專利名稱：紅外探測裝置和用其檢測人體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種紅外探測裝置(infrared sensing device)，不僅能夠檢測人體的出現(xiàn)和活動(dòng)范圍，而且檢測在場的任一個(gè)人的位置和移動(dòng)方向，以及涉及利用這種裝置檢測人體的方法。
正如公知的，紅外探測裝置分為熱電式紅外探測裝置和光(量)子式紅外探測裝置。雖然，與光(量)子式紅外探測裝置相比，各種熱電式紅外探測裝置檢測靈敏度較差，但由于它們在一般室溫下利用非冷卻的系統(tǒng)來驅(qū)動(dòng)，因而制造成本低，能夠使制造方式簡化。因此，熱電式探測裝置在預(yù)防犯罪、預(yù)防災(zāi)害設(shè)備和空調(diào)系統(tǒng)中正在擴(kuò)大使用。當(dāng)構(gòu)成這種探測裝置的熱電物質(zhì)接收由一熱源例如人體發(fā)出的紅外線時(shí)，熱電物質(zhì)的溫度發(fā)生變化，由于熱電物質(zhì)的極化強(qiáng)度的變化，引起熱電性電流，因此能檢測熱原。近些年來，已經(jīng)將PbTiO3，鋯鈦酸鉛、LiTaO3、聚偏氟乙烯聚合物等用作熱電材料。
參照附圖，下面對常規(guī)的紅外探測裝置進(jìn)行介紹。


圖1是常規(guī)的紅外探測裝置的結(jié)構(gòu)的斷面圖，圖2以曲線方式表示一般的紅外探測裝置的溫度一極化強(qiáng)度特性。圖3表示常規(guī)的紅外探測裝置的等效電路圖。
常規(guī)的紅外探測裝置包括一熱電式鐵電性的芯片1、安裝在一上臺2上的紅外探測元件、安裝在熱電性芯片下方的電路基板3上的柵極電阻4和場效應(yīng)晶體管5，形成在熱電性芯片1上方的濾波器6以及形成密封的金屬封裝件7。
紅外探測裝置的熱電物質(zhì)的溫度越高，紅外探測裝置的極化強(qiáng)度降低越多，如圖2所示。在溫度T1，熱電探測裝置的極化上升到P1，以及與極化程度成比例，產(chǎn)生正和負(fù)電荷的偶極子。按照這一特點(diǎn)，當(dāng)溫度上升到T2點(diǎn)時(shí)，熱電探測裝置的極化強(qiáng)度下降到P2，偶極子的數(shù)目降低到P2，因此，負(fù)和正電荷等效于通過金屬線的偶極子的數(shù)目P1-P2(ΔP極化強(qiáng)度的降低)。這些負(fù)的和正的電荷形成一個(gè)熱電性電流，探測裝置靈敏地根據(jù)熱電流的變化檢測溫度。
參閱圖3，隨著溫度由T1上升到T2時(shí)，熱電性式鐵電性芯片1的極化強(qiáng)度由P1下降到P2，這降低了偶極子的數(shù)目并且由于偶極子的減少產(chǎn)生的正負(fù)電荷減少。
利用連接到FET5(場效應(yīng)晶體管)的柵極的柵極電阻4，將熱電電流轉(zhuǎn)換為一個(gè)阻抗電壓，F(xiàn)ET5靈敏地反應(yīng)，產(chǎn)生一個(gè)探測器檢測信號。
這種常規(guī)的紅外探測裝置能夠探測人體的出現(xiàn)和活動(dòng)的范圍，但不能檢測人體的位置和移動(dòng)方向或人體與裝置本身之間的距離。
本發(fā)明提供的紅外探測裝置具有三個(gè)熱電式紅外探測器元件和導(dǎo)引裝置，將需監(jiān)視的室分為長距離區(qū)和短距離區(qū)，以及右、中心和左區(qū)，以便探測在場的任一個(gè)人的位置和移動(dòng)方向，人體的出現(xiàn)和活動(dòng)范圍，以及還提供一種利用這種探測裝置探測人體的方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的一種紅外探測裝置包括聚光透鏡，用于收集來自人體的紅外線；導(dǎo)引裝置，用于將一個(gè)需監(jiān)視的室分成為多個(gè)橫向的和縱向的區(qū)域，以及用于將該紅外線導(dǎo)引到與紅外線探測裝置的方向相應(yīng)的該裝置的一個(gè)部分上；一殼體，用于包封聚光透鏡和導(dǎo)引裝置，防止入射的紅外線的散射；紅外探測器組件，用于探測某一區(qū)域的紅外線或由導(dǎo)引裝置和殼體導(dǎo)引的多個(gè)區(qū)域的紅外線；以及信號處理裝置，用于放大紅外探測器組件的輸出信號，以及用于將提供的信號變換為數(shù)字信號并分析該數(shù)字信號。
圖1是常規(guī)的紅外探測裝置結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖2以曲線方式表示一般紅外探測裝置的溫度一極化強(qiáng)度特性；圖3表示常規(guī)的紅外探測裝置的等效電路圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的紅外探測裝置的分解圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的紅外探測器組件的分解圖；圖6表示根據(jù)本發(fā)明的紅外探測器組件的結(jié)構(gòu)；圖7表示根據(jù)本發(fā)明的紅外探測裝置的水平剖面圖；圖8表示根據(jù)本發(fā)明的紅外探測裝置的豎直剖面圖；圖9表示紅外探測裝置的視場的水平分布；圖10表示本發(fā)明的紅外探測裝置的視場的豎直分布；圖11是根據(jù)本發(fā)明的紅外探測裝置的方塊圖；圖12是根據(jù)本發(fā)明的紅外探測裝置的電路圖；以及圖13A和13B表示利用根據(jù)本發(fā)明的紅外探測裝置探測人體的方法的流程圖。
下面參照附圖，將詳細(xì)介紹根據(jù)本發(fā)明的紅外探測裝置的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例。
圖4和圖5是本發(fā)明的紅外探測裝置和紅外探測器組件的分解圖。圖6表示本發(fā)明的紅外探測器組件的結(jié)構(gòu)，圖7和圖8表示本發(fā)明的紅外探測裝置的水平和豎直斷面圖。
參照圖4，該紅外探測裝置包括菲涅耳透鏡11，用于匯集由人體發(fā)出的熱紅外線；導(dǎo)引裝置12，具有水平的和豎直的導(dǎo)引件12b和12a，用于將需監(jiān)視的室分為多個(gè)橫向和縱向的區(qū)域并且導(dǎo)引由出現(xiàn)在其中一個(gè)區(qū)域的目標(biāo)發(fā)出的某些紅外線IR；以及導(dǎo)引件殼體13，用于封裝導(dǎo)引裝置12，以防止經(jīng)過菲涅耳透鏡11和導(dǎo)引裝置12入射的紅外線的分散。本發(fā)明的紅外探測裝置還包括一個(gè)紅外探測器組件4，用于探測經(jīng)導(dǎo)引裝置12引入的紅外線，以及一個(gè)信號處理裝置15，用于放大由紅外探測組件14產(chǎn)生的信號并且用于將所施加的信號變換為數(shù)字信號并分析該數(shù)字信號。
下面參照圖5，紅外探測器組件14包括一個(gè)紅外濾波器16，僅透過紅外線；具有阻抗變換器20的紅外檢測器件17，用于檢測由紅外濾波器16接收的紅外線并產(chǎn)生熱電電流；一個(gè)金屬底座18，其上安裝紅外檢測器17和阻抗變換器20；以及金屬封裝件19，用于容納紅外濾波器16，紅外檢測器17和阻抗變換器20，形成一個(gè)密封件。
如圖6所示，紅外檢測器17包括具有形成在同一電路基片上的場效應(yīng)晶體管FET和柵極電阻的阻抗變換器20；兩個(gè)橫向/縱向距離區(qū)檢測器元件17a和17b，它們安裝在上部，以便檢測需監(jiān)視的室的左、中和右區(qū)以及長距離區(qū)；以及一短距離區(qū)檢測元件17C，安裝在該橫向/長距離區(qū)檢測元件17a和17b的下方，以便檢測該室的短距離區(qū)。
