CN102472030B - Pir运动传感器系统 - Google Patents

Abstract

一种被动式红外传感器具有两个或更多检测器元件阵列，每个都包括正极性和负极性元件。来自阵列的信号被加在一起并相互做减法，并且如果和或差信号超过阈值，则指示检测。

Description

PIR运动传感器系统

技术领域

本发明一般地涉及运动传感器和结合此类传感器的系统，并且特别地与PIR运动传感器系统有关。

背景技术

美国专利号7,183,912、7,399,970、7,399,969和7,755,052公开具有低的错误报警率和最小处理要求的简单PIR运动传感器，其能够辨别例如动物的较小移动目标与诸如人类的较大目标，以使得仅在存在未授权人类而不是宠物的情况下激活警报。

特别地关于天花板安装的传感器，由于正和负检测器元件的使用，来自要被监视的对象的信号有可能沿着某些承载线路取消。换言之，天花板安装的检测器固有地沿着某些承载线路具有较长的检测范围且沿着其它承载线路具有较短的检测范围。如在本文中所理解的，期望的是提供一种沿着所有承载线路具有相对均匀的检测能力的单个天花板安装的检测器。

发明内容

本文描述的实施例提供PIR运动传感器系统。

在一个实施例中，PIR运动传感器系统包括热释电元件的第一和第二阵列。处理器接收表示第一和第二阵列的输出的相应第一和第二信号。处理器将第一和第二信号加在一起以建立和信号并用第二信号减去第一信号以建立差信号。处理器然后针对和信号和差信号中的每一个确定是否应该指示检测。

在非限制性实施方式中，可以通过使第一信号的极性相反且然后将具有相反极性的第一信号与第二信号相加来生成差信号。每个非限制性阵列可以包括至少四个元件，两个具有正极性且两个具有负极性。第二阵列的元件可以在方位上横跨第一阵列中的每个元件。在某些实施例中，每个阵列的元件按照以下关于极性的方位顺序相互电气连接：正到负到正到负。可以将传感器安装在天花板上以便建立独立于对象与传感器的方位的相对均匀的检测空间，或者可以将传感器安装在面朝上的地面或工作台表面上、垂直杆上或墙壁上。

在另一方面，被动式红外传感器具有两个或更多检测器元件阵列。每个阵列包括正极性元件和负极性元件。来自阵列的信号都被针对至少某些检测循环相互加在一起并做减法。如果和信号或差信号超过阈值，则指示检测和/或运动。

在又一方面，计算机可读介质可被处理系统执行以从热释电元件的第一阵列接收第一信号并从热释电元件的第一阵列接收第二信号。逻辑操作包括将第一信号与第二信号相加以建立和信号并用第二信号减去第一信号以建立差信号。只有当和信号以及差信号都不满足检测标准时，才不指示检测。否则指示检测。

