御論理回路またはマイクロコンピュータ等により実現されてよい。 The threshold control unit 170 acquires information about the temperature at the location of the infrared sensor 20 and controls the threshold value input to the comparison unit 180 based on the acquired information. The threshold value may be a human sensation threshold value for determining whether or not a human body exists in the detection region. The threshold control unit 170 may acquire information about the temperature from the temperature measurement unit 150. The threshold value control unit 170 may control the threshold value to be higher as the temperature at the location of the infrared sensor 20 is lower. The threshold voltage controlled according to the temperature is input to the input end of the comparison unit 180. The threshold control unit 170 may be realized by a control logic circuit, a microcomputer, or the like.

図3は、積分部110およびサンプルホールド部120の構成の一例を示す。本例の積分部110は、オペアンプ112、コンデンサ113、コンデンサ114、および入力端子115を備える。オペアンプ112の入力端と出力端の間にはコンデンサ113およびコンデンサ114が電気的に接続されてよい。オペアンプ112の入力端には、赤外線センサ20のセンサ素子22の両端が電気的に接続されてよい。センサ素子22の両端とオペアンプ112の入力端には、さらに抵抗が接続されてもよい。本例のオペアンプ112およびコンデンサ113、114は、トランスインピーダンスアンプとして機能する。 FIG. 3 shows an example of the configuration of the integrating unit 110 and the sample holding unit 120. The integrating unit 110 of this example includes an operational amplifier 112, a capacitor 113, a capacitor 114, and an input terminal 115. A capacitor 113 and a capacitor 114 may be electrically connected between the input end and the output end of the operational amplifier 112. Both ends of the sensor element 22 of the infrared sensor 20 may be electrically connected to the input end of the operational amplifier 112. Further resistors may be connected to both ends of the sensor element 22 and the input end of the operational amplifier 112. The operational amplifier 112 and the capacitors 113 and 114 of this example function as a transimpedance amplifier.

オペアンプ112の入力端と出力端の間には、コンデンサ113(あるいはコンデンサ114)に並列して、積分のリセット用のスイッチが設けられてよい。積分のリセット用のスイッチは、積分時間制御部160の指令を受けると閉状態となり積分値をリセットする。具体的には、リセット用のスイッチは、コンデンサ113、114に蓄積された電荷を放電する。 A switch for resetting the integral may be provided between the input end and the output end of the operational amplifier 112 in parallel with the capacitor 113 (or the capacitor 114). The switch for resetting the integration is closed when the command of the integration time control unit 160 is received, and the integration value is reset. Specifically, the reset switch discharges the electric charge accumulated in the capacitors 113 and 114.

本例のサンプルホールド部120は、オペアンプ122、コンデンサ123、124、第1スイッチ125、接地用コンデンサ126、および第2スイッチ127を備える。オペアンプ122の入力端と出力端の間には、コンデンサ123およびコンデンサ124が電気的に接続されてよい。本例では、オペアンプ122の入力端には、第1スイッチ125および第2スイッチ127が直列に接続されている。第1スイッチ125と第2スイッチ127との接続点は、接地用コンデンサ126を介して接地されてよい。 The sample hold unit 120 of this example includes an operational amplifier 122, capacitors 123 and 124, a first switch 125, a grounding capacitor 126, and a second switch 127. A capacitor 123 and a capacitor 124 may be electrically connected between the input end and the output end of the operational amplifier 122. In this example, the first switch 125 and the second switch 127 are connected in series to the input end of the operational amplifier 122. The connection point between the first switch 125 and the second switch 127 may be grounded via the grounding capacitor 126.

サンプリング動作のときには、第1スイッチ125が閉状態となり、コンデンサ123、124に充電がされる。ホールド動作のときには、第1スイッチ125が開状態となる。これにより積分部110の積分信号の変動によらず、充電された電圧が維持される。ADC部130は、サンプルホールド部120によってサンプルホールドされた積分信号をデジタル信号に変換してよい。以上のように説明した積分部110およびサンプルホールド部120の構成は一例であって、他の構成が採用されもよい。 During the sampling operation, the first switch 125 is closed and the capacitors 123 and 124 are charged. During the hold operation, the first switch 125 is in the open state. As a result, the charged voltage is maintained regardless of the fluctuation of the integrated signal of the integrating unit 110. The ADC unit 130 may convert the integrated signal sample-held by the sample-hold unit 120 into a digital signal. The configuration of the integrating unit 110 and the sample holding unit 120 described above is an example, and other configurations may be adopted.

図4は、積分部110の出力電圧波形の一例を示す。縦軸は、電圧Vを示し、横軸は時間を示す。電圧が積分値に対応する。図4に示されるように、本例の処理装置100は、チョッパ動作を実行している。但し、処理装置100は、チョッパ動作を実行するものに限られない。積分部110は、積分時間制御部160からの指令による制御を受けて、積分区間での積分と、積分値のリセットとを複数回にわたって繰り返す。 FIG. 4 shows an example of the output voltage waveform of the integrating unit 110. The vertical axis represents voltage V and the horizontal axis represents time. The voltage corresponds to the integrated value. As shown in FIG. 4, the processing device 100 of this example executes a chopper operation. However, the processing device 100 is not limited to the one that executes the chopper operation. The integration unit 110 is controlled by a command from the integration time control unit 160, and repeats integration in the integration interval and resetting of the integration value a plurality of times.

積分区間では、積分信号31が時間の一次関数として変化する。そしてリセット動作によって電圧がリセットされる。積分信号31の頂点の電圧値32は、サンプルホールド部120によってサンプルホールドされてよい。サンプルホールド部120およびADC部130は、積分部110の出力である積分信号31が頂点付近にある時間において動作してよい。 In the integration interval, the integration signal 31 changes as a linear function of time. Then, the voltage is reset by the reset operation. The voltage value 32 at the apex of the integration signal 31 may be sample-held by the sample-hold unit 120. The sample hold unit 120 and the ADC unit 130 may operate at a time when the integration signal 31 which is the output of the integration unit 110 is near the apex.