當(dāng)涉及到檢測元件的位置時(shí)，該橫向/長距離區(qū)檢測器元件17a和17b的配置由于兩個(gè)豎直的導(dǎo)引件12a被分為3個(gè)部分，左、中和右部分，如圖7所示。
假如人體出現(xiàn)在中區(qū)，由豎直導(dǎo)引件12a形成的橫向/長距離區(qū)檢測器元件17a和17b的中間一個(gè)檢測人體的位置，兩個(gè)橫向/長距離區(qū)檢測器元件17a和17b一起產(chǎn)生反應(yīng)性的輸出。用于監(jiān)視一個(gè)室的近距離區(qū)的短距離區(qū)檢測元件17c配置在橫向/長距離區(qū)檢測器元件17a和17b的下方。
此外，水平導(dǎo)引件12b配置在該橫向/長距離區(qū)檢測器元件17a和17b與該短距離區(qū)檢測器元件17c之間，以便防止當(dāng)如圖8所示，紅外線入射到紅外檢測器17上時(shí)，在長距離區(qū)和短距離區(qū)檢測方面產(chǎn)生相互干擾。
下面介紹本發(fā)明的紅外探測裝置的工作。
由出現(xiàn)在如上所述由導(dǎo)引件12a和12b所劃分的其中一個(gè)區(qū)內(nèi)的人體，所發(fā)出的紅外線IR由菲涅耳透鏡11所收集，然后或者聚焦在紅外檢測器17的橫向/長距離區(qū)元件17a和17b，或者聚焦在紅外檢測器17的短距離區(qū)元件17c，與人體出現(xiàn)的區(qū)相對應(yīng)。
通過每個(gè)區(qū)檢測的紅外線IR加到紅外檢測器17的阻抗變換器20上，以便產(chǎn)生探測器檢測信號。
換句話說，假如在某一區(qū)域出現(xiàn)一個(gè)人體或在場的任何一個(gè)人的移動(dòng)，這個(gè)區(qū)的對應(yīng)的紅外檢測元件產(chǎn)生一予輸出，檢測出在場的任一個(gè)人的位置和移動(dòng)方向，活動(dòng)范圍等。每個(gè)紅外檢測元件對人體的移動(dòng)方向和速度的順序反應(yīng)向紅外探測裝置提供該運(yùn)動(dòng)方向的信息，以及紅外探測裝置可以由響應(yīng)移動(dòng)的頻率的每個(gè)紅外檢測器元件的反應(yīng)頻率來探測活動(dòng)的范圍。
如圖7和8中所示，對于左、中和右區(qū)確定的檢測角度，以及橫向/長距離區(qū)檢測器元件17a和17b由于豎直導(dǎo)引件12a形成左、中和右部分。
在入射角A下，來自各個(gè)左，中和右區(qū)的紅外線入射到橫向/長距離區(qū)檢測器元件17a和17b的對應(yīng)部分。入射角B表示來自中、左和右區(qū)的并且可以入射到各檢測器元件的中心部分的紅外線的最大彎曲度。入射角C表示入射到鄰近對應(yīng)各區(qū)的紅外檢測器元件的區(qū)域的一個(gè)紅外檢測器元件上的紅外線的方向。
檢測角度范圍是由入射的紅外線來確定的，中心檢測角度a1由在圖上出現(xiàn)的H1、f1、i1、h1、w1和g1來確定，左檢測角度a2由H1、f1、i1、g1、S1和11來確定。
由于本發(fā)明的紅外探測裝置是對稱的，右檢測角度a3按照與左檢測角度相同的原則來表示。
參考字母標(biāo)注如下H1是每個(gè)豎直導(dǎo)引件12a的上端的高度；F1是菲涅耳透鏡11的焦距；i1是豎直導(dǎo)引件12a所在的角度；h1是每個(gè)豎直導(dǎo)引件12a下端的高度；w1是橫向/長距離區(qū)檢測元件17a和17b的寬度；g1是兩個(gè)豎直導(dǎo)引件12a之間的間隔；11是紅外濾波器16′的窗口寬度；S1為2g1-w1。