在仔细察看以下详细说明和附图之后，本领域普通技术人员将更容易地认识到本发明的其它特征和优点。

附图说明

通过研究附图，可以部分地收集关于本发明的结构和操作两者的细节，在附图中，相似的附图标记指示相似部分，并且在附图中：

图1是PIR运动传感器系统的一个实施例的系统架构的框图；

图2是示出供在PIR运动传感器系统中使用的替换传感器布置的示意图，其中一个传感器布置被安装在天花板上且另一传感器布置被安装在墙壁上；

图3是PIR元件阵列的一个实施例的平面图；

图4是将图3中的PIR元件表示为电容器的示意性符号图，其中圆点指示极性；

图5是示出“和”信号的采用的示意图；

图6是示出“差”信号的采用的示意图；

图7是图示系统逻辑操作的一个实施例的流程图；

图8是图示在由具有简单的典型四元件检测器元件阵列的光学系统的两个不同光学元件建立的被监视子体积中的离天花板安装的检测器元件阵列一定距离处的个体的示意图；

图8A是图示阵列上的图8的两个对象的图像的示意图；

图9是朝着图3至6的阵列指引辐射的一个光学元件的光学图；

图10是图示供在图1的运动传感器系统中使用以便朝着图3至6的检测器元件阵列指引辐射的光学系统的一个实施例的光学图；

图11是图示图3的PIR检测器元件阵列的修改的示意图；

图12是图示具有复合光学装置的简单双元件传感器的示意图，所述复合光学装置使来自被监视空间的被监视子体积的IR辐射聚焦至出现在传感器上的图像中；

图13A和13B图示通过被监视子体积的横向横截面视图或图案，所述被监视子体积针对由将图11的八元件传感器安装在被设计为将辐射指引到传感器上的复合光学装置布置后面得到的空间的四个相邻被监视子体积的差以及和配置；

图14A和14B图示通过针对包括十六个方形检测器元件阵列的传感器的差以及和配置的被监视子体积的对应横截面视图；以及

图15图示图13A的被监视子体积横截面图案的修改，其中，光学系统被布置为使得相邻被监视子体积之间的间隙不大于要针对其检测运动的最小对象的尺寸。

具体实施方式

本文公开的某些实施例提供一种运动感测系统，其包括具有多个检测器元件的被动式红外传感器系统和处理器，所述处理器处理来自检测器元件的信号且如果满足预定检测标准则指示运动检测。

在阅读本描述之后，如何在各种替换实施例和替换应用中实现本发明对于本领域的技术人员来说将变得显而易见。然而，虽然在本文中将描述本发明的各种实施例，但应理解的是这些实施例仅仅以示例而非限制的方式提出。同样地，不应将各种替换实施例的本详细描述解释为限制如在所附权利要求中阐述的本发明的范围或宽度。

最初参考图1，示出了一般地指示为10的用于检测诸如人类的移动对象12的传感器系统。系统10包括光学装置系统14，其可以包括适当的反射镜、透镜以及本领域中已知的其它组件以便将对象12的图像聚焦到被动式红外（PIR）检测器系统16上。响应于移动对象12，PIR检测器系统16生成能够被信号处理电路18滤波、放大和数字化的信号，依照本文的逻辑操作和由图7在非限制性实施例中所图示，其中处理系统20（诸如，例如计算机或专用集成电路）接收信号并且确定是否激活可听见的或看得见的警报22或诸如用于门的激活系统的其它输出设备等。可以在与处理系统20相关联的计算机可读介质23上实现该逻辑操作。计算机可读介质可以是逻辑电路、固态计算机存储器、基于磁盘的存储装置、基于磁带的存储装置或其它适当的计算机介质。

可以将PIR检测器系统和关联的光学装置系统适当地安装在要被监视的空间中。可以如在图2中的24处所示那样，将传感器安装在天花板26上。替换地，传感器可以面向上地安装在地面、工作台或其它水平面上或垂直杆上，或者可以如在图2中的30处所指示地安装在墙壁32上。在其它实施例中，可以在房间中的不同位置处提供传感器。此类系统可以包括：房间中的对象或固定装置的一部分，诸如电灯装置、灯等等；以及用于将IR辐射指引到检测器上的适当光学系统。可以使用粘合剂、紧固件等来实现安装。

已描述了总体系统架构，现在对图3和4进行参考，其示出PIR传感器的第一实施例。如所示，本实施例中的PIR检测器系统24包括在其上形成了第一和第二PIR元件组的单个优选陶瓷基底34，所述第一和第二PIR元件组在本文中也称为“阵列”并在图3和4中标记为“1”和“2”。

如所示，每个组包括四个元件36，其中每个元件36具有正或负极性，应理解的是可以使用每组更多或更少的元件。如图3中最好地所示，组“1”的元件被相互电气连接，并例如电气连接到图1所示的信号处理电路18/处理系统20。同样地，组“2”的元件被相互电气连接，并例如电气连接到图1所示的信号处理电路18/处理系统20。可以将每个组的元件按照以下关于极性的方位顺序相互电气连接：正到负到正到负。如图3所示，在某些实施例中，可以将来自每个组的一个正元件和一个负元件在芯片外连接到外部电路。组“1”元件被关于组“2”元件在方位上交错，即组“1”的每个元件被组“2”的元件横跨，并且反之亦然，如所示的那样。