以上のように構成される本例のセンサ出力処理装置100は取得された温度についての情報に基づいて積分部110における積分時間を制御する。図5は、温度に基づく積分時間の制御の一例を示す。積分部110が積分動作を実行しているときには、ADC部130は、停止(パワーオフ)してよい。一方、ADC部130が積分信号31をAD変換するときには、積分部110はリセット中である。 The sensor output processing device 100 of this example configured as described above controls the integration time in the integration unit 110 based on the acquired information about the temperature. FIG. 5 shows an example of controlling the integration time based on temperature. When the integrating unit 110 is executing the integrating operation, the ADC unit 130 may be stopped (powered off). On the other hand, when the ADC unit 130 AD-converts the integration signal 31, the integration unit 110 is being reset.

図5に示される例ではデータ更新期間が100m秒である。1回あたりの積分動作およびAD変換の動作の時間は、1m秒以下の時間に定められてよい。本例では、データ更新期間において、積分部110は、積分と積分値のリセットとを定められた回数にわたって繰り返す。積分時間制御部160は、赤外線センサ20の場所の温度が低いほど、データ更新期間あたりの積分と積分の値のリセットとを繰り返す回数が少なくなるように制御する。一回あたりの積分区間は同じ時間であるので、繰返し回数が少なくなると、単位時間(たとえばデータ更新期間)あたりの複数回の積分の区間を合計した積分時間が短くなる。 In the example shown in FIG. 5, the data update period is 100 msec. The time for each integration operation and AD conversion operation may be set to a time of 1 msec or less. In this example, during the data update period, the integrating unit 110 repeats the integration and the resetting of the integrated value a predetermined number of times. The integration time control unit 160 controls so that the lower the temperature of the location of the infrared sensor 20, the smaller the number of times of repeating the integration and the reset of the integrated value per data update period. Since the integration interval for each time is the same, as the number of repetitions decreases, the integration time, which is the sum of the intervals for a plurality of integrations per unit time (for example, the data update period), becomes shorter.

図5に示される例では、赤外線センサ20の場所の温度が30℃以上の高温である場合には、積分と積分値のリセットとの繰返し回数がN回である。積分時間制御部160は、赤外線センサ20の場所の温度が低くなるにつれて、繰返し回数を少なくする。この結果、赤外線センサ20の場所の温度が低くなるにつれて、積分部110が動作を休止する時間を長くすることができる。したがって、積分時間制御部160は、積分部110における消費電流を軽減することができる。 In the example shown in FIG. 5, when the temperature at the location of the infrared sensor 20 is as high as 30 ° C. or higher, the number of repetitions of integration and resetting of the integrated value is N times. The integration time control unit 160 reduces the number of repetitions as the temperature at the location of the infrared sensor 20 decreases. As a result, as the temperature at the location of the infrared sensor 20 decreases, the time during which the integrating unit 110 pauses can be lengthened. Therefore, the integration time control unit 160 can reduce the current consumption in the integration unit 110.

図5では、データ更新期間の最後の期間において、休止時間をまとめて表示している。但し、積分時間制御部160による制御は、この場合に限られず、積分と積分値のリセットを繰り返す各回において休止時間を設けてもよい。 In FIG. 5, the rest time is collectively displayed in the final period of the data update period. However, the control by the integration time control unit 160 is not limited to this case, and a pause time may be provided each time the integration and the reset of the integrated value are repeated.

図6は、温度に基づく積分時間の制御の他例を示す。本例では、赤外線センサ20の場所の温度が低いほど、一回あたりの積分区間の時間が短くなる。データ更新期間あたりの積分と積分の値のリセットとを繰り返す回数は変化しない。但し、積分区間の時間が短くなるので、積分信号31の頂点の電圧値32が小さくなる。したがって、比較部180において用いられる閾値を、積分区間の時間の短縮に連動して小さくする必要がある。積分区間の時間と閾値との関係は、ルックアップテーブルまたは換算式として記憶部に予め記憶してよい。閾値制御部170はルックアップテーブル等を参照して、積分区間の時間の短縮に連動して閾値が小さくなるように閾値を決定してよい。あるいは、積分区間の時間の短縮に連動して閾値が小さくなるように閾値を決定する代わりに、最終出力ゲインが一定になるように論理演算部140において、積分区間の時間の短縮に連動して信号を増幅してもよい。 FIG. 6 shows another example of controlling the integration time based on temperature. In this example, the lower the temperature at the location of the infrared sensor 20, the shorter the time of the integration interval per integration. The number of times the integration and the reset of the integration value are repeated per data update period does not change. However, since the time of the integration interval is shortened, the voltage value 32 at the apex of the integration signal 31 becomes smaller. Therefore, it is necessary to reduce the threshold value used in the comparison unit 180 in conjunction with the shortening of the integration interval time. The relationship between the time of the integration interval and the threshold value may be stored in advance in the storage unit as a lookup table or a conversion formula. The threshold value control unit 170 may determine the threshold value by referring to a look-up table or the like so that the threshold value becomes smaller in conjunction with the shortening of the integration interval time. Alternatively, instead of determining the threshold value so that the threshold value becomes smaller in conjunction with the shortening of the integration interval time, the logical operation unit 140 in the logical operation unit 140 interlocks with the shortening of the integration interval time so that the final output gain becomes constant. The signal may be amplified.

図6に示される制御によっても、温度が低くなるにつれて単位時間(たとえばデータ更新期間)あたりの複数回の積分の区間を合計した積分時間を短縮することができる。積分時間が短縮されると、積分部110が動作を休止する時間を長くすることができる。したがって、積分部110における消費電流を軽減することができる。 The control shown in FIG. 6 can also shorten the integration time, which is the sum of the intervals of a plurality of integrations per unit time (for example, a data update period) as the temperature decreases. When the integration time is shortened, the time during which the integration unit 110 pauses can be lengthened. Therefore, the current consumption in the integrating unit 110 can be reduced.