一般是由在另一個(gè)區(qū)中的入射紅外線引起的橫向/長距離檢測元件17a和17b的誤操作，也可以由波長長于菲涅耳透鏡11的焦距f1的入射紅外線所引起。通過利用信號處理裝置15將橫向/長距離檢測器元件17a和17b的輸出與參考電壓相比較可以防止這個(gè)問題，并且不計(jì)它的結(jié)果，因?yàn)榧t外輻射的強(qiáng)度是不高的。
分布在橫向/長距離檢測器元件17a和17b與短距離區(qū)檢測器元件17c之間的水平導(dǎo)引件12b可以提供人體遠(yuǎn)離還是接近紅外探測裝置的信息。
下部部分的短距離檢測角度b1由f1、j1、g1、c1、d1和h1來確定，下部部分的長距離檢測角度由f1、j1、p1、c1、d1和h1來確定。
各參考字母標(biāo)注如下j1是安裝在紅外探測裝置上的水平導(dǎo)引件12b的角度；c1是橫向/長距離檢測器元件17a和17b與短距離檢測器元件17c之間的間隔；d1是2w1-c1，(w1是橫向/長距離檢測器元件的寬度)；e1是紅外濾波器16的窗口寬度；p1是菲涅耳透鏡11的下部部分沿長度方向的寬度；以及g1是菲涅耳透鏡11的上部部分沿長度方向的寬度。
圖9表示紅外探測裝置的視場的水平分布。圖10是表示本發(fā)明的紅外探測裝置的視場的豎直分布。圖11是本發(fā)明的紅外探測裝置的方塊圖，圖12是本發(fā)明的紅外探測裝置的電路圖。
如圖11所示，本發(fā)明的探測裝置包括紅外探測器組件14，它探測來自多個(gè)區(qū)的每一紅外線和產(chǎn)生左側(cè)信號、右側(cè)信號或短距離信號，還包括信號處理裝置15。
信號處理裝置15具有左側(cè)信號放大部分21，它接收由紅外探測器組件14產(chǎn)生的左側(cè)信號并增加所施加的信號的幅度；右側(cè)信號放大部分22，它接收由紅外探測器組件14產(chǎn)生的右側(cè)信號并增加所施加的信號的幅度；以及短距離信號放大部分23，它接收紅外探測器組件14的短矩離信號并增加所施加的信號的幅度。信號處理裝置15還具有第一、第二和第三A/D變換部分24、25和26，每一個(gè)部分接收由左側(cè)信號、右側(cè)信號和短距離信號放大部分21、22和23產(chǎn)生的相應(yīng)的輸出信號，并將所施加的信號變換為數(shù)字信號；以及一比較部分27，它接收來自第一和第二A/D變換部分24和25的左側(cè)和右側(cè)信號，將它們彼此比較，計(jì)算所施加的信號，然后產(chǎn)生一中間信號。
更具體地說，如圖12所示，本發(fā)明的探測裝置包括紅外探測器組件14，該組件具有電源Vcc、接地端、電容C12和C13，這兩個(gè)電容并聯(lián)在電源Vcc和接地端之間，以消除電源電壓的噪聲；以及一紅外檢測器17，由電源Vcc驅(qū)動(dòng)，以便產(chǎn)生左側(cè)、右側(cè)或短距離信號；信號處理裝置15，它由左側(cè)信號、右側(cè)信號和短距離信號放大部分21、22和23組成，每一部分具有彼此連接的非反相放大器和反相放大器，以及它的幅度由連接在各放大器的每個(gè)電阻和電容確定；第一、第二和第三A/D變換部分24、25和26，它們將來自各放大部分的每個(gè)經(jīng)放大的信號利用各比較器變換為數(shù)字信號；以及比較部分27，它通過利用比較用柵極，將右側(cè)和左側(cè)信號彼此比較，并對信號進(jìn)行處理。
下面介紹本發(fā)明的紅外探測裝置的工作。
假如人體出現(xiàn)在由紅外探測裝置監(jiān)視的一個(gè)室的左區(qū)，由人體發(fā)出的紅外線行進(jìn)，由將該室分為左、中和右區(qū)的豎直導(dǎo)引件12a使之入射到紅外檢測器17的橫向/長距離區(qū)檢測器元件17a和17b中的左邊一個(gè)上。