可以将两组阵列看作两个检测器。应理解的是检测器是测量远红外辐射的变化的热释电检测器。此类检测器通过“压电效应”来操作，所述压电效应在存在机械应变的情况下引起电荷迁移。热释电检测器采取电容器的形式，即被电介质分离的两个导电板。电介质常常是压电陶瓷。当远红外辐射引起陶瓷中的温度变化（和因此的某些机械应变）时，电荷从一个板迁移至另一个。如果没有被连接到检测器的外部电路，则电压表现为“电容器”电荷。如果外部电路被连接在各板之间，则电流流动。

在任何情况下，检测器24响应于图像由于例如人类通过由复合光学装置14（图1）产生的被监视子体积而通过检测器来产生两个单独的信号。如下文参考图7进一步阐述的，一方面，可以将两个信号加在一起，并且另一方面可以将其与关于信号基线而言极性相反的信号中的一个加在一起（因此实际上用一个信号减去另一个）。在至少某些检测循环中执行的此过程产生两个新的信号，在本文中称为“和”以及“差”信号。

在讨论图7的逻辑操作之前，首先对图5和6进行参考以获得本检测器的操作的图形描绘。箭头38指示撞击在元件36上的红外辐射。

如图5和6所示的那样，响应于跨越检测器的平面位于不同角度处的图像形状（由人类在相对长的范围内在传感器周围移动引起），两个新信号中的每个在图像形状处于沿着四个正交方向时是最大的，但是两个信号最大响应方向相互偏移四十五度。具体地，在图5中，在其中采用“和”信号的情况下，检测器24充当单个阵列，其中其八个检测器元件36具有所示的极性。箭头38示出方向，从该方向检测器阵列对包括从沿着箭头的方向定向的透镜（或其它光学元件）到达的图像的辐射敏感。虚线箭头示出检测器阵列对其远不那么敏感的图像定向方向（处于与实线箭头的约四十五度角处），因为图像落在（+）和（-）极性元件两者上（其信号被极化地求和，因此几乎不产生信号）。

图6示出与图5相同的检测器元件阵列，除了其元件的四个的极性相反之外，从而指示采用“差”信号的效果。箭头38再次示出方向，从该方向检测器阵列对包括从沿着箭头的方向定向的透镜（或其它光学元件）到达的图像的辐射敏感。虚线箭头示出检测器阵列对其远不那么敏感的图像定向方向（处于与实线箭头的约四十五度角处），因为图像落在（+）和（-）极性元件两者上（其信号被极化地求和，因此几乎不产生信号）。

因此，实际上，通过选择是考虑来自此类检测器阵列的和信号还是差信号，PIR传感器可以改变其检测方向定向。然而，在非限制性实施方式中，传感器被设计为不是方向敏感的，而是无论方位如何都提供相对均匀的覆盖。

在图7中图示用于处理来自检测器元件阵列的信号的处理系统和方法的一个实施例。在图7的框40处，针对至少一些检测循环中每一个进入“DO”循环过程，其中，在框42处，将来自阵列“1”的信号与来自阵列“2”的那些相加以产生上文所讨论的“和”信号。另外，在框44处，使阵列信号中的一个的极性相反，并与来自另一阵列的信号相加，实际上产生上文所讨论的“差”信号。在判定菱形46处，确定各信号中的任一个（即“和”或“差”信号）是否超过阈值。通常，将信号的振幅用于此目的。如果超过阈值，则在状态48处指示检测并激活诸如图1的可听见的或看得见的警报设备22之类的输出设备。从状态48或从判定菱形46开始，如果“和”和“差”信号都不超过阈值，则逻辑操作在框50处进入下一个检测循环。

