CN103308177A - 红外传感器装置 - Google Patents

Abstract

一种红外传感器装置包括：多个红外传感器，提供在其中红外接收区域在一个平面内被径向划分的多个分割区域中；检测器，基于红外传感器的输出检测每个分割区域的红外接收区域中存在或者不存在物体的移动；和确定器，在红外接收区域的分割区域的队列中，基于在其中检测到物体的移动的分割区域的布置模式，确定该物体是否在距离红外传感器预定距离范围的检测区域中。

Description

红外传感器装置

技术领域

本发明涉及使用红外传感器的红外传感器装置。

背景技术

已知通过具有仅在人体是在周围时才操作的功能来实现节省电力等的家用电器。此外，在阻止犯罪和安全领域，存在在检测到人体入侵到目标区域内时引起警报并且执行各种操作的产品。

在这样的产品中，红外传感器(主要是，热电传感器)通常被用作检测人体移动的传感器(参见日本专利申请公开号2009-288498)。日本专利申请公开号2009-288498公开了一种方法，其中红外衰减滤波器放置在人体检测传感器(红外传感器)的前方，通过调整红外衰减滤波器控制红外传感器的灵敏度，并且接着设置人体检测区域。

通常，一般用于人体检测的红外传感器是单独使用的。在这样的使用中，其中红外传感器检测人体的移动的区域取决于在人体和背景之间的温度的差异。即，当人体变得远离红外传感器，或者当临近人体的背景和人体之间的温度的差异变小，由于人体的移动带来的红外传感器接收热量的变化量，也就是红外传感器的灵敏度降低。存在以下问题：进行人体移动检测的区域取决于临近人体的背景和人体之间的温度的差异。

图31是说明红外传感器、人体和检测区域的背景之间的温度的关系的图。

从目标物体传递到人体的红外热量Q由下述公式1表示。

[公式1]

Q＝σS₁F₁₂ε₁ε₂(T₁ ⁴-T₂ ⁴)

在上述公式1中，σ＝5.67×10^-8[W·m^-2·k^-4]是史蒂芬-波尔兹曼(Stefan-Boltzmann)常数，S₁是传感器的接收光的面积，F₁₂是传感器到目标物体的结构因数(configuration factor)，T₁是传感器的表面温度，T₂是目标物体的表面温度，ε₁是传感器的辐射系数，以及ε₂是目标物体的辐射系数。

在此，如图31中的左图中所示，在没有人体102处于红外接收区域104的情况下，红外传感器101接收来自背景103的由下述公式2表示的红外热量Q₁。此外，如图31中的右图中所示，在有人体102处在红外接收区域104中的情况下，红外传感器101接收来自人体102和背景103的由下述公式3表示的红外热量Q₂。

[公式2]

Q₁＝σS₁F₁₂ ⁽⁰⁰⁾ε₁ε₂ ⁽⁰⁾(T₁ ⁴-T₃ ⁴)

[公式3]

Q₂＝σS₁F₁₂ ⁽¹⁾ε₁ε₂ ⁽¹⁾(T₁ ⁴-T₂ ⁴)+σS₁F₁₂ ⁽⁰¹⁾ε₁ε₂ ⁽⁰⁾(T₁ ⁴-T₃ ⁴)

在上述公式2和3中，σ＝5.67×10^-8[W·m^-2·k^-4]是史蒂芬-波尔兹曼常数，S₁是传感器的接收光的面积，F₁₂ ⁽⁰⁰⁾是传感器到背景的结构因数，F₁₂ ⁽⁰¹⁾是传感器到背景的结构因数，F₁₂ ⁽¹⁾是传感器到人体的结构因数，ε₁是传感器的辐射系数，ε₂ ⁽⁰⁾是背景物体的辐射系数，ε₂ ⁽¹⁾是人体的辐射系数，T₁是传感器的表面温度，T₂是人体的表面温度(人体温度)，以及T₃是背景的表面温度(背景温度)。

图32是说明当人体102穿过红外传感器的传感器检测区域时，红外传感器接收的红外热量的变化的图。

如图32所示，当人体102从外部进入到红外传感器101的视场(红外接收区域104)中，由红外传感器101接收到的红外热量从由上述公式2表示的红外热量Q₁变成上述公式3表示的红外热量Q₂。