由入射到橫向/長距離區(qū)檢測器元件17a和17b中的左側(cè)一個(gè)上的紅外線產(chǎn)生一左側(cè)信號，通過左側(cè)信號放大部分21增加該信號的幅度。利用第一A/D變換部分24將經(jīng)放大的信號變換為數(shù)字信號，產(chǎn)生一個(gè)傳遞人體出現(xiàn)在左區(qū)內(nèi)的信息的信號。
當(dāng)探測器組件檢測到人體的出現(xiàn)時(shí)，它的高電平輸出信號變?yōu)榈碗娖剑@一低電平信號的周期隨入射到檢測器元件上的紅外線的強(qiáng)度變化。換句話說，當(dāng)人體近于紅外探測裝置時(shí)，由人體發(fā)出的紅外線的強(qiáng)度是高的，低電平信號的周期變長。相反，假如人體離紅外探測裝置遠(yuǎn)，紅外線強(qiáng)度低，低電平信號的周期變短。
右側(cè)信號和短距離信號的處理與左側(cè)信號的處理相同。
利用豎直導(dǎo)引件12a導(dǎo)引由中區(qū)產(chǎn)生的紅外線，并入射到橫向/長距離區(qū)檢測器元件17a和17b的中間一個(gè)部分，這一部分電連接到各檢測器元件左右部分，以便同時(shí)產(chǎn)生左側(cè)和右側(cè)信號。這些左側(cè)和右側(cè)信號經(jīng)過左側(cè)和右側(cè)信號放大部分21和22的非反相放大器和反相放大器被放大，經(jīng)放大的信號利用第一和第二A/D變換部分24和25變換為數(shù)字信號。
利用比較部分27將兩個(gè)數(shù)字信號與一參考電壓進(jìn)行比較，假如兩個(gè)信號中的每個(gè)信號變?yōu)榈碗娖?，則產(chǎn)生一個(gè)通知人體出現(xiàn)在中區(qū)的信號。
下面介紹利用本發(fā)明的紅外探測裝置檢測人體的步驟。
如圖13A和13B所示，假如人體出現(xiàn)在紅外探測裝置的前方，紅外探測裝置檢查左側(cè)、中間、右側(cè)和短距離的各個(gè)信號。
換句話說，探測裝置測定(S101)中間信號是否達(dá)到低電平。假如中間信號達(dá)到低電平，探測裝置提高中間信號變量的數(shù)值(S102)，并且，假如中間信號達(dá)到高電平，探測裝置測定(S103)接著中間信號的右側(cè)信號是否達(dá)到低電平。假如右側(cè)信號達(dá)到低電平，探測裝置提高右側(cè)信號變量的數(shù)值(S104)，并且，假如右側(cè)信號達(dá)到高電平，探測裝置測定(S105)下一個(gè)左側(cè)信號是否達(dá)到低電平。假如左側(cè)信號達(dá)到低電平，探測裝置提高左側(cè)信號變量的數(shù)值(S106)，以及假如左側(cè)信號達(dá)到高電平，探測裝置測定(S107)下一個(gè)信號，即短距離信號是否達(dá)到低電平。假如短距離信號達(dá)到低電平，探測裝置提高短距離信號的變量的數(shù)值(S108)，以及假如短距離信號達(dá)到高電平，探測裝置進(jìn)行下一步驟。
在上述步驟之后，假如左、中、右信號變量中的任一個(gè)超過第一設(shè)定值X1，它表明人體的活動(dòng)范圍是大的，探測裝置行進(jìn)到下一步驟(S109)。假如，所有左、中、右信號變量沒有超過第一設(shè)定值X1，探測裝置測定是否經(jīng)過了時(shí)間為T1的預(yù)定周期。假如經(jīng)過了時(shí)間為T1的預(yù)定周期，探測裝置開始下一步驟，假如沒有，探測裝置返回(S110)到起始步驟(S101)。
接著，探測裝置測定(S111)是否短距離信號變量小于第二設(shè)定值C1。假如短距離信號變量小于第二設(shè)定值C1，這表明人體遠(yuǎn)離紅外探測裝置，探測裝置測定(S112)人體的位置作為長度距離位置。