应理解的是等价地，可以直接在框42之后执行判定菱形46处的测试，并且如果“和”信号超过阈值，则逻辑操作可以直接前进至框48，绕过在框44处计算“差”信号的需要。在此类实施方式中，在“和”信号不触发检测确定的情况下，然后可以确定“差”信号并针对阈值测试该“差”信号。在该后面的实施例中，在某些但不是所有检测循环中计算“和”信号和“差”信号两者。在另一种替换中，仅将两个信号（和以及差信号）中的较大的信号与判定框或步骤46中的阈值相比较。

实际上，在信号峰值高度逻辑操作“OR（或）”布置中两组方向信号的使用将它们组合。也就是说，由处理系统20来评估两个信号，以使得超过阈值的“和”信号或“差”信号可以指示检测。实际上，通过忽视较小的信号，这将来自两个信号的最好检测方向组合。结果是缺少在天花板安装的PIR传感器中的相对不敏感的检测方向，并且替代地有沿所有方向的相对均匀的敏感性。这提供全向感测能力。

如上文在墙壁安装的传感器30的情况下所讨论的，本原理不限于天花板安装的传感器应用。由于检测器使得能够产生检测沿着任何轴定向的移动图像的传感器，所以可以在任何检测器旋转定向上安装墙壁安装的传感器30（即，其中其检测器的基底的平面近似平行于墙壁）。另外，可以替换地将检测器阵列连同适当的光学装置一起安装在工作台表面或地面上。由于可以可互换地在天花板、面朝上的表面、垂直杆或墙壁上使用传感器，所以提供了一类全新的PIR运动传感器，其是非常容易库存和安装的通用商品。

此外，检测器阵列可以具有比所示的那些更多或更少的元件，并具有更多或更少的元件组，可以用加法、减法或用其它手段将它们的信号组合。并且，将每个元件（element）分裂成两半的二分法（binary concept）不是作为用于组织检测器元件阵列的限制性概念提出的。

如上所述，使光学系统14与PIR检测器系统相关联，以便将来自不同方向的IR辐射指引到检测器阵列上。光学系统可以包括适当的反射镜、透镜以及本领域中已知的其它组件以便将对象12的图像聚焦到被动式红外（PIR）检测器系统16上。远程天花板安装PIR传感器通常被安装在被监视区域的中心中，以使得辐射可以从近半球体积内的任何方向进入传感器的光学装置。可以将复合透镜等定位于围绕天花板下面的检测器的近半球阵列中，以便将辐射指引到阵列中的检测器元件上。替换地，可以在天花板下面以适当的间距在围绕检测器阵列的环中布置适当的光学元件，或者可以使用连续的环状光学元件，诸如菲涅耳棱镜或圆柱形菲涅尔透镜。可以将此类光学布置结合在电灯装置或其它天花板可安装固定装置中。

上文结合图1至7所述的全向传感器提供沿所有方位方向的均匀运动检测，大多数均匀地（给定通常可用的光学装置）处于离传感器的中等距离范围内。在标准传感器装配有标准四元件单信号检测器的情况下，由于相反极性的信号抵消而引起的沿某些方向的信号减少可能是问题。现在，当人类接近此类传感器或直接在其下面时，其图像采取圆形或近椭圆（short-oval)形式，并且所有图像的辐射可能不时地落在单独的检测器元件上，因此产生稳健的正或负信号。然而，如果其处于离传感器的中等距离处，则其图像的辐射可能跨越多个传感器元件传播，这导致由上文结合图1至7所述的系统解决的非均匀运动检测问题。图8图示典型的情况，其中处于中等距离处的人关于检测器阵列24沿着不同的方位角方向移动。图8中还示出两个透镜或其它光学元件52，其可以围绕检测器形成此类透镜或光学元件阵列的一部分。可以看到可以使图像的长轴相对于检测器元件沿任何方向对准。