図7は、積分時間、ノイズ、および消費電流の関係を示す。図7の横軸は、単位時間あたりの複数回の積分の区間を合計した積分時間を示す。本例におけるノイズは、周波数依存のないノイズである。ノイズは、サーマルノイズ(熱雑音)等であってよい。ノイズは、積分時間の正の平方根に反比例する。消費電流は、積分時間に比例する。積分時間が長くなるにしたがって、ノイズが小さくなる一方、消費電流は大きくなる。積分時間が短くなるにしたがって、ノイズは大きくなる一方、消費電流は小さくなる。したがって、消費電流とノイズとはトレードオフの関係になる。 FIG. 7 shows the relationship between integration time, noise, and current consumption. The horizontal axis of FIG. 7 indicates the integration time, which is the sum of the intervals of a plurality of integrations per unit time. The noise in this example is frequency-independent noise. The noise may be thermal noise (thermal noise) or the like. Noise is inversely proportional to the positive square root of the integration time. The current consumption is proportional to the integration time. As the integration time increases, the noise decreases while the current consumption increases. As the integration time becomes shorter, the noise increases while the current consumption decreases. Therefore, there is a trade-off between current consumption and noise.

赤外線センサ20の出力信号がノイズに埋もれると、赤外線検出装置10は、検出領域内における人体を検出することができない。すなわち、信号雑音比(S/N比:信号(S)/ノイズ(N))が小さくなると、赤外線検出装置10は、検出領域内における人体を検出することができない。したがって、処理装置100は、ノイズを、赤外線センサ20の出力と区別可能なレベルに抑える必要がある。具体的には、本例の処理装置100は、積分時間を長くしてノイズを小さくする。赤外線センサ20の出力信号が大きくなると、必ずしも積分時間を長くしなくても所望の信号雑音比の条件を満足する。 When the output signal of the infrared sensor 20 is buried in noise, the infrared detection device 10 cannot detect the human body in the detection region. That is, when the signal-to-noise ratio (S / N ratio: signal (S) / noise (N)) becomes small, the infrared detection device 10 cannot detect the human body in the detection region. Therefore, the processing device 100 needs to suppress the noise to a level that can be distinguished from the output of the infrared sensor 20. Specifically, the processing device 100 of this example lengthens the integration time to reduce noise. When the output signal of the infrared sensor 20 becomes large, the condition of a desired signal-to-noise ratio is satisfied without necessarily increasing the integration time.

赤外線センサ20の出力信号が大きくなるほど、許容されるノイズのスペック(ノイズ仕様)を大きくすることができる。許容されるノイズ仕様をNspecとし、予め定められた積分区間(積分時間)を1回実行した場合のノイズをN1とすると、フリッカノイズが無視できる場合またはチョッパ動作等により、フリッカノイズの周波数依存性を無視できる場合、ノイズ仕様Nspecを満たすために必要最低限の積分回数numは、以下の式で与えられる。本例では、N1は温度によらずに一定であると仮定する。 As the output signal of the infrared sensor 20 becomes larger, the permissible noise specifications (noise specifications) can be increased. If the allowable noise specification is Nspec and the noise when the predetermined integration interval (integration time) is executed once is N1, the frequency dependence of the flicker noise due to the case where the flicker noise can be ignored or the chopper operation or the like. If can be ignored, the minimum number of integrations required to satisfy the noise specification Nspec is given by the following equation. In this example, it is assumed that N1 is constant regardless of temperature.

Figure 0006921591
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図8は、温度とセンサ出力信号の関係を示す。横軸は、赤外線センサ20の場所の温度を示す。縦軸は、赤外線センサ20の出力信号を示す。図8は、人体からの赤外線を検出する場合を示している。赤外線センサ20は、赤外線センサ20自体の温度と検出対象物の温度差が大きいほど、出力信号が大きくなる。対象物が人体などの恒温動物である場合には、対象物の温度は、場所の温度への依存が他の対象物に比べて小さい。 FIG. 8 shows the relationship between the temperature and the sensor output signal. The horizontal axis indicates the temperature at the location of the infrared sensor 20. The vertical axis shows the output signal of the infrared sensor 20. FIG. 8 shows a case where infrared rays from the human body are detected. In the infrared sensor 20, the larger the temperature difference between the temperature of the infrared sensor 20 itself and the temperature of the object to be detected, the larger the output signal. When the object is a homeothermic animal such as the human body, the temperature of the object is less dependent on the temperature of the place than other objects.

一方、赤外線センサ20の温度は、赤外線センサ20の場所の温度と同じ温度となる。したがって、気温が高くなり人体の温度に近づくほど赤外線センサ20からの出力信号(S)が小さくなる。人感センサとして使用する場合における赤外線センサ20の使用想定温度(推奨温度)は、0℃以上35℃以下であってよい。 On the other hand, the temperature of the infrared sensor 20 is the same as the temperature of the place of the infrared sensor 20. Therefore, the output signal (S) from the infrared sensor 20 becomes smaller as the air temperature rises and approaches the temperature of the human body. The assumed operating temperature (recommended temperature) of the infrared sensor 20 when used as a motion sensor may be 0 ° C. or higher and 35 ° C. or lower.

赤外線センサ20の場所の温度が低くなるにしたがって、赤外線センサ20の出力信号(S)が大きくなるため、許容されるノイズ仕様Nspecを大きくすることができる。温度とノイズ仕様Nspecは、比例関係を有してよい。上記の数1において、ノイズ仕様Nspecが大きくなるにつれて、ノイズ仕様Nspecを満たすために必要最低限の積分回数num、すなわち、データ更新期間あたりの積分と積分値のリセットとの繰返し回数を少なくすることができる。したがって、積分時間制御部160は、赤外線センサ20の場所の温度が低いほど、積分部110による単位時間(たとえばデータ更新期間)あたりの複数回の積分の区間を合計した積分時間を短くするように制御する。図7において説明したとおり、積分時間が短くなるにつれて、積分部110の消費電流を小さくすることができる。 As the temperature at the location of the infrared sensor 20 decreases, the output signal (S) of the infrared sensor 20 increases, so that the permissible noise specification Nspec can be increased. The temperature and the noise specification Nspec may have a proportional relationship. In the above equation 1, as the noise specification Nspec increases, the minimum number of integrations required to satisfy the noise specification Nspec, that is, the number of repetitions of the integration and the reset of the integrated value per data update period should be reduced. Can be done. Therefore, the integration time control unit 160 shortens the integration time, which is the sum of the intervals of a plurality of integrations per unit time (for example, the data update period) by the integration unit 110, as the temperature at the location of the infrared sensor 20 becomes lower. Control. As described with reference to FIG. 7, as the integration time becomes shorter, the current consumption of the integration unit 110 can be reduced.

