JP6956317B2 - 赤外線センサモジュール - Google Patents

Description

本発明は、人などの温度を非接触で検出する赤外線センサモジュールに関する。

従来の赤外線センサモジュールの診断機能として、温度センサに設けられた温度検知機能診断装置が知られている。従来の温度検知機能診断装置は、温度センサの温度検知機能を診断し、多数決判定などにより赤外線センサの異常を判定し、赤外線センサの異常が判定されたときには温度検知回路もしくは赤外線センサに過温度検知機能を切り替えていた。（特許文献１）

特開２０１６−２０６０４０号公報

しかしながら、上記従来の赤外線センサモジュールでは、赤外線センサの一部だけに異常が発生したときに赤外線センサのシステム全体の動作を停止するしかないという課題があった。

本発明は、上記課題を解決し、赤外線センサの調整値を記録するメモリの状態に応じて赤外線センサモジュールの動作を変更することでメモリの異常に対してメモリの状態に応じた対応ができる赤外線センサモジュールを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、被測定対象の赤外線を検出する赤外線センサと、前記赤外線センサの出力信号を信号処理する第１の処理回路と、前記第１の処理回路の出力信号を信号処理する第２の処理回路と、前記第２の処理回路の出力値を記録する少なくとも３個以上のメモリと、前記メモリに記録された値を互いに比較して前記メモリの状態を判定する判定部と、前記メモリに記録された値を変更する変更部を有し、前記メモリは前記第１の処理回路と前記第２の処理回路の夫々に少なくとも１つ設けられ、前記判定部が、記録された値が他のどの前記メモリの値とも一致しない異常な値が記録された前記メモリが少なくとも１つ存在すると判定した場合に、前記変更部が異常な値が記録された前記メモリの値を正常な値が記録された前記メモリの値に変更する構成とした。

また、別の態様では、被測定対象の赤外線を検出する赤外線センサと、前記赤外線センサの出力信号を信号処理する第１の処理回路と、前記第１の処理回路の出力信号を信号処理する第２の処理回路と、前記第２の処理回路の出力値を記録する少なくとも３個以上のメモリと、前記メモリに記録された値を互いに比較して前記メモリの状態を判定する判定部を有し、前記メモリは前記第１の処理回路と前記第２の処理回路の夫々に少なくとも１つ設けられ、前記判定部が、記録された値が他のどの前記メモリの値とも一致しない異常な値が記録された前記メモリが少なくとも１つ存在すると判定した場合に、前記第１の処理回路と前記第２の処理回路は異常な値が記録された前記メモリの値を参照しなくなる構成とした。

また、別の態様では、被測定対象の赤外線を検出する赤外線センサと、前記赤外線センサの出力信号を信号処理する第１の処理回路と、前記第１の処理回路の出力信号を信号処
理する第２の処理回路と、前記第２の処理回路の出力値を記録する少なくとも３個以上のメモリと、前記メモリに記録された値を互いに比較して前記メモリの状態を判定する判定部と、前記判定部の判定結果を出力する出力端子を有し、前記メモリは前記第１の処理回路と前記第２の処理回路の夫々に少なくとも１つ設けられ、前記判定部が、記録された値が他のどの前記メモリの値とも一致しない異常な値が記録された前記メモリが少なくとも１つ存在すると判定した場合に、前記判定部は前記出力端子から信号を出力する構成とした。

本発明の赤外線センサモジュールは、赤外線センサと検出回路に設けられたメモリに異常が発生したときに、赤外線センサに設けられたメモリの全てが異常を発生していなければ、メモリの値を変更することでメモリの値を正常な値に復元することができる。

別の態様の赤外線センサモジュールは、赤外線センサと検出回路に設けられたメモリに異常が発生したときに、異常を発生したメモリを参照しないことで、異常なメモリ値を参照することによる赤外線センサモジュールの出力異常を防ぐことができる。

別の態様の赤外線センサモジュールは、赤外線センサと検出回路に設けられたメモリに異常が発生したときに、異常が発生したことを外部出力することができる。

実施の形態１の赤外線センサモジュールの構成を示す図 実施の形態２の赤外線センサモジュールの構成を示す図 実施の形態３の赤外線センサモジュールの構成を示す図 実施の形態４の赤外線センサモジュールの構成を示す図