在常规四元件PIR运动检测器中，将全部的四个元件串联连接在一起，使得其单独的信号被依照每个元件的极性加在一起。在其中中等距离范围内的人相对于传感器以各种方位角移动的系统中，包括人“A”的图像的辐射落在两个（+）极性元件上，并因此促使检测器提供大的信号，如在图8A中的虚线圈起的区域所图示的那样。相反，包括人“B”的图像的辐射落在一个（+）和一个（-）元件上，如在图8A中的实线圈起的区域所图示的那样，因此促使检测器几乎不提供信号。因此，传感器是方向敏感的。上文结合图1至7所述的系统减少或避免了此类方向敏感性，因为当处理系统选择考虑来自阵列的和或差信号时，PIR传感器24有效地改变其检测方向定向。

然而，在上文结合图1至7所述的系统中，当在离检测器的相对大的距离处发生移动时，仍存在信号损失的潜在可能，这取决于用于将IR辐射从此类距离指引到检测器阵列上的光学系统的布置。这在图9中图示。在图9中，来自诸如人的远程对象的IR辐射55被主光学元件56指引到可以安装在天花板等上的PIR运动检测器阵列58（诸如图3至6的阵列24）的IR检测表面上。透镜元件可以是刚好安装在检测器阵列58下面的此类元件的环状阵列的一部分或圆柱形光学元件的一部分或圆顶形光学阵列或圆顶状光学元件的一部分等。可以在检测器附近或检测器处形成对象的图像60，但是形成图像的许多射线62没有入射在检测器上。此状况导致比否则在所有图像的射线都入射在检测器上的情况下将导致的不期望地更小的检测器信号。避免或减少此问题的一个方式是在检测器元件平面下面足够远地安装光学元件以允许相对高角度的光进入检测器，从而防止图像的辐射跨越过宽的距离传播并在检测元件上变得太弱。然而，在许多情况下在检测器平面下面足够远地安装光学元件可能是不切实际的。因此，虽然可以在检测器附近形成图像，但许多图像射线未入射在检测器上。此状况导致比否则在所有图像射线都入射在检测器上的情况下将导致的不期望地更小的检测器信号。

图10图示被设计为避免或减少此问题并将更多的图像指引到检测元件上的光学组件的一个实施例。如图10所示，将辅助光学元件64放置在主光学元件56与检测器58之间，以便修改图像位置，从而使得其更多的射线62入射在检测器上。辅助光学元件64可以是可能适合于应用的任何类型，诸如透镜、反射镜、棱镜、前述各项中的一个的菲涅耳型式、衍射元件等。在一个实施例中，可以将辅助光学元件64布置在检测器周围，或者可以使用诸如菲涅耳棱镜或圆柱形菲涅耳透镜之类的连续环状光学元件。在这种情况下，主光学元件可以是透镜或其它光学元件的阵列，或者还可以是在辅助光学元件64外面的连续环状光学元件，诸如菲涅耳棱镜或圆柱形菲涅耳透镜。可以将整个光学组件安装在被设计用于在检测器下面天花板安装的适当支撑框架或外壳中。如图10所示，辅助光学元件相对接近于检测器定位并成角度，从而将更多的IR辐射指引到检测器元件阵列上，并因此向处理系统提供较大的信号以进行分析。在一个实施例中，辅助光学元件64可以与检测器元件平面成约20度至90度的角度。

前述描述已集中于沿所有方位方向的均匀运动检测的提供。然而，上述PIR运动传感器系统还能够对运动进行分辨并产生用于具有不同尺寸并在离检测器任意方向处的移动对象的信号输出，要分辨的对象的尺寸取决于将辐射指引到检测器上的光学元件的布置。来自诸如人类的对象的较大辐射图像能够覆盖检测器元件阵列的两个或更多元件。如上所述，此类对象提供两个“和”或“差”配置中的一个中的更好或更大的输出信号，因为其前边缘和后边缘在更接近于正交或更接近于45度角处穿过检测器。当此类对象的辐射的边缘从一个检测器元件移动至另一个时，在“和”或“差”信号中看到信号的增大，这取决于对象相对于检测器的方向。