假如短距離信號變量超過第二設(shè)定值C1，探測裝置測定(S113)是否短距離信號變量超過第三設(shè)定值C2。假如短距離信號變量超過第三設(shè)定值C2，則人體靠近紅外探測裝置，并且探測裝置測定(S114)人體的位置作為短距離位置。另外，假如短距離信號變量大于第二設(shè)定值C1并小于第三設(shè)定值C2，探測裝置測定人體的位置作為中間距離的位置，并行進(jìn)到下一步驟(S115)。
在上述步驟之后，假如所有的左、中、右信號變量都小于第四設(shè)定值X3(S116)，探測裝置不考慮測定位置，而行進(jìn)(S117)到起始步驟(S131)。
假如左、中和右信號變量中的任何一個(gè)超過第四設(shè)定值X3，探測裝置測定(S118)中間變量是否超過第五設(shè)定值C4。假如中間變量超過第五設(shè)定值C4，探測裝置測定(S119)右信號變量是否等于左信號變量。假如右信號變量等于左信號變量，測定中間信號，且探測裝置行進(jìn)(S120)到起始步驟(S131)。
假如右信號變量與左信號變量不同，探測裝置測定(S121)右信號變量是否等于中間信號變量。假如右信號變量與中間信號變量相似，則測定左側(cè)和中間信號，探測裝置進(jìn)行(S122)到起始步驟(S131)。假如右側(cè)信號變量與中間信號變量不相似，探測裝置測定(S123)左側(cè)信號變量是否與中間信號變量相似。假如左側(cè)信號變量與中間信號變量相似，則測定右側(cè)和中間信號，探測裝置行進(jìn)(S124)到起始步驟(S131)。假如左側(cè)信號變量與中間信號變量不相似，則側(cè)定前向信號，且探測裝置行進(jìn)(S125)到起始步驟(S131)。
當(dāng)探測裝置測定(S118)中間信號變量是否超過第五設(shè)定值C4時(shí)，假如中間信號變量不超過第五設(shè)定值C4，探測裝置測定(S126)右側(cè)信號變量是否小于第六設(shè)定值C5，假如右側(cè)信號變量小于第六設(shè)定值C5，則測定左側(cè)信號，且探測裝置行進(jìn)(S127)到起始步驟(S131)。
假如右側(cè)信號變量超過第六設(shè)定值C5，探測裝置測定(S128)左側(cè)信號變量是否小于第六設(shè)定值C5。假如左側(cè)信號變量小于第六設(shè)定值C5，則測定右側(cè)信號，探測裝置行進(jìn)(S129)到起始步驟(S131)。假如左側(cè)信號變量超過第六設(shè)定值C5，則測定左側(cè)信號和右側(cè)信號，且探測裝置行進(jìn)(S130)到起始步驟(S131)。
在上述步驟之后，在S131，所有的變量被起始化，探測裝置產(chǎn)生一個(gè)輸出作為設(shè)定值，并返回(S132)到起始步驟。
假如檢測短距離信號的程序(在圖11和12的短距離信號放大部分23和第三A/D變換部分26中測定短和長距離的位置的步驟以及在圖13中的步驟S111-S115)由本發(fā)明的檢測方法中被刪除，則紅外探測裝置僅利用入射在橫向/長距離檢測器元件17a和17b上的每個(gè)左、中、右側(cè)的紅外線的強(qiáng)度就能夠檢測在場的任一個(gè)人的短或長距離的位置。換句話說，假如人體離探測裝置較遠(yuǎn)，入射到檢測器元件上的紅外線的強(qiáng)度變低，并且提供的低電平信號的周期減小，使左、中、右側(cè)信號變量的各自計(jì)算值降低到低電平信號。相反，假如人體接近探測裝置，它們的計(jì)算值則增加。