红外传感器101接收的红外热量变化量的数值Q₂-Q₁(变化量Q₂-Q₁)取决于两个参数“人体102和红外传感器101之间的距离”和“在人体温度T₂和背景温度T₃之间的温度差(温度差T₂-T₃)”。注意，人体102和红外传感器101之间的距离越短，由人体102移动而产生的变化量的数值Q₂-Q₁变得越大。并且，此外，人体温度T₂和背景温度T₃之间的温度差T₂-T₃越大，变化量的数值Q₂-Q₁变得越大。

通常，红外传感器101确定：当红外热量的变化量的数值Q₂-Q₁超过了预定的阈值时，人体102的移动被检测到。如上所述，变化量的数值Q₂-Q₁取决于“人体102和红外传感器101之间的距离”和“人体温度T₂和背景温度T₃之间的温度差”。

因此，如果变化量的数值Q₂-Q₁的阈值是唯一确定的，显然地，其中红外传感器101检测人体102的移动的红外接收区域104取决于人体温度T₂和背景温度T₃之间的温度差T₂-T₃。即，当温度差T₂-T₃改变，其中红外传感器101检测人体102的移动的红外接收区域104的尺寸也改变。

图33是说明由于人体温度T₂和背景温度T₃之间的温度差变化而使得传感器检测区域的尺寸发生变化的状态的图。

如图33所示，例如，当温度差T₂-T₃＝5℃时红外接收区域104a比当温度差T₂-T₃＝3℃时红外接收区域104b更大。

因此，对于传统的红外传感器装置，传感器检测区域尺寸会因为人体温度和背景温度之间的温度差改变而发生改变。注意，为了检测人体周围的背景温度而进行的温度传感器和红外传感器的模块化，和按照温度传感器检测到的背景温度对红外传感器的信号放大因数的控制，使得有可能保持人体移动的检测区域恒定。但是，在这种情况下，模块被放置的位置不得不具有与背景相同的温度。例如，在模块被放置在发热物体上的情况下，会存在不可能精确地检测人体周围的背景温度的问题。

上述问题不仅发生在用于人体检测的红外传感器中，也发生在用于检测物体(物体与背景之间具有一定温度差)移动的红外传感器中。也就是，甚至在物体移动发生在距离该红外传感器所要求距离范围之外的情况下，由于物体和背景之间的温度差的大小，传统的红外传感器可能会错误地确定物体的移动发生在距离该红外传感器所要求距离范围内。

发明内容

本发明的目的是提供一种红外传感器，其确定是否有物体的移动发生在距离该红外传感器所要求的距离范围内的检测区域内，而不考虑物体和背景之间的温度差。

为了实现上述目的，本发明的一个实施例提供一种红外传感器装置，包括：多个红外传感器，提供在其中红外接收区域在一个平面内被径向划分的多个分割区域中；检测器，基于红外传感器的输出检测每个分割区域的红外接收区域中存在或者不存在物体的移动；和确定器，在红外接收区域中的分割区域的队列中，基于在其中检测到物体的移动的分割区域的布置模式，确定该物体是否在距离红外传感器预定距离范围的检测区域中。

附图说明

图1是说明根据本发明的一个实施例的示例的图。

图2是说明多个分割区域的图，在多个分割区域中，示例中的红外接收区域在一个平面内被径向划分的。

图3是示意性图示其中人体是处在红外接收区域中的状态的图。

图4是图示在图3中的X-X位置处的示意截面和在该截面中移动的人体位置与时间之间的关系的图。

图5是图示红外传感器S1-S8的输出电压V11-V18和图4中从时间t0到时间t2的时间期间的时间之间的关系的图。

图6是图示高通滤波器HPF1-HPF8的输出电压V21-V28和图4中从时间t0到时间t2的时间期间的时间之间的关系的图。

图7是图示当高通滤波器HPF1-HPF8的输出电压V22-V28是时分复用时，输出电压V31的按照时间顺序的变化的图。

图8是说明开关SW1-SW9开关的定时的图。

图9是图示当一系列的估计完成时放大器的输出电压V41和窗口比较器的输出信号V51和V52按照时间顺序的变化，以及存储在检测上限寄存器和检测下限寄存器中的信号的图。