以下に、実施の形態に係る赤外線センサモジュールについて図面を用いて説明をする。なお、各図面において、同様の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。また、各実施の形態における各構成要素は矛盾のない範囲で任意に組み合わせても良い。

（実施の形態１）
以下に、実施の形態１における赤外線センサモジュールについて図面を用いながら説明する。

図１は、実施の形態１の赤外線センサモジュールの構成を示す図、図２は赤外線センサの側断面図である。

赤外線センサモジュール１は、被測定対象の赤外線を検出する赤外線センサ２と、赤外線センサ２の出力信号を信号処理する第１の処理回路３と、第１の処理回路３の出力信号を信号処理する第２の処理回路４と、第２の処理回路４の出力値を記録する複数のメモリ５と、メモリ５に記録された値を他のメモリ５と比較してメモリ５の状態を判定する判定部６と、メモリ５に記録された値を変更する変更部７を有している。赤外線センサモジュール１は、赤外線センサ２で被測定対象の赤外線を検出し、第１の処理回路３と第２の処理回路４で処理することで、被測定対象の温度を検出したり温冷感を推測したりすることができる。人や食品等の被測定対象の温度を検出して赤外線センサモジュール１の出力信号を空調機器、電子レンジ、複合機などの外部機器に入力することにより、外部機器を制御することができる。

赤外線センサ２は、感温部が埋設された熱型赤外線検出器を有しており、感温部には被
検出体から放射された赤外線による熱エネルギーを電気エネルギーに変換するサーモパイルにより構成される熱電変換部が用いられている。また、赤外線センサ２は、感温部および感温部の出力電圧を取り出すためのＭＯＳトランジスタを有したａ×ｂ個の画素部（非接触赤外線検知素子）が、半導体基板の一表面側においてａ行ｂ列の２次元アレイ状に配置されており、赤外線センサ２では画素部は８×８に構成されている。なお、画素部は８×８に限られず、例えば、１６×４のように構成しても良い。また、画素部をアレイ状に配置した方が赤外線センサ２で取得できる熱画像の解像度を向上させることができるが、画素部を１つだけ配置するような構成としても良い。

第１の処理回路３にはＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）が用いられているが、これに限らなくても良い。第１の処理回路３は、赤外線センサ２の出力を電圧情報に変換している。第２の処理回路４にはマイコンが用いられているが、これに限らなくても良い。第２の処理回路４は第１の処理回路３の出力信号を温度情報に変換している。第２の処理回路４の出力信号はセンサ信号出力端子８から外部へ出力される。第１の処理回路３と第２の処理回路４の夫々には少なくとも１個のメモリ５が設けられている。メモリ５には、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ
Ｍｅｍｏｒｙ）が用いられているが、これに限らなくても良い。第１の処理回路３に設けられたメモリ５には赤外線センサ２を制御する情報が記録されている。第２の処理回路４に設けられたメモリ５には、第２の処理回路４を制御するための情報や赤外線センサモジュール１が外部部材と接続されるときには外部部材を制御するための情報が記録されている。第２の処理回路４の出力信号は第１の処理回路３と第２の処理回路４に設けられたメモリ５に第２の処理回路４の出力値として記録される。なお、第１の処理回路３で赤外線センサ２の出力信号を電圧情報に変換し、第２の処理回路４で温度情報に変換しているが、この動作に限らなくても良い。例えば、赤外線センサモジュール１から被測定対象の温冷感の推定情報を出力する場合には、第１の処理回路３で温度情報に変換し、第２の処理回路４で被測定対象の温冷感を推定しても良い。また、例えば、赤外線センサ２をモータ等の外部部材を用いて走査する場合には、第１の処理回路３で温度情報に変換し、第２の処理回路４で外部部材を制御しても良い。この様に、第１の処理回路３と第２の処理回路４の動作は赤外線センサモジュール１の用途等に応じて適宜変更できる。