因此，可以應(yīng)用如下的算法；假如左側(cè)、中間和右側(cè)信號的各自的計(jì)算值超過該大的數(shù)值X2，紅外探測裝置測定人體的位置作為短距離的位置，以及假如它們小于該小的數(shù)值X3，則該裝置測定它作為長距離位置。此外，假如它們超過該小的數(shù)值X3，則裝置測定它作為中間距離位置。
根據(jù)本發(fā)明的紅外探測裝置和利用這樣一種裝置檢測人體的方法，可以檢測人體的出現(xiàn)，在場的任一個(gè)人的位置和移動(dòng)方向。當(dāng)將本發(fā)明應(yīng)用到空調(diào)系統(tǒng)上時(shí)，空調(diào)系統(tǒng)使冷卻空氣流到人體出現(xiàn)的區(qū)域，有效地進(jìn)行自動(dòng)空氣循環(huán)控制。本發(fā)明另外具有的優(yōu)點(diǎn)是，功率消耗低、制造簡單、重量輕、尺寸小、生產(chǎn)成本低，這是由于本發(fā)明的探測器組件僅包括按照高的光學(xué)技術(shù)設(shè)計(jì)的菲涅耳透鏡、導(dǎo)引件和紅外檢測元件。
對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說很明顯，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和范圍的情況下，可以對本發(fā)明的紅外探測裝置和探測方法進(jìn)行各種改進(jìn)和變化。因此，本發(fā)明意在覆蓋處于所提權(quán)利要求的范圍內(nèi)的本發(fā)明的各種改進(jìn)和變化以及它們的等同物。
權(quán)利要求
1.一種紅外探測裝置，包含聚光裝置，用于收集由人體發(fā)出的紅外線；導(dǎo)引裝置，用于將需監(jiān)視的室分為多個(gè)橫向和縱向區(qū)以及用于將紅外線導(dǎo)引到與紅外線的方向相對應(yīng)的紅外探測器裝置的一個(gè)部分上；殼體裝置，用于封裝所述聚光裝置和導(dǎo)引裝置，防止入射的紅外線；所述紅外探測器裝置，用于探測所述導(dǎo)引裝置和殼體裝置導(dǎo)引的某一區(qū)的紅外線或多個(gè)區(qū)的紅外線；以及信號處理裝置，用于放大所述紅外探測器裝置的輸出信號，以及用于將施加的信號變換為數(shù)字信號和分析該數(shù)字信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外探測裝置，其中所述的導(dǎo)引裝置的配置呈扇片形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外探測裝置，其中所述的導(dǎo)引裝置包括豎直導(dǎo)向件，用于將需監(jiān)視的室劃分為左、右和中區(qū)；以及水平導(dǎo)引件，用于將該室劃分為長距離區(qū)和短距離區(qū)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的紅外探測裝置，其中所述豎直和水平導(dǎo)引件是交叉配置的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外探測裝置，其中所述的紅外探測器組件包括紅外濾波器，用于僅透過紅外線；紅外檢測器，用于檢測通過所述紅外濾波器的紅外線。產(chǎn)生熱電性電流；金屬底座，用于承載所述紅外檢測器；及金屬封裝，用于保護(hù)所述紅外濾波器、紅外檢測器和金屬底座，防止外部沖擊。