检测器输出是基于由于IR发射对象的运动而引起的在检测器元件处接收到的辐射的变化，并且如果不存在运动，则不存在信号。当大的对象跨越由一个或多个光学元件建立的被监视子体积移动时，其辐射的前边缘在其通过的连续检测器元件中产生信号输出。这又根据方向在和或差信号配置中产生大的输出信号，其指示运动检测。小的对象也在和或差信号配置中产生信号输出，因为其辐射从一个元件行进至下一个。

图11图示八元件检测器阵列70的替换实施例，其中，图3、5和6的八元件阵列被扩大以填充方形区域。这是四方形阵列，其中每个元件被沿着四十五度角或分离线75划分成两个部分72、74。图11还图示被叠加在检测器元件阵列上的两个可能辐射图像75A和75B上，并且在跨越阵列移动的过程中，一个沿着大体上正交的方向，并且另一个沿着与阵列成45度的方向。在图11的布置中，在采用和信号的情况下，检测器对沿着正交方向（75A）到达的此类图像的辐射更加敏感。当使元件中的四个的极性相反以产生差信号（如在以上图6中那样）时，传感器对沿着45度方位方向从光学元件到达的此类图像的辐射更加敏感。事实上，此传感器布置在没有针对来自从任何方向（不仅仅是正交和45度方向）到达的较大对象的辐射的两个（和或差）信号配置中的一个的抵消的情况下产生更好的检测器信号，因为以任何角度来自光学元件的辐射以更接近于正交的角度或更接近于四十五度的角度到达检测器平面处。

如上所述，为了仅用小的检测器阵列来监视大的空间，PIR运动检测器设计有多个光学组件，其将来自被监视空间的连续子体积内的对象的IR辐射聚焦到出现在检测器上的图像中。这在图12中针对简单的双元件检测器120示意性地图示，其中，在检测器的前面布置多个光学组件122或复合光学装置以监视期望的空间或体积。光学组件122有效地将空间划分成一系列子体积124，使得从子体积通过至子体积的诸如人类的产生辐射的目标由于目标的前边缘跨越被监视区域移动而引起连续检测器元件上的辐射变化。全向检测器具有许多此类检测器元件，其中的每一个与光学元件相结合地形成覆盖被监视区域的一部分的被监视子体积。实际上，根据对象与传感器的距离，在各相邻的被监视子体积之间存在大的间隙，因为标准运动传感器假设人走过该区域，以致于身体是足够大的，并且涉及在至少一个检测器元件上始终产生辐射的变化的足够的移动。这适用于入侵感测，但是不适用于PIR运动传感器的某些应用。PIR运动传感器系统的一个用途是在环境照明或气候控制中，使得在不存在人类时可以关掉照明、空调、热等以节省能量。有时，被监视区域中的人可能仅略微地移动，并因此未能在常规运动检测器处引起足够的信号。因此，灯或空调可能被不期望地关掉。

在如上所述的八（或更多）元件、全向运动检测器系统的一个实施例中，光学元件被布置为使得在离光学元件的预定距离处（诸如在被监视空间的周界处）的每个光学元件的相邻被监视子体积之间基本上不存在间隙，如图13A和13B所图示的那样。图13A和13B图示通过形成用于图11的八元件检测器的复合光学装置的一部分的四个相邻光学元件的被监视子体积的相邻横向横截面视图125。在图13A的“差”信号配置中，沿着任何45度或接近于45度的方向行进的诸如人类的大身体的前边缘引起检测输出信号。另外，由在该区域中坐着或否则基本上不移动的人进行的任何小的移动也引起至少一个检测器元件中的信号的变化。类似地，在图13B的“和”信号配置中，沿着任何正交方向行进的身体的前边缘产生检测输出信号。对于跨越被监视子体积移动的小身体或对于在区域中坐着或否则不移动的人的小的移动（诸如手的移动）而言也是如此。这导致容易获得大的移动对象的前边缘或人的小的移动的在八个不同方向中的任何一个上的良好运动检测，所述人没有正在移动通过该区域，而是沿着八个方向中的任一个仅移动其身体的一小部分。