判定部６は、第１の処理回路３、第２の処理回路４とは別に設けられている。但し、判定部６を、第１の処理回路３または第２の処理回路４と一体にして設けても良い。判定部６は、第１の処理回路３と第２の処理回路４に設けられたメモリ５の値を比較し、メモリ５の状態を判定している。正常に動作しているメモリ５には同一の値が記録されている。このため、正常に動作しているメモリ５が複数ある場合には、他に値が一致したメモリ５が複数存在することになる。ここで言う一致とは、完全に値が一致している場合に限定されるものではなく、赤外線センサモジュール１を使用するにあたり問題にならない程度の誤差は許容される。同じ記号のメモリ５は、記録された値が一致していることになる。第１〜第３のメモリの全てに同じ値を記録するため、正常なメモリ５が複数ある場合には、その複数のメモリ５の値は一致し、異常が発生しているメモリ５の値は正常なメモリ５とは一致しない。このため、判定部６は、値が一致したメモリ５が複数ある場合は、その複数のメモリ５は正常であり、異なる値が記録されたメモリ５は異常が発生していると判定する。

第１の処理回路３に設けられたメモリ５には赤外線センサ２を制御するための情報が記録されているため、第１の処理回路３に設けられたメモリ５の全てに異常が発生した場合には、被測定対象の温度を正確に検出することができなくなる。この状態で空調機器等の外部機器を制御した場合には、外部機器がユーザの想定外の動作を行う可能性があるため、第１の処理回路３に設けられたメモリ５の全てに異常が発生した場合には、判定部６は外部機器の安全性を向上させるために赤外線センサモジュール１の動作を停止させる。

変更部７は、赤外線センサ２と処理回路とは別に設けられた回路である。変更部７は、第１の処理回路３、第２の処理回路４、判定部６と一体にして設けられても良い。変更部７は、メモリ５の値を変更することができる。

メモリ５の異常検出について説明をする。ここでは、メモリ５は第１の処理回路３と第２の処理回路４に合わせて３個設けられているものを例として説明する。

まず、第１の処理回路３にメモリ５が１つ設けられ、第２の処理回路４にメモリ５が２つ設けられている場合について説明する。第１の処理回路３に設けられているメモリ５を第１のメモリ、第２の処理回路４に設けられているメモリ５を第２のメモリ、第３のメモリとして説明する。表１に第１〜第３のメモリの値が変化した各パターンでの赤外線センサモジュール１の動作を説明する。表１では、第１〜第３のメモリの値を「○」、「×」、「△」の記号で示している。

パターン１−１では、第１〜第３のメモリの値が全て「○」であるため、第１〜第３のメモリは全て一致している。このため、判定部６は、第１〜第３のメモリは全て正常であると判定する。この場合は、赤外線センサモジュール１はそのままの動作を維持する。

パターン１−２では、第１のメモリの値が「×」で第２のメモリ、第３のメモリの値が「○」となっている。この場合、第１のメモリに異常が発生しており、第２のメモリ、第３のメモリは正常であると判定する。このとき、第１の処理回路３に１個だけ設けられた第１のメモリに異常が発生しているため、第１の処理回路３によって赤外線センサ２の動作を停止する。

パターン１−３では、第２のメモリの値が「×」で第１のメモリ、第３のメモリの値が「○」となっている。この場合、第２のメモリに異常が発生しており、第１のメモリ、第３のメモリは正常であると判定する。このとき、第１のメモリは正常であるため、変更部７によって第２のメモリの値を第１のメモリ、第３のメモリと同じ「○」に変更する。

パターン１−４では、第３のメモリの値が「×」で第１のメモリ、第２のメモリの値が「○」となっている。この場合、第３のメモリに異常が発生しており、第１のメモリ、第２のメモリは正常であると判定する。このとき、第１のメモリは正常であるため、変更部７によって第３のメモリの値を第１のメモリ、第２のメモリと同じ「○」に変更する。

パターン１−５では、第１のメモリの値は「○」、第２のメモリの値は「×」、第３のメモリの値は「△」となっている。第１〜第３のメモリの値の全てが異なっているため、第１〜第３のメモリのうち、少なくとも２個に異常が発生していることがわかる。しかし
ながら、正常なメモリ５を判定することはできないため、判定部６は正常なメモリ５は判定不能と判定する。このとき、異常が発生したメモリ５の値を変更することができないため、第１の処理回路３によって赤外線センサ２の動作を停止する。