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的紅外探測裝置，其中所述的紅外檢測器包括多個(gè)紅外檢測器元件，它們配置在一阻抗變換裝置上以劃分為幾個(gè)與由所述導(dǎo)引裝置形成的多個(gè)區(qū)相對應(yīng)的部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的紅外探測裝置，其中所述的紅外檢測器包括一對上部紅外檢測器元件，具有預(yù)定的尺寸和其間預(yù)定的間隔，檢測出現(xiàn)在左、中、右區(qū)和長距離區(qū)中的人體發(fā)出的紅外線；以及下部紅外檢測元件，配置在所述上部紅外檢測器元件下方，檢測由短距離區(qū)發(fā)出的紅外線。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外探測裝置，其中所述的信號處理裝置包括左側(cè)、右側(cè)和短距離信號放大部分，每個(gè)用于放大所述紅外探測器裝置的輸出信號；第一、第二和第三模擬/數(shù)字變換部分，分別接收由每個(gè)放大部分產(chǎn)生的信號，并將所施加的信號分別變換成數(shù)字信號；以及比較部分，將由所述第一和第二模擬/數(shù)字變換部分產(chǎn)生的數(shù)字信號與一參考電壓比較，并產(chǎn)生一個(gè)中間信號。
9.一種利用紅外探測裝置探測由室內(nèi)出現(xiàn)的人體發(fā)出的紅外線的方法，包含的步驟有檢測由一劃分為多個(gè)橫向和縱向區(qū)的室的左、右和中區(qū)以及短距離區(qū)入射的紅外線，用以監(jiān)測和提高每個(gè)輸出信號變量的數(shù)值；根據(jù)在所述第一步驟中求出的多個(gè)方向的變量的高或低的計(jì)算值，測定人體活動(dòng)范圍；根據(jù)在所述步驟求出的短距離變量的高或低的數(shù)值，測定人體是接近還是遠(yuǎn)離紅外探測裝置；根據(jù)多個(gè)方向變量的各個(gè)高或低的計(jì)算值，測定人體出現(xiàn)在其中哪一個(gè)區(qū)；以及使所有方向變量和短距離變量起始化，對每一變量確定一設(shè)定值，并返回到第一步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中還根據(jù)左、中和右側(cè)紅外線的強(qiáng)度進(jìn)行用以測定人體是接近還是遠(yuǎn)離紅外探測裝置的所述步驟。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中在微計(jì)算機(jī)時(shí)間計(jì)數(shù)器上，所說計(jì)算值表示響應(yīng)于紅外線高或低的強(qiáng)度產(chǎn)生的長或短的低電平信號的周期。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述的用以對每個(gè)輸出信號進(jìn)行計(jì)算的步驟還包含用以根據(jù)多個(gè)方向變量的各個(gè)高或低計(jì)算值測定人體出現(xiàn)的步驟。
全文摘要
一種紅外探測裝置包括聚光透鏡，用以收集由人體發(fā)出的紅外線；導(dǎo)引裝置，用以將需監(jiān)視室劃分為多個(gè)橫向和縱向區(qū)，并將紅外線導(dǎo)引到與紅外線方向?qū)?yīng)的紅外線探測器組件的一部分；一殼體，用以封裝聚光透鏡和導(dǎo)引裝置，防止入射的紅外線散射；紅外線探測器組件，用于檢測由導(dǎo)引裝置和殼體導(dǎo)引的某區(qū)的紅外線或多個(gè)區(qū)的紅外線；及一信號處理裝置，用以放大紅外探測器組件的輸出信號和用以將施加的信號變換為數(shù)字信號并分析該信號。
文檔編號G01J1/02GK1146010SQ9611106
公開日1997年3月26日 申請日期1996年7月13日 優(yōu)先權(quán)日1995年7月13日
發(fā)明者李敦熙, 金學(xué)洙 申請人:Lg電子株式會(huì)社