本例によれば、赤外線センサ20の場所の温度が低くなるにしたがって、ノイズが大きくなることを許容する。ノイズが大きくなることを許容することで消費電流の削減が図られる。赤外線センサ20の場所の温度が低くなった場合に、ノイズが大きくなっても、赤外線センサ20の出力信号(S)も大きくなることから、S/N比を予め定められた範囲に維持することができる。 According to this example, it is allowed that the noise increases as the temperature at the location of the infrared sensor 20 decreases. The current consumption can be reduced by allowing the noise to increase. When the temperature of the place of the infrared sensor 20 becomes low, even if the noise becomes large, the output signal (S) of the infrared sensor 20 also becomes large. Therefore, the S / N ratio should be maintained within a predetermined range. Can be done.

図9は、ノイズと対象信号の関係を示す。対象信号は、積分部110からの出力から得られる信号である。図9は、検出領域に人体が存在しない非検知状態から人体が存在する検知状態に変化するときの対象信号を示している。上述したとおり、赤外線センサ20の場所の温度が低くなるにつれて、本例の赤外線センサ20の特性に起因して赤外線センサ20の出力信号(S)が大きくなり、対象信号も大きくなる。さらに、本例では、積分時間制御部160が、赤外線センサ20の場所の温度が低くなるにしたがって、積分時間が短くなるように制御する。したがって、本例の処理装置100は、温度が低くなるにしたがって、ノイズが大きくなることを許容する。 FIG. 9 shows the relationship between noise and the target signal. The target signal is a signal obtained from the output from the integrating unit 110. FIG. 9 shows a target signal when changing from a non-detection state in which the human body does not exist in the detection region to a detection state in which the human body exists. As described above, as the temperature at the location of the infrared sensor 20 decreases, the output signal (S) of the infrared sensor 20 increases due to the characteristics of the infrared sensor 20 of this example, and the target signal also increases. Further, in this example, the integration time control unit 160 controls so that the integration time becomes shorter as the temperature at the location of the infrared sensor 20 becomes lower. Therefore, the processing device 100 of this example allows the noise to increase as the temperature decreases.

本例の処理装置100は、温度が低くなるにしたがって、ノイズが大きくなることを許容することに起因する誤検知の発生を未然に防止する。検出領域内に人体が存在しないのにもかかわらず、対象信号が閾値を超える場合に誤検知が生じ得る。この点、本例の閾値制御部170は、誤検知を防ぐために、赤外線センサ20の場所における温度が低いほど閾値を高くするように制御する。 The processing device 100 of this example prevents the occurrence of false positives due to allowing the noise to increase as the temperature decreases. False positives can occur when the target signal exceeds a threshold even though there is no human body in the detection area. In this respect, the threshold value control unit 170 of this example controls so that the lower the temperature at the location of the infrared sensor 20, the higher the threshold value, in order to prevent erroneous detection.

図10は、温度に基づく閾値の制御の一例を示す。赤外線センサ20の場所の温度によらず一定の閾値が用いられると、温度が低くなった場合に、検出領域内に人体が存在しないのにもかかわらず、対象信号が閾値を超える可能性がある。一方、本例の処理装置100において、閾値制御部170は、赤外線センサ20の場所の温度が低いほど閾値を高くするように制御する。これにより、温度が低くなるにしたがってノイズが大きくなることに起因する影響を軽減することができる。また、温度が低くなるにしたがって、対象信号も大きくなるので、閾値を高くしても十分に人体の検知が可能である。 FIG. 10 shows an example of temperature-based threshold control. If a constant threshold is used regardless of the temperature at the location of the infrared sensor 20, the target signal may exceed the threshold when the temperature drops, even though there is no human body in the detection area. .. On the other hand, in the processing device 100 of this example, the threshold value control unit 170 controls so that the lower the temperature at the location of the infrared sensor 20, the higher the threshold value. As a result, it is possible to reduce the influence caused by the increase in noise as the temperature decreases. Further, as the temperature decreases, the target signal also increases, so that the human body can be sufficiently detected even if the threshold value is increased.

図11は、本発明の一実施形態の処理装置100におけるノイズ(N)、出力(S)、S/N比、および消費電流の一例を示す。本例では、図11の左上欄に示されるとおり、赤外線センサ20の場所の温度が低くなるにしたがって、赤外線センサ20の出力信号(S)が大きくなる。図11の右上欄に示されるとおり、赤外線センサ20の場所の温度が低くなるにしたがって、赤外線センサ20の出力信号(S)が大きくなるため、積分時間制御部160は、ノイズが大きくなることを許容する。本発明の一実施形態の処理装置100では、必ずしも最終出力ゲインを変える必要はない。 FIG. 11 shows an example of noise (N), output (S), S / N ratio, and current consumption in the processing apparatus 100 according to the embodiment of the present invention. In this example, as shown in the upper left column of FIG. 11, the output signal (S) of the infrared sensor 20 increases as the temperature at the location of the infrared sensor 20 decreases. As shown in the upper right column of FIG. 11, as the temperature at the location of the infrared sensor 20 decreases, the output signal (S) of the infrared sensor 20 increases, so that the integration time control unit 160 increases noise. Tolerate. In the processing apparatus 100 according to the embodiment of the present invention, it is not always necessary to change the final output gain.