次に、第１の処理回路３にメモリ５が２つ設けられ、第２の処理回路４にメモリ５が１つ設けられている場合について説明する。第１の処理回路３に設けられているメモリ５を第１のメモリ、第２のメモリとし、第２の処理回路４に設けられているメモリ５を第３のメモリとして説明する。表２に第１〜第３のメモリの値が変化した各パターンでの赤外線センサモジュール１の動作を説明する。

パターン２−１では、第１〜第３のメモリの値が全て「○」であるため、第１〜第３のメモリは全て一致している。このため、判定部６は、第１〜第３のメモリは全て正常であると判定する。この場合は、赤外線センサモジュール１はそのままの動作を維持する。

パターン２−２では、第１のメモリの値が「×」で第２のメモリ、第３のメモリの値が「○」となっている。この場合、第１のメモリに異常が発生しており、第２のメモリ、第３のメモリは正常であると判定する。このとき、第１の処理回路３に設けられたメモリ５は第２のメモリが正常であるため、変更部７によって、第１のメモリの値を第２のメモリ、第３のメモリの値に変更する。

パターン２−３では、第２のメモリの値が「×」で第１のメモリ、第３のメモリの値が「○」となっている。この場合、第２のメモリに異常が発生しており、第１のメモリ、第３のメモリは正常であると判定する。このとき、第１の処理回路３に設けられたメモリ５は第１のメモリが正常であるため、変更部７によって、第２のメモリの値を第１のメモリ、第３のメモリの値に変更する。

パターン２−４では、第３のメモリの値が「×」で第１のメモリ、第２のメモリの値が「○」となっている。この場合、第３のメモリに異常が発生しており、第１のメモリ、第２のメモリは正常であると判定する。このとき、第１の処理回路３に設けられたメモリ５は第１、第２のメモリが正常であるため、変更部７によって、第１のメモリの値を第２のメモリ、第３のメモリの値に変更する。

パターン２−５では、第１のメモリの値は「○」、第２のメモリの値は「×」、第３のメモリの値は「△」となっている。第１〜第３のメモリの値の全てが異なっているため、第１〜第３のメモリのうち、少なくとも２個に異常が発生している。このとき、第１の処理回路３によって赤外線センサ２の動作を停止する。

この様に、第１の処理回路３に設けられたメモリ５が全て異常な値の場合と３個のメモ
リ５が全て異なる値の場合は赤外線センサモジュール１の動作を停止し、第１の処理回路３に設けられたメモリ５の少なくとも１つが正常で他に異常なメモリ５がある場合には異常な値が記録されたメモリ５の値を変更する。これにより、状況に応じて異常が発生したメモリ５の値の変更だけで対応できるため、赤外線センサモジュール１を正常に使用できる状況を増やすことができる。

実施の形態１では、メモリ５が合計で３個設けられた場合について説明したが、メモリ５が４個以上の場合でも同様の対応をすることで、赤外線センサモジュール１を正常に使用する状況を増やすことができる。この場合でも、第１の処理回路３に設けられたメモリ５が全て異常な値の場合と３個のメモリ５が全て異なる値の場合は赤外線センサモジュール１の動作を停止し、第１の処理回路３に設けられたメモリ５の少なくとも１つが正常で他に異常なメモリ５がある場合には異常な値が記録されたメモリ５の値を変更すれば良い。これにより、上記で説明したメモリ５が３個の場合と同じ効果を得ることができる。

（実施の形態２）
以下に、実施の形態２の赤外線センサモジュールについて説明する。

図２は実施の形態２の赤外線センサモジュールの構成を示す図である。

赤外線センサモジュール１１は、被測定対象の赤外線を検出する赤外線センサ２と、赤外線センサ２の出力信号を信号処理する第１の処理回路３と、第１の処理回路３の出力信号を信号処理する第２の処理回路４と、第２の処理回路４の出力値を記録する複数のメモリ５と、メモリ５に記録された値を他のメモリ５と比較してメモリ５の状態を判定する判定部６を有している。