图10是图示检测区域的示例的图，该检测区域位于距离红外接收区域中的红外传感器预定距离范围中。

图11是图示在图10中A-A位置处的示意截面和在该截面中移动的人体40A的位置和时间之间的关系的图。

图12是图示红外传感器S1-S8的输出电压V11-V18与图11中从时间t0到时间t6的时间期间的时间之间的关系的图。

图13是图示高通滤波器HPF1-HPF8的输出电压V21-V28和图11中从时间t0到时间t6的时间期间的时间之间的关系的图。

图14是图示在图10中B-B位置处的示意截面和在该截面中移动的人体40B的位置和时间之间的关系的图。

图15是图示红外传感器S1-S8的输出电压V11-V18与图14中从时间t0到时间t6的时间期间的时间之间的关系的图。

图16是图示高通滤波器HPF1-HPF8的输出电压V21-V28和图14中从时间t0到时间t6的时间期间的时间之间的关系的图。

图17是图示当关于图10中的人体40A完成一系列的针对红外传感器S1-S8在时间t0和时间t1之间的输出电压的估计时，存储在检测上限寄存器和检测下限寄存器中的信号的图。

图18是图示当关于图10中的人体40B完成一系列的针对红外传感器S1-S8在时间t0和时间t1之间的输出电压的估计时，存储在检测上限寄存器和检测下限寄存器中的信号的图。

图19是图示其中人体40A和40B是处于红外接收区域外部的状态的图。

图20是图示在图19中A-A位置处的示意截面和在该截面中移动的人体40A的位置和时间之间的关系的图。

图21是图示红外传感器HPF1-HPF8的输出电压V11-V18和图20中从时间t0到时间t7的时间期间的时间之间的关系的图。

图22是图示高通滤波器HPF1-HPF8的输出电压V21-V28和图20中从时间t0到时间t7的时间期间的时间之间的关系的图。

图23是图示在图19中B-B位置处的示意截面和在该截面中移动的人体40B的位置和时间之间的关系的图。

图24是图示红外传感器S1-S8的输出电压V11-V18与图23中从时间t0到时间t7的时间期间的时间之间的关系的图。

图25是图示高通滤波器HPF1-HPF8的输出电压V21-V28和图23中从时间t0到时间t7的时间期间的时间之间的关系的图。

图26是图示当关于图19中的人体40A完成一系列的针对红外传感器S1-S8在时间t3和时间t4之间的输出电压的估计时，存储在检测上限寄存器和检测下限寄存器中的信号的图。

图27是图示当关于图19中的人体40B完成一系列的针对红外传感器S1-S8在时间t2和时间t3之间的输出电压的估计时，存储在检测上限寄存器和检测下限寄存器中的信号的图。

图28是说明根据本发明的一个实施例的另一个示例的图。

图29是图示关于图19中人体40A的移动的放大器OP1-OP8的输出电压V31-V38、确定器30的输出和图20中从时间t0到时间t7的时间期间的时间之间的关系的图。

图30是图示关于图19中人体40B的移动的放大器OP1-OP8的输出电压V31-V38、确定器30的输出和图20中从时间t0到时间t7的时间期间的时间之间的关系的图。

图31是说明红外传感器、人体和检测区域的背景的温度之间的关系的图。

图32是图示当人体穿过红外传感器的传感器检测区域时，红外传感器接收的红外热量的变化的图。

图33是说明检测区域的尺寸由于人体温度T₂和背景温度T₃之间的温度差改变而改变的状态的图。

具体实施方式

图1是说明根据本发明的一个实施例的示例的图。图2是说明多个分割区域的图，在多个分割区域中，示例中的红外接收区域在一个平面内被径向划分。

红外传感器S1-S8布置成一条线。红外传感器S1-S8具有等间距的并且排他的视场。也就是，红外传感器S1-S8彼此之间不具有共同的视场。

如图2所示，从上方看红外接收区域10在一个平面内被径向划分成多个分割区域1-8。分割区域1-8是其中红外传感器S1-S8接收红外线的区域。分割区域1-8的参考标记与红外传感器S1-S8的参考标记相对应。

提供检测器20和确定器30。检测器20根据每个分割区域1-8的红外传感器S1-S8的输出，检测在红外接收区域10中存在或不存在物体的移动。确定器30在红外接收区域10中的分割区域1-8的队列中，基于检测器20检测到物体的移动的分割区域的布置模式，确定移动物体是否在距离红外传感器S1-S8预定距离范围的检测区域中。

检测器20包括虚拟(dummy)传感器S9、高通滤波器HPF1-HPF9、开关SW1-SW9、放大器OP、窗口比较器WC、检测上限寄存器REGU和检测下限寄存器REGD。

虚拟传感器S9与红外传感器S1-S8具有相同的构成。此外，在虚拟传感器S9中，来自红外接收区域10的红外线接收被阻挡。

分别对应于红外传感器S1-S8和虚拟传感器S9地，提供高通滤波器HPF1-HPF9。红外传感器S1-S8和虚拟传感器S9的输出电压V11-V19被分别地输入到高通滤波器HPF1-HPF9。