積分時間制御部160は、赤外線センサ20の場所の温度が低いほど、積分時間が短くなるように制御する。積分時間が短くなるとノイズが大きくなる。積分時間制御部160は、S/N比が予め定められた範囲内に収まるようにノイズを抑えてよい。例えば、積分時間制御部160は、S/N比が一定となるように積分時間を制御する。積分時間制御部160が、赤外線センサ20の場所の温度が低くなるほど積分時間を短くするように制御するので、積分部110での消費電流が少なくなる。 The integration time control unit 160 controls so that the lower the temperature at the location of the infrared sensor 20, the shorter the integration time. The shorter the integration time, the larger the noise. The integration time control unit 160 may suppress noise so that the S / N ratio falls within a predetermined range. For example, the integration time control unit 160 controls the integration time so that the S / N ratio becomes constant. Since the integration time control unit 160 controls so that the integration time becomes shorter as the temperature at the location of the infrared sensor 20 becomes lower, the current consumption in the integration unit 110 decreases.

図12は、比較例における赤外線検出装置11の構成の一例を示す。赤外線検出装置11は、赤外線センサ20および処理装置200を備える。処理装置200は、赤外線センサ20の出力を処理するセンサ出力処理装置である。処理装置200は、積分部210、サンプルホールド部220、ADC部230、論理演算部240、積分時間制御部260、および閾値制御部270を備えてよい。処理装置200においては、赤外線センサ20の場所の温度に応じて積分部210の積分時間が変化しない。また、赤外線センサ20の場所の温度に応じて閾値が変化しない。以上の点を除いて、比較例の処理装置200は、上記の実施形態の処理装置100と同様である。したがって、繰り返しの説明を省略する。 FIG. 12 shows an example of the configuration of the infrared detection device 11 in the comparative example. The infrared detection device 11 includes an infrared sensor 20 and a processing device 200. The processing device 200 is a sensor output processing device that processes the output of the infrared sensor 20. The processing device 200 may include an integration unit 210, a sample hold unit 220, an ADC unit 230, a logical operation unit 240, an integration time control unit 260, and a threshold control unit 270. In the processing device 200, the integration time of the integration unit 210 does not change depending on the temperature at the location of the infrared sensor 20. Further, the threshold value does not change according to the temperature of the location of the infrared sensor 20. Except for the above points, the processing device 200 of the comparative example is the same as the processing device 100 of the above embodiment. Therefore, the repetitive description will be omitted.

図13は、比較例の処理装置200におけるノイズ(N)、出力(S)、S/N比、および消費電流の一例を示す。図13の左上欄に示されるとおり、赤外線センサ20の場所の温度が低くなるにしたがって、赤外線センサ20の出力信号(S)が大きくなる。しかしながら、比較例において積分時間制御部260は、赤外線センサ20の場所の温度に応じて積分時間を変化させない。積分時間が変化しないため、温度が低くなってもノイズは大きくならない。すなわち、積分時間制御部260は、赤外線センサ20の場所の温度が低くなるにしたがって、ノイズが大きくなることを許容しない。 FIG. 13 shows an example of noise (N), output (S), S / N ratio, and current consumption in the processing device 200 of the comparative example. As shown in the upper left column of FIG. 13, the output signal (S) of the infrared sensor 20 increases as the temperature at the location of the infrared sensor 20 decreases. However, in the comparative example, the integration time control unit 260 does not change the integration time according to the temperature at the location of the infrared sensor 20. Since the integration time does not change, the noise does not increase even when the temperature decreases. That is, the integration time control unit 260 does not allow the noise to increase as the temperature at the location of the infrared sensor 20 decreases.

Figure 0006921591
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比較例の処理装置200においては、上記の式1において、許容されるノイズのスペック(ノイズ仕様)Nspecが、特定の温度のときの赤外線センサ20の出力信号(S)から決定されている。例えば、30℃のときに人体を検知した場合の赤外線センサ20の出力信号によって一律にノイズ仕様Nspecが決定されている。比較例の処理装置200は、温度に応じてノイズ仕様Nspecを変化させない。処理装置200は、温度が低くなって、赤外線センサ20の出力である信号(S)が大きくなっても、積分時間を短くせずにノイズを一定に保つ。したがって、温度が低くなるにつれて、S/N比が高くなる。しかしながら、温度が低くなっても、積分時間を短くしないため、消費電流は軽減されない。 In the processing device 200 of the comparative example, in the above equation 1, the permissible noise spec (noise specification) Nspec is determined from the output signal (S) of the infrared sensor 20 at a specific temperature. For example, the noise specification Nspec is uniformly determined by the output signal of the infrared sensor 20 when the human body is detected at 30 ° C. The processing device 200 of the comparative example does not change the noise specification Nspec according to the temperature. The processing device 200 keeps the noise constant without shortening the integration time even if the temperature becomes low and the signal (S) which is the output of the infrared sensor 20 becomes large. Therefore, as the temperature decreases, the S / N ratio increases. However, even if the temperature is lowered, the current consumption is not reduced because the integration time is not shortened.

本発明の一実施形態の処理装置100は、比較例の処理装置200と異なり、赤外線センサ20が検出した赤外線の強度に応じた信号を積分する積分時間を温度に応じて変動させる。したがって、比較例の処理装置200のように、温度30℃における赤外線センサ20の出力である信号に基づいて積分時間を決定した上で温度に応じて積分時間を変動させない構成に比べて、赤外線センサ20の場所の温度が低くなるにつれて消費電流の軽減効果が得られる。特に、赤外線検出装置10の使用される頻度が高い温度領域において、消費電流が軽減される。 Unlike the processing device 200 of the comparative example, the processing device 100 of the embodiment of the present invention varies the integration time for integrating the signal corresponding to the intensity of infrared rays detected by the infrared sensor 20 according to the temperature. Therefore, as compared with the processing device 200 of the comparative example, the infrared sensor is compared with a configuration in which the integration time is determined based on the signal output of the infrared sensor 20 at a temperature of 30 ° C. and the integration time is not changed according to the temperature. As the temperature of the 20 places becomes lower, the effect of reducing the current consumption can be obtained. In particular, the current consumption is reduced in the temperature region where the infrared detection device 10 is frequently used.

本発明の一実施形態の処理装置100によれば、S/N比は、予め定められた範囲に維持される。また、人感センサに応用した場合であっても、閾値制御部170が、赤外線センサ20の場所の温度が低いほど閾値を高くするように制御するので、誤検知の頻度を減らすことができる。 According to the processing apparatus 100 of one embodiment of the present invention, the S / N ratio is maintained within a predetermined range. Further, even when applied to a motion sensor, the threshold control unit 170 controls so that the lower the temperature at the location of the infrared sensor 20, the higher the threshold value, so that the frequency of false detections can be reduced.