実施の形態２の赤外線センサモジュール１１では、異常が発生したメモリ５の値は参照しない。第１の処理回路３に設けられたメモリ５が全て異常な値の場合と３個のメモリ５が全て異なる値の場合は赤外線センサモジュール１１の動作を停止し、第１の処理回路３に設けられたメモリ５の少なくとも１つが正常で他に異常なメモリ５がある場合には異常な値が記録されたメモリ５の値を異常検出後は参照しない様にする。

この様に、実施の形態２の赤外線センサモジュール１１では、異常が発生したメモリ５の値を異常発生後に参照せず、正常なメモリ５のみを参照して赤外線センサモジュール１１を制御している。これにより、赤外線センサ２の動作を停止せずに赤外線センサモジュール１１を正常に使用できる状況を増やすことができる。

（実施の形態３）
以下に、実施の形態３の赤外線センサモジュールについて説明する。

図３は実施の形態３の赤外線センサモジュールの構成を示す図である。

赤外線センサモジュール２１は、被測定対象の赤外線を検出する赤外線センサ２と、赤外線センサ２の出力信号を信号処理する第１の処理回路３と、第１の処理回路３の出力信号を信号処理する第２の処理回路４と、第２の処理回路４の出力値を記録する複数のメモリ５と、メモリ５に記録された値を他のメモリ５と比較してメモリ５の状態を判定する判定部６、判定部６の判定結果を出力する出力端子２２を有している。また、出力端子２２は、赤外線センサモジュール２１に電力を供給する電源を制御する電源制御部２３に接続されている。

実施の形態３の赤外線センサモジュール２１では、メモリ５の異常が検出されたときに
赤外線センサモジュール２１の電源を落として再度電源を入れなおす。第１の処理回路３に設けられたメモリ５が全て異常な値の場合と３個のメモリ５が全て異なる値の場合は赤外線センサモジュール２１の動作を停止し、第１の処理回路３に設けられたメモリ５の少なくとも１つが正常で他に異常なメモリ５がある場合には電源をリセットする。

この様に、実施の形態３の赤外線センサモジュール２１では、電源をリセットすることで異常が発生したメモリ５の値をリセットし、メモリ５に生じた異常が軽度な場合にはそのまま使用することができるようにする。これにより、赤外線センサ２の動作を停止せずに赤外線センサモジュール２１を正常に使用できる状況を増やすことができる。

（実施の形態４）
以下に、実施の形態４の赤外線センサモジュールについて説明する。

図４は実施の形態３の赤外線センサモジュールの構成を示す図である。

赤外線センサモジュール３１は、被測定対象の赤外線を検出する赤外線センサ２と、赤外線センサ２の出力信号を信号処理する第１の処理回路３と、第１の処理回路３の出力信号を信号処理する第２の処理回路４と、第２の処理回路４の出力値を記録する複数のメモリ５と、メモリ５に記録された値を他のメモリ５と比較してメモリ５の状態を判定する判定部６、判定部６の判定結果を出力する出力端子２２を有している。出力端子２２は通知部３２と接続されている。

通知部３２には、スピーカ等の音声により通知できる部材用いられている。メモリ５に異常が発生したときに、異常の発生をユーザに通知することができる。赤外線センサモジュール３１を出力端子を介してディスプレイを有した外部機器に接続し、外部機器を通知部として利用し、外部機器のディスプレイにメモリ５の異常を通知するようにしても良い。

実施の形態２の赤外線センサモジュール３１では、メモリ５の異常を検出したときに、メモリ５に異常が発生したことを通知する。ここで、通知方法を重要度で分けても良い。この場合、第１の処理回路３に設けられたメモリ５が全て異常な値の場合と３個のメモリ５が全て異なる値の場合はメモリ５に重大な異常が発生したことを通知し、第１の処理回路３に設けられたメモリ５の少なくとも１つが正常で他に異常なメモリ５がある場合には通常の通知の仕方でメモリ５の異常を通知する。この様に、異常の重要度で通知方法を変えることでユーザが詳細に状況を知ることができるため、柔軟にメモリ５の異常に対応することができるようになる。