如上所指出的那样，图11的八元件阵列有效地是四方形元件阵列，其中，每个元件被45度分离线75二等分，从而形成如在图11中看到的八个三角形元件。非正交分离线或检测器元件边缘产生比缺少此类非正交角度的图案更好的检测功能，如通过将图13A和13B的被监视子体积横截面图案与图14A和14B的那些相比较可以看到的。如上文所解释的那样，具有检测器元件（每个具有非正交边缘）的图13A和13B的被监视子体积图案沿着对象跨越被监视区域的八个可能移动方向（四个正交且四个处于45度）中的任何一个产生良好运动检测。图14A和14B图示由具有多个方形元件130的检测器建立的被监视子体积横截面图案，其中图14A图示用于“减”信号配置的图案且图14B图示用于“加”信号配置的图案。图14A的配置从45度前边缘对象产生良好的信号，但是图14B的配置只能沿着两个正交轴中的一个（即如在图14B中看的水平轴）产生良好的信号。因此，此检测器设计仅在六个方向上产生良好的方向，而不是八个。这图示具有如图11所示的非正交边缘的检测器元件的优点。

如上文已经解释的，在以上实施例中结合图1至11和13所述的检测器系统在没有和以及差信号配置中的至少一个中的抵消的情况下（无论方向如何）产生信号，如果检测器正在从多个光学元件接收来自多个被监视子体积的辐射的情况下。同时，检测器仍能够对较小对象的移动进行分辨（即，具有等于或小于一个检测器元件的尺寸的对象），其随着较小对象在元件之间移动而产生良好的信号。在图13A和13B中，光学系统被布置为使得在与光学元件相距给定距离处在由系统中的光学元件建立的相邻被监视子体积横截面图案之间本质上不存在间隙。然而，如果光学元件或光学装置被布置为使得相邻的八元件被监视子体积横截面图案125（每一个都归因于检测器70利用单独的光学元件进行工作）之间的距离不大于最小对象的近似尺寸和将由传感器分辨的其运动跨距，例如，不同尺寸的人体部位的运动跨距，则在被监视子体积之间可能存在小的间隙，同时仍允许小对象的检测。图15图示修改布置，其中，在与检测器相距指定距离（诸如被监视空间内的对象的最大距离）处在各相邻被监视子体积横截面图案125之间提供小间隙135。在图15中，间隙135约等于将由传感器分辨的最小对象136的尺寸。因此，可以由光学系统14的适当调整来设计使用八元件检测器阵列的全向传感器系统，以使得由光学元件建立的相邻被监视子体积之间的间隙不大于要分辨的最小对象的近似尺寸，其可以具有与检测器元件大约相同的尺寸。

如上所述的使用和以及差信号的全向传感器系统提供了在不引起由于主要运动的实例期间的信号抵消而引起的潜在问题（如将是在常规运动检测器的情况下，其中，需要相邻被监视子体积之间的相对大的间隙以减少信号抵消）的情况下通过提供许多紧密地缩紧的被监视子体积来检测微小运动（诸如微小的手或手臂移动）的新方法。由于和以及差信号分析，信号抵消将仅存在于各信号配置中的一个中，并且因此与检测器阵列相结合地使用提供多个紧密地缩紧的被监视子体积的许多光学元件以允许分辨小身体部位的仅小的移动。另外，具有非正交边缘的检测器元件的使用允许沿着八个可能方向中的任何一个的移动的分辨，无论大的还是小的身体移动。

提供公开实施例的以上描述以使得本技术领域的任何技术人员能够完成或使用本发明。对这些实施例的各种修改对本领域的技术人员来说将是容易显而易见的，并且在不脱离本发明的精神或范围的情况下，本文所述的一般原理可以应用于其它实施例。因此，应理解的是本文提出的描述和附图表示本发明的目前优选实施例且因此表示本发明广泛地预期的主题。还要理解的是本发明的范围完全涵盖可以变得对于本领域的技术人员来说显而易见的其它实施例，并且因此只由所附权利要求来限制本发明的范围。

Claims (20)