図14は、本発明の一実施形態の赤外線検出装置10による処理内容の一例を示す。図14は、赤外線を検出するセンサの出力を処理するセンサ出力処理方法を説明する。赤外線センサ20が、赤外線を検出する。赤外線の強度に応じて光電流Iを生成する(ステップS101)。赤外線センサ20は、背景の温度と対象物の温度の差に起因して電流を流すように構成されてよい。 FIG. 14 shows an example of processing contents by the infrared detection device 10 according to the embodiment of the present invention. FIG. 14 describes a sensor output processing method for processing the output of a sensor that detects infrared rays. The infrared sensor 20 detects infrared rays. A photocurrent I is generated according to the intensity of infrared rays (step S101). The infrared sensor 20 may be configured to carry an electric current due to the difference between the temperature of the background and the temperature of the object.

積分時間制御部160は、積分部110における繰返し回数の初期値を取得する(ステップS102)。繰返し回数は、データ更新期間において積分と積分値のリセットとを繰り返す数である。繰返し回数の初期値は、メモリ等の記憶部に予め記憶されていてもよい。また、積分時間制御部160は、赤外線センサ20の場所の温度についての情報に基づいて、繰返し回数の初期値について決定してもよい。 The integration time control unit 160 acquires an initial value of the number of repetitions in the integration unit 110 (step S102). The number of repetitions is the number of repetitions of integration and reset of the integrated value during the data update period. The initial value of the number of repetitions may be stored in advance in a storage unit such as a memory. Further, the integration time control unit 160 may determine the initial value of the number of repetitions based on the information about the temperature at the location of the infrared sensor 20.

閾値制御部170は、比較部180に入力される閾値の初期値を取得する(ステップS103)。閾値の初期値は、メモリ等の記憶部に予め記憶されていてもよい。また、閾値制御部170は、赤外線センサ20の場所の温度の情報に基づいて閾値の初期値を決定してよい。ステップS102とステップS103の順序は、この場合に限定されない。ステップS102とステップS103の処理は、並行して実行されてもよい。 The threshold control unit 170 acquires the initial value of the threshold value input to the comparison unit 180 (step S103). The initial value of the threshold value may be stored in advance in a storage unit such as a memory. Further, the threshold value control unit 170 may determine the initial value of the threshold value based on the temperature information of the location of the infrared sensor 20. The order of steps S102 and S103 is not limited to this case. The processes of step S102 and step S103 may be executed in parallel.

積分部110は、赤外線センサ20から出力される信号である光電流Iを積分する(ステップS104)。ステップS104は、赤外線センサ20が検出した赤外線の強度に応じた信号を積分する積分段階に相当する。積分部110は、入力された光電流Iを電圧に変換して積分信号31を出力する。サンプルホールド部120は、積分信号31の頂点の電圧値32をサンプリングする(ステップS105)。ADC部130は、サンプルホールド部120によってサンプルホールドされた積分信号31をデジタル信号に変換してよい(ステップS106)。但し、ステップS105の処理は、省略されてもよい。 The integrating unit 110 integrates the photocurrent I, which is a signal output from the infrared sensor 20 (step S104). Step S104 corresponds to an integration step of integrating a signal according to the intensity of infrared rays detected by the infrared sensor 20. The integrator 110 converts the input photocurrent I into a voltage and outputs the integrator signal 31. The sample hold unit 120 samples the voltage value 32 at the apex of the integration signal 31 (step S105). The ADC unit 130 may convert the integrated signal 31 sample-held by the sample-hold unit 120 into a digital signal (step S106). However, the process of step S105 may be omitted.

積分部110は、積分時間制御部160によって決定された繰返し回数にわたって、データ更新期間において積分と積分値のリセットとを繰り返す。具体的には、積分と積分値のリセットを実行した回数が繰返し回数まで達していない場合は(ステップS107:NO)、処理がステップS104に戻る。積分部110が、積分と積分値のリセットを繰返し回数にわたって実行すると(ステップS107:YES)、論理演算部140は、繰返し回数にわたって実行した積分値の平均を算出してよい(ステップS108)。本例の処理装置100は、算出された平均を対象信号として用いる。但し、対象信号は、算出された平均に限定されない。対象信号は、積分部110による出力である積分信号31から得られる信号であってよい。 The integration unit 110 repeats the integration and the reset of the integrated value during the data update period over the number of repetitions determined by the integration time control unit 160. Specifically, if the number of times the integration and the reset of the integrated value are executed has not reached the number of repetitions (step S107: NO), the process returns to step S104. When the integrating unit 110 executes the integration and the reset of the integrated value over the number of repetitions (step S107: YES), the logical operation unit 140 may calculate the average of the integrated values executed over the number of repetitions (step S108). The processing device 100 of this example uses the calculated average as the target signal. However, the target signal is not limited to the calculated average. The target signal may be a signal obtained from the integration signal 31 which is the output of the integration unit 110.

比較部180は、対象信号を閾値と比較する。対象信号が閾値以上である場合には(ステップS109:YES)、比較部180は、検出領域内に人体が存在すると判定してよい(ステップS110)。対象信号が閾値未満である場合には(ステップS109:NO)、検出領域内に人体が存在すると判定しない。 The comparison unit 180 compares the target signal with the threshold value. When the target signal is equal to or greater than the threshold value (step S109: YES), the comparison unit 180 may determine that the human body exists in the detection region (step S110). If the target signal is less than the threshold value (step S109: NO), it is not determined that the human body exists in the detection region.