开关SW1-SW8以时分复用的方式开关高通滤波器HPF1-HPF8以将高通滤波器HPF1-HPF8的输出电压V21-V28作为输出电压V31输入到放大器OP的非反相输入端(+)。开关SW9将高通滤波器HPF9的输出电压V29的输入和阻挡切换到放大器OP的反相输入端(-)。

放大器OP对与对应于分割区域1-8的红外传感器S1-S8连接的高通滤波器HPF1-HPF8的输出电压V21-V28和与虚拟传感器S9连接的高通滤波器HPF9的输出电压V29之间的电压差进行放大。也就是，放大器OP对输出电压V31和输出电压V29之间的电压差进行放大。

窗口比较器WC输出一个信号(例如，H信号)，该信号指示当放大器OP的输出电压V41比检测上限电压(V2U)更大或者比检测下限电压(V2D)更小时，检测到对应于分割区域1-8的物体的移动。并且，窗口比较器WC输出一个信号(例如，L信号)，该信号指示当输出电压V41小于或等于检测上限电压或者大于或等于检测下限电压时，没有检测到对应于分割区域1-8的物体的移动。关于检测上限电压的信号作为输出信号V51输出。关于检测下限电压的信号作为输出信号V52输出。

检测上限寄存器REGU存储窗口比较器WC的信号作为对应于分割区域1-8的输出信号51。检测下限寄存器REGD存储窗口比较器WC的信号作为对应于分割区域1-8的输出信号V52。

基于存储在寄存器REGU和REGD中的H信号的布置模式，确定器30确定物体是否在距离红外传感器S1-S8预定距离范围的检测区域中。也就是，确定器30在红外接收区域10中的分割区域1-8的队列中，基于由检测器20检测到物体的移动的分割区域的布置模式而进行上述确定。

本示例中的红外传感器装置基于红外传感器S1-S8的输出信号对信号进行放大，并通过处理上述操作确定在红外接收区域10中的物体移动存在或不存在。采用作为物体的人体在红外传感器的前方移动的情况作为示例，并且在下文中将说明在该例中的操作。

每个红外传感器S1-S9是输出取决于传感器元件温度的电压的热红外传感器。当人体通过分割区域1-8时，每个红外传感器S1-S8的输出电压的变化与如图32中所示的热量的变化相同。

图3是示意性图示人体40是在红外接收区域10中的状态的图。图4是图示在图3中的X-X位置处的示意截面，和在该截面中移动的人体40的位置与时间之间的关系的图。图5是图示红外传感器S1-S8的输出电压V11-V18和图4中从时间t0到时间t2的时间期间的时间之间的关系的图。图6是图示高通滤波器HPF1-HPF8的输出电压V21-V28和图4中从时间t0到时间t2的时间期间的时间之间的关系的图。注意，在图5中，在电压V11-V18重叠的位置处，图示出稍微位移的线以使得每个电压容易被识别。这也应用在图6中的电压V25-V28。

在图3的状态中，人体40恰好位于跨越分割区域1和2。在这种状态下，只有红外传感器S1和S2接收来自人体40的红外线。考虑以下状态：其中人体40在箭头的方向上从图3中的位置移动到人体40位于跨越分割区域3和4的位置。

如图4所示，将人体40仅位于分割区域1和2中的时间取为时间t0，将人体40仅位于分割区域2和3中的时间取为时间t1。将人体40仅位于分割区域3和4中的时间取为时间t2。

当人体40从时间t0的位置移动到时间t2的位置时，在图5中图示出红外传感器1-8的输出电压V11-V18按时间顺序的变化。具体地，在从时间t0到时间t1的范围内，在红外传感器S1的视场中人体40的比率(ratio)随着时间消逝而单调地降低。在时间t1，人体40不完全地存在于红外传感器S1的视场内。因此，红外传感器S1的输出电压V11从时间t0到时间t1单调地降低，并且接着在时间t1之后不改变。

此外，在从时间t0到时间t1的范围内，在红外传感器S2的视场中人体40的比率很少变化。因此，红外传感器S2的输出电压V12也很少变化。考虑到以上，在从时间t0到时间t2的范围内，能够看到在图5中所示的红外传感器S1-S8的输出电压V11-V18按照时间顺序的变化。