この様に、実施の形態４の赤外線センサモジュール３１では、異常が発生したときに通知することでユーザに異常を知らせることができる。また、実施の形態１〜３の様に、異常が発生したメモリ５の値を変更したり、異常が発生したメモリ５を参照しなくしたり、電源をリセットしたりしても良い。この様に、実施の形態１〜３の対応と通知を組み合わせることにより、ユーザは赤外線センサモジュール３１を使用しながらメモリ５に異常が発生したことを知ることができる。

本開示は、第１の処理回路と第２の処理回路に設けられたメモリに異常が発生したときにメモリの状態に応じた対応ができるため、空調機器での温度検知などに有用である。

１、１１、２１、３１ 赤外線センサモジュール
２ 赤外線センサ
３ 第１の処理回路
４ 第２の処理回路
５ メモリ
６ 判定部
７ 変更部
８ センサ信号出力端子
２２ 出力端子
２３ 電源制御部
３２ 通知部

Claims (7)

1. 被測定対象の赤外線を検出する赤外線センサと、
   前記赤外線センサの出力信号を信号処理する第１の処理回路と、
   前記第１の処理回路の出力信号を信号処理する第２の処理回路と、
   前記第２の処理回路の出力値を記録する少なくとも３個以上のメモリと、
   前記メモリに記録された値を互いに比較して前記メモリの状態を判定する判定部と、
   前記メモリに記録された値を変更する変更部を有し、
   前記メモリは前記第１の処理回路と前記第２の処理回路の夫々に少なくとも１つ設けられ、
   前記判定部が、記録された値が他のどの前記メモリの値とも一致しない異常な値が記録された前記メモリが少なくとも１つ存在すると判定した場合に、前記変更部が異常な値が記録された前記メモリの値を正常な値が記録された前記メモリの値に変更する赤外線センサモジュール。
2. 被測定対象の赤外線を検出する赤外線センサと、
   前記赤外線センサの出力信号を信号処理する第１の処理回路と、
   前記第１の処理回路の出力信号を信号処理する第２の処理回路と、
   前記第２の処理回路の出力値を記録する少なくとも３個以上のメモリと、
   前記メモリに記録された値を互いに比較して前記メモリの状態を判定する判定部を有し、
   前記メモリは前記第１の処理回路と前記第２の処理回路の夫々に少なくとも１つ設けられ、
   前記判定部が、記録された値が他のどの前記メモリの値とも一致しない異常な値が記録された前記メモリが少なくとも１つ存在すると判定した場合に、前記第１の処理回路と前記第２の処理回路は異常な値が記録された前記メモリの値を参照しなくなる赤外線センサモジュール。
3. 被測定対象の赤外線を検出する赤外線センサと、
   前記赤外線センサの出力信号を信号処理する第１の処理回路と、
   前記第１の処理回路の出力信号を信号処理する第２の処理回路と、
   前記第２の処理回路の出力値を記録する少なくとも３個以上のメモリと、
   前記メモリに記録された値を互いに比較して前記メモリの状態を判定する判定部と、
   前記判定部の判定結果を出力する出力端子を有し、
   前記メモリは前記第１の処理回路と前記第２の処理回路の夫々に少なくとも１つ設けられ、
   前記判定部が、記録された値が他のどの前記メモリの値とも一致しない異常な値が記録された前記メモリが少なくとも１つ存在すると判定した場合に、前記判定部は前記出力端子から信号を出力する赤外線センサモジュール。
4. 前記出力端子に接続され前記メモリの状態を通知する通知部をさらに有し、
   前記通知部は、前記メモリに異常な値が記録されているときに前記メモリの異常を通知する請求項３に記載の赤外線センサモジュール。
5. 前記赤外線センサモジュールに電力を供給する電源を制御する前記出力端子に接続された電源制御部をさらに有し、
   前記電源制御部は、前記メモリに異常な値が記録されているときに前記電源をリセットする請求項３または４に記載の赤外線センサモジュール。
6. 前記判定部が前記メモリの過半数に異常な値が記録されていると判定した場合、前記赤外線センサの動作を停止する請求項１〜５のいずれかに記載の赤外線センサモジュール。
7. 前記判定部が前記赤外線センサに設けられた全ての前記メモリの値が異常な値であると判定した場合、前記赤外線センサの動作を停止する請求項１〜５のいずれかに記載の赤外線センサモジュール。

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