温度測定部150は、赤外線センサ20の場所における温度を測定する(ステップS111)。積分時間制御部160は、温度測定部150によって測定された温度についての情報に基づいて、次のデータ更新期間内において積分部110によって積分と積分の値のリセットとを繰り返す新たな回数を決定する(ステップS112)。積分時間制御部160は、赤外線センサ20の場所における温度が低いほど、繰返し回数を少なくしてよい。繰返し回数が少なくなると、単位時間(たとえばデータ更新期間)あたりの複数回の積分区間を合計した積分時間が短くなる。ステップS112の処理は、赤外線センサ20の場所における温度についての情報を取得して、温度が低いほど積分段階(ステップS104)における単位時間あたりの積分時間を短くするように制御する段階に対応する。 The temperature measuring unit 150 measures the temperature at the location of the infrared sensor 20 (step S111). The integration time control unit 160 determines a new number of times the integration and the reset of the integration value are repeated by the integration unit 110 within the next data update period based on the information about the temperature measured by the temperature measurement unit 150. (Step S112). The integration time control unit 160 may reduce the number of repetitions as the temperature at the location of the infrared sensor 20 is lower. As the number of repetitions decreases, the integration time, which is the sum of a plurality of integration intervals per unit time (for example, a data update period), becomes shorter. The process of step S112 corresponds to a step of acquiring information about the temperature at the location of the infrared sensor 20 and controlling so that the lower the temperature, the shorter the integration time per unit time in the integration step (step S104).

閾値制御部170は、温度測定部150によって測定された温度についての情報に基づいて、次のデータ更新期間内において比較部が用いる新たな閾値を決定する(ステップS113)。ステップS113の処理は、赤外線センサ20の場所における温度についての情報を取得して、温度が低いほど閾値を高くするように制御する段階に対応する。温度測定の段階(ステップS111)、繰返し回数の決定段階(ステップS112)および閾値の決定段階(ステップS113)は、積分と積分値のリセットとを繰り返す段階(ステップS104からステップS106)よりも前に実行されてもよく、並行して実行されてもよい。 The threshold control unit 170 determines a new threshold value to be used by the comparison unit within the next data update period based on the information about the temperature measured by the temperature measurement unit 150 (step S113). The process of step S113 corresponds to a step of acquiring information about the temperature at the location of the infrared sensor 20 and controlling the threshold value to be higher as the temperature is lower. The temperature measurement step (step S111), the number of repetitions determination step (step S112), and the threshold value determination step (step S113) are prior to the step of repeating the integration and the reset of the integrated value (steps S104 to S106). It may be executed or may be executed in parallel.

処理は、ステップS104に戻り、次のデータ更新期間が始まる。処理装置100は、温度測定部150によって測定された温度についての情報に基づいて積分時間制御部160および閾値制御部170によって決定された繰返し回数および閾値を用いて、ステップS104以下の処理を実行する。ステップS104において積分部110による積分時間は、赤外線センサ20の場所における温度が低いほど短くなる。ステップS109において比較部180が対象信号と比較する閾値は、赤外線センサ20の場所における温度が低いほど高くなる。 The process returns to step S104, and the next data update period begins. The processing apparatus 100 executes the processing of step S104 or less by using the number of repetitions and the threshold value determined by the integration time control unit 160 and the threshold value control unit 170 based on the information about the temperature measured by the temperature measurement unit 150. .. In step S104, the integration time by the integration unit 110 becomes shorter as the temperature at the location of the infrared sensor 20 becomes lower. The threshold value that the comparison unit 180 compares with the target signal in step S109 becomes higher as the temperature at the location of the infrared sensor 20 is lower.

したがって、本例によれば、赤外線センサ20の場所の温度が低いほど積分段階における積分時間を短くする。したがって、消費電流の削減が図られる。赤外線センサ20の場所の温度が低くなった場合に、ノイズが大きくなっても、赤外線センサ20の出力信号(S)も大きくなることから、S/N比を予め定められた範囲に維持することができる。 Therefore, according to this example, the lower the temperature at the location of the infrared sensor 20, the shorter the integration time in the integration stage. Therefore, the current consumption can be reduced. When the temperature of the place of the infrared sensor 20 becomes low, even if the noise becomes large, the output signal (S) of the infrared sensor 20 also becomes large. Therefore, the S / N ratio should be maintained within a predetermined range. Can be done.

以上の説明では、閾値制御部170が比較部180に入力される閾値を制御する場合を説明したが、処理装置100は、この場合に限られない。ノイズと閾値との関係によっては、閾値制御部170による閾値に対する制御が不要な場合もある。この場合には、閾値制御部170は省略される。 In the above description, the case where the threshold value control unit 170 controls the threshold value input to the comparison unit 180 has been described, but the processing device 100 is not limited to this case. Depending on the relationship between the noise and the threshold value, it may not be necessary for the threshold value control unit 170 to control the threshold value. In this case, the threshold control unit 170 is omitted.

処理装置100は、赤外線センサ20が検出した赤外線の強度に応じた信号を積分する積分部110と、赤外線センサ20の場所の温度が低いほど積分部110による単位時間あたりの積分時間を短くするように制御する積分時間制御部160を有する限り、上述した構成に限定されず、種々の回路構成の追加および省略が可能である。また、積分部110は、赤外線センサ20からの信号を積分処理するものである限り、回路構成が限定されない。 The processing device 100 has an integrating unit 110 that integrates a signal according to the intensity of infrared rays detected by the infrared sensor 20, and the integration unit 110 shortens the integration time per unit time as the temperature at the location of the infrared sensor 20 is lower. As long as the integration time control unit 160 for controlling the infrared rays is provided, the configuration is not limited to the above-mentioned configuration, and various circuit configurations can be added or omitted. Further, as long as the integrating unit 110 integrates the signal from the infrared sensor 20, the circuit configuration is not limited.

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 Although the present invention has been described above using the embodiments, the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiments. It will be apparent to those skilled in the art that various changes or improvements can be made to the above embodiments. It is clear from the description of the claims that such modified or improved forms may also be included in the technical scope of the present invention.

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順序で実施することが必須であることを意味するものではない。 The order of execution of each process such as operation, procedure, step, and step in the device, system, program, and method shown in the claims, specification, and drawings is particularly "before" and "prior to". It should be noted that it can be realized in any order unless the output of the previous process is used in the subsequent process. Even if the scope of claims, the specification, and the operation flow in the drawings are explained using "first", "next", etc. for convenience, it means that it is essential to carry out in this order. It's not a thing.