在红外传感器S1-S8后面，紧接着放置例如截止频率为大约1Hz的高通滤波器HPF1-HPF8。当红外传感器S1-S8的输出电压V11-V18在增加的方向变化时，高通滤波器HPF1-HPF8的输出电压V21-V28基于电压值V1在增加的方向变化。

相反地，当红外传感器S1-S8的输出电压V11-V18在降低的方向变化时，高通滤波器HPF1-HPF8的输出电压V21-V28基于电压值V1在降低的方向变化。此外，当输出电压V11-V18不变时，高通滤波器HPF1-HPF8的输出电压V21-V28变成等于电压值V1。

参考图5和6考虑高通滤波器HPF1的输出电压V21。从时间t1到时间t1，红外传感器S1的输出电压V11在降低的方向变化。因此，高通滤波器HPF1的输出电压V21从时间t0到时间t1在降低的方向变化。

此外，红外传感器S1的输出电压V11在时间t1后不变。因此，在时间t1后，高通滤波器HPF1的输出电压V21逐渐地返回到根据高通滤波器的时间常数的电压值V1。

考虑高通滤波器HPF2-HPF8的输出电压V22-V28以及以上，图6图示出高通滤波器HPF2-HPF8的输出电压V22-V28按时间顺序的变化。

图7是图示当高通滤波器HPF1-HPF8的输出电压V22-V28是时分复用时，输出电压V31的按照时间顺序的变化的图。图8是说明对开关SW1-SW9进行开关的定时的图。

如图7中较上方的图所示，当时间T从时间t1通过时，例如，首先，开关SW1和SW9是开启状态。在此时，开关SW2-SW8是断开状态。将开关SW1和SW9处于开启状态的时间段取为时间段φ1。在时间段φ1内，如图7中较下方的图所示，输出电压31变成等于输出电压21(也参见图1)。

当开关SW1在一定时间量内(当时间段φ1结束后)保持开启状态时，开关SW1被关断，并且接着开关SW2被接通。在此时，开关SW9是处于开启状态。开关SW1和开关SW3-SW8是断开状态。将开关SW2和SW9处于开启状态的时间段被叫做时间段φ2。在时间段φ2内，如图7中较下方的图中所示，输出电压V31变成等于输出电压V22(也参见图1)。

如输出电压V31，输出电压V21-V28按顺序施加。这些状态在图7中较下方的图中被图示。在时间段φ1和时间段φ8之间，开关SW1-SW9的开启和断开状态的定时在图8中被图示。每个开关SW1-SW9在时间H处是开启状态，并且在时间L处保持断开状态。

高通滤波器HPF1-HPF8的输出电压V21-V28和高通滤波器HPF9的输出电压V29之间的电压差，对于每个一定的时间量T是时分复用的，并且接着被放大器OP放大。优选地，放大器OP包括自动调零功能，以防止同时发生放大放大器OP的输入偏移。

图9是图示当一系列的估计完成时，放大器OP的输出电压V41和窗口比较器WC的输出信号V51和V52按照时间顺序的变化，以及存储在检测上限寄存器REGU和检测下限寄存器REGD中的信号的图。

放大器OP的输出电压V41指代被放大的输出电压31和输出电压V29之间的电压差(参见图9中较上方的图)。输出电压V41被输入到窗口比较器WC。窗口比较器WC输出关于检测上限电压的输出信号V51，和关于检测下限电压的输出信号V52。

如图9中所示，当输出电压V41超过检测上限电压V2U时，窗口比较器WC输出H信号作为输出信号V51和L信号作为输出信号V52。并且，当输出电压V41低于检测下限电压V2D时，窗口比较器WC输出L信号作为输出信号V51和H信号作为输出信号V52。在输出电压41是处于检测上限电压V2U和检测下限电压V2D之间的情况下，窗口比较器WC输出L信号作为输出信号V51和V52二者。

输出信号V51(H信号或L信号)被存储在检测上限寄存器REGU中。输出信号V52(H信号或L信号)被存储在检测下限寄存器REGD中。在此，每个检测上限寄存器REGU和检测下限寄存器中REGD具有8-比特结构。一系列的关于分割区域1-8的估计结果中的一个被存储在每个检测上限寄存器REGU和检测下限寄存器中REGD中。

将存储在检测上限寄存器REGU和检测下限寄存器REGD中的数据输入到确定器30。确定器30基于那些数据中H信号的布置模式，确定在红外接收区域10的预定距离范围的检测区域中是否有人体40存在。即，确定器30在红外接收区域10中的分割区域1-8的队列中，基于在其中由检测器20检测到物体的移动的分割区域的布置模式，执行确定操作。