1.一种能够水平安装的PIR运动传感器，包括：

检测器，其包括热释电元件的至少第一阵列和热释电元件的至少第二阵列；

与运动传感器相关联的光学系统，其适于将来自运动传感器周围的区域中的对象的IR辐射指引到检测器元件阵列上，其中，光学系统包括：至少一个主光学元件，其拦截IR辐射并朝着IR检测器元件阵列指引被拦截的辐射；以及与每个主光学元件关联的、在所述关联的主光学元件与检测器之间放置的一个辅助光学元件，其被定位成与所述关联的主光学元件成角度且适于使更多被拦截的仅来自所述关联的主光学元件的IR辐射聚焦到检测器阵列上；以及

至少一个处理器，其接收表示第一和第二阵列的输出的相应第一和第二信号，其中，处理器将第一和第二信号加在一起以建立和信号，并用第二信号减去第一信号以建立差信号，并且其中，处理器确定和信号或差信号是否超过阈值，且如果和信号或差信号超过阈值则指示运动检测。              

2.权利要求1的传感器，其中，所述主光学元件、辅助光学元件选自包括透镜、反射镜、棱镜、和衍射元件的组。

3.权利要求2的传感器，其中，所述透镜、反射镜、棱镜分别是菲涅耳透镜、菲涅耳反射镜、菲涅耳棱镜。

4. 权利要求1的传感器，其中，所述传感器被安装在面朝上的表面上。

5.权利要求1的传感器，其中，每个阵列包括至少四个元件，两个具有正极性且两个具有负极性。

6.权利要求1的传感器，其中，第一阵列中的每个元件在方位上被第二阵列的元件横跨。

7.权利要求1的传感器，其中，每个阵列的元件按照以下关于极性的方位顺序相互电气连接：正到负到正到负。

8.权利要求1的传感器，其中，所述传感器被安装在天花板上。

9.权利要求1的传感器，其中，所述传感器被安装在垂直杆上。

10.一种能够水平安装的PIR运动传感器，包括：

检测器，其包括热释电元件的至少第一阵列和热释电元件的至少第二阵列；

与运动传感器相关联的光学系统，其适于将来自运动传感器周围的区域中的对象的IR辐射指引到检测器元件阵列上，其中，所述光学系统包括多个光学元件，所述多个光学元件中的每个将来自要被监视的空间的预定子体积的辐射朝着检测器元件阵列指引，该光学系统被配置为使得通过在离光学元件预定距离处的由系统中的相邻光学元件建立的被监视子体积的相邻横向横截面之间的间隙不大于其运动要被检测的最小对象的近似尺寸；以及

至少一个处理器，其接收表示第一和第二阵列的输出的相应第一和第二信号，其中，处理器将第一和第二信号加在一起以建立和信号，并用第二信号减去第一信号以建立差信号，并且其中，处理器确定和信号或差信号是否超过阈值，且如果和信号或差信号超过阈值则指示运动检测。

11.权利要求10的传感器，其中，在通过光学元件监视的子体积的相邻横向横截面之间基本上不存在间隙。

12.权利要求10的传感器，其中，每个热释电元件具有至少三个边缘，并且至少一个边缘与其它边缘是非正交的。

13.权利要求10的传感器，其中，所述检测器元件被成对地布置，每对形成大体上方形形状，其中每对的非正交边缘彼此相邻，并且以四十五度角将方形形状二等分。

14.权利要求10的传感器，其中，所述传感器被安装在墙壁上。

15.权利要求10的传感器，其中，通过使第一信号的极性相反，随后将具有相反极性的第一信号与第二信号相加来生成差信号。

16.权利要求10的传感器，其中，每个阵列包括至少四个元件，两个具有正极性且两个具有负极性。

17.权利要求10的传感器，其中，第一阵列中的每个元件在方位上被第二阵列的元件横跨。

18.权利要求10的传感器，其中，每个阵列的元件按照以下关于极性的方位顺序相互电气连接：正到负到正到负。

19.权利要求10的传感器，其中，所述传感器被安装在天花板上。

20.权利要求10的传感器，其中，所述传感器被安装在垂直杆上。

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