10・・赤外線検出装置、11・・赤外線検出装置、12・・外部端子、20・・赤外線センサ、22・・センサ素子、31・・積分信号、32・・電圧値、100・・処理装置、110・・積分部、112・・オペアンプ、113・・コンデンサ、114・・コンデンサ、115・・入力端子、120・・サンプルホールド部、122・・オペアンプ、123・・コンデンサ、124・・コンデンサ、125・・第1スイッチ、126・・接地用コンデンサ、127・・第2スイッチ、130・・ADC部、140・・論理演算部、150・・温度測定部、160・・積分時間制御部、170・・閾値制御部、180・・比較部、200・・処理装置、210・・積分部、220・・サンプルホールド部、230・・ADC部、240・・論理演算部、260・・積分時間制御部、270・・閾値制御部 10 ... Infrared detector, 11 ... Infrared detector, 12 ... External terminal, 20 ... Infrared sensor, 22 ... Sensor element, 31 ... Integrated signal, 32 ... Voltage value, 100 ... Processing device, 110 ... Integrator, 112 ... Op amp, 113 ... Capacitor, 114 ... Capacitor, 115 ... Input terminal, 120 ... Sample hold, 122 ... Op amp, 123 ... Capacitor, 124 ... Capacitor, 125・ ・ 1st switch, 126 ・ ・ Capacitor for grounding 127 ・ ・ 2nd switch, 130 ・ ・ ADC unit, 140 ・ ・ Logic calculation unit, 150 ・ ・ Temperature measurement unit, 160 ・ ・ Integration time control unit, 170 ・ ・・ Threshold control unit, 180 ・ ・ Comparison unit, 200 ・ ・ Processing device, 210 ・ ・ Integration unit, 220 ・ ・ Sample hold unit, 230 ・ ・ ADC unit, 240 ・ ・ Logic calculation unit, 260 ・ ・ Integration time control unit 270 ... Threshold control unit

Claims (7)

赤外線を検出するセンサの出力を処理するセンサ出力処理装置であって、
前記センサが検出した前記赤外線の強度に応じた信号を積分する積分部と、
前記センサの場所における温度についての情報を取得して、前記場所の前記温度が低いほど前記積分部による単位時間あたりの積分時間を短くするように制御する積分時間制御部と、
を備えるセンサ出力処理装置。
A sensor output processing device that processes the output of a sensor that detects infrared rays.
An integrating unit that integrates a signal according to the intensity of the infrared rays detected by the sensor, and an integrating unit.
An integration time control unit that acquires information about the temperature at the location of the sensor and controls so that the lower the temperature at the location, the shorter the integration time per unit time by the integration unit.
A sensor output processing device comprising.
前記積分部からの出力信号から得られる対象信号を閾値と比較する比較部と、
前記場所における温度が低いほど前記閾値を高くするように制御する閾値制御部と、を更に有する
請求項1に記載のセンサ出力処理装置。
A comparison unit that compares the target signal obtained from the output signal from the integration unit with the threshold value, and
The sensor output processing device according to claim 1, further comprising a threshold control unit that controls the threshold value to be raised as the temperature at the location is lower.
前記場所の前記温度を測定する温度測定部を更に備える、
請求項2に記載のセンサ出力処理装置。
A temperature measuring unit for measuring the temperature of the place is further provided.
The sensor output processing device according to claim 2.
前記比較部は、前記対象信号が前記閾値以上の場合に、検出領域内に人体が存在すると判定する
請求項2または3に記載のセンサ出力処理装置。
The sensor output processing device according to claim 2 or 3, wherein the comparison unit determines that a human body exists in the detection region when the target signal is equal to or higher than the threshold value.
予め定められたデータ更新期間内において、
前記積分部は、複数回にわたって、前記赤外線の強度に応じた前記信号の積分と前記積分の値のリセットとを繰り返し、前記対象信号は、前記複数回にわたる前記信号の前記積分から得られ、
前記比較部は、前記対象信号を前記閾値と比較し、
前記温度測定部は、前記場所の前記温度を測定し、
前記積分時間制御部は、前記温度測定部によって測定された前記場所の前記温度についての前記情報に基づいて、次のデータ更新期間内において前記積分部によって前記積分と前記積分の値のリセットとを繰り返す新たな回数を決定し、
前記閾値制御部は、前記温度測定部によって測定された前記場所の前記温度についての前記情報に基づいて、次のデータ更新期間内において前記比較部が用いる新たな閾値を決定する
請求項3に記載のセンサ出力処理装置。
Within a predetermined data update period
The integrating unit repeatedly integrates the signal according to the intensity of the infrared rays and resets the value of the integration, and the target signal is obtained from the integration of the signal over the plurality of times.
The comparison unit compares the target signal with the threshold value and compares the target signal with the threshold value.
The temperature measuring unit measures the temperature at the place and
The integration time control unit resets the integration and the value of the integration by the integration unit within the next data update period based on the information about the temperature at the location measured by the temperature measurement unit. Determine a new number of times to repeat,
The third aspect of claim 3, wherein the threshold control unit determines a new threshold value to be used by the comparison unit within the next data update period based on the information about the temperature of the place measured by the temperature measurement unit. Sensor output processing device.
前記赤外線を検出する前記センサを更に備える
請求項1から5の何れか1項に記載のセンサ出力処理装置。
The sensor output processing device according to any one of claims 1 to 5, further comprising the sensor for detecting infrared rays.
赤外線を検出するセンサの出力を処理するセンサ出力処理方法であって、
前記センサが検出した前記赤外線の強度に応じた信号を積分する段階と、
前記センサの場所における温度についての情報を取得して、前記場所の前記温度が低いほど、前記積分する段階における単位時間あたりの積分時間を短くするように制御する段階と、
を備えるセンサ出力処理方法。
It is a sensor output processing method that processes the output of a sensor that detects infrared rays.
The step of integrating the signal according to the intensity of the infrared ray detected by the sensor, and
A step of acquiring information about the temperature at the location of the sensor and controlling so that the lower the temperature at the location, the shorter the integration time per unit time in the integration step.
A sensor output processing method comprising.
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