接着，确定器30的确定操作的示例将被说明。

图10是图示位于距离红外接收区域中的红外接收区域的红外传感器预定距离范围中的检测区域的示例的图。

例如，检测区域10A被设置在距离红外传感器S1-S8为1m的范围内。在检测区域10A内检测到人体移动的情况下，红外传感器S1-S8的视场被调整，使得当人体存在于距离红外传感器S1-S8大约1m处的一点时(参见图10中的人体40A)人体恰好位于跨越多个分割区域(图10中分割区域1-3)。

通过在红外传感器S1-S8的前方放置光学透镜等，红外传感器S1-S8的视场能被任意地调整。注意，在图10中，每个参考标记40A和40B表示人体。由于人体的头部没有被衣服等覆盖，为了检测人体的移动，一般检测人体的头部的移动。在图10中，人体40B位于检测区域10A外部的红外接收区域10B中。

图11是图示在图10中A-A位置处的示意截面和在该截面中移动的人体40A的位置和时间之间的关系的图。图12是图示红外传感器S1-S8的输出电压V11-V18与图11中从时间t0到时间t6的时间期间的时间之间的关系的图。图13是图示高通滤波器HPF1-HPF8的输出电压V21-V28和图11中从时间t0到时间t6的时间期间的时间之间的关系的图。

在图10中的状态下，人体40A位于跨越分割区域1、2和3。在这种状态下，只有红外传感器S1、S2和S3接收来自人体40A的红外线。在人体40A在图11中时间t0到时间t6的时间期间内沿着箭头的方向从图10中的位置移动的情况下，红外传感器S1-S8的输出电压V11-V18按照时间顺序的变化在图12中示出。此外，高通滤波器HPF1-HPF8的输出电压V21-V28按照时间顺序的变化如图13中所示。

图14是图示在图10中B-B位置处的示意截面和在该截面中移动的人体40B的位置和时间之间的关系的图。图15是图示红外传感器S1-S8的输出电压V11-V18与图14中从时间t0到时间t6的时间期间的时间之间的关系的图。图16是图示高通滤波器HPF1-HPF8的输出电压V21-V28和图14中从时间t0到时间t6的时间期间的时间之间的关系的图。

在图10中，人体40B位于跨越分割区域1和2。在这种状态下，只有红外传感器S1和S2接收来自人体40B的红外线。考虑人体40B在图14图示的时间t0到时间t6的时间期间内沿着箭头的方向从图10中的位置移动。此时，红外传感器S1-S8的输出电压V11-V18按照时间顺序的变化如图15所示。此外，高通滤波器HPF1-HPF8的输出电压按照时间顺序的变化如图16所示。

图17是图示当关于图10中的人体40A完成一系列的针对红外传感器S1-S8在时间t0和时间t1之间的输出电压的估计时，存储在检测上限寄存器和检测下限寄存器中的信号的图。图18是图示当关于图10中的人体40B完成一系列的针对红外传感器S1-S8在时间t0和时间t1之间的输出电压的估计时，存储在检测上限寄存器和检测下限寄存器中的信号的图。

首先，考虑人体40A。如图10所示，在时间t0，人体40A恰好位于跨越分割区域1、2和3。因此，当从时间t0到时间t1进行一系列的放大和转换操作时，如图17所示，H，L，L，L，L，L，L，和L信号按照分割区域1-8的顺序被存储在检测下限寄存器REGD中。并且，L，L，L，H，L，L，L，和L信号按照分割区域1-8的顺序被存储在检测上限寄存器REGU中。在此，呈现H信号的分割区域1和4中的每一个是已经检测到人体40A的移动的分割区域。

当确定器30执行OR操作时，关于检测上限寄存器REGU和检测下限寄存器REGD，对于每个比特(对于分割区域1-8的每个)，按照分割区域1-8的顺序，获得H，L，L，H，L，L，L和L的信号布置模式。由于人体40A正好位于跨越分割区域1-8中的三个分割区域，如果从时间t1到时间t1一系列的放大和转换操作被执行，则确定器30获得两个L信号插入到H信号之间的信号布置模式。

接着，考虑人体40B。如图10所示，在时间t0，人体40B恰好位于跨越两个分割区域1和2。因此，当从时间t0到时间t1一系列的放大和转换操作被执行时，如图18所示，H，L，L，L，L，L，L和L信号按照分割区域1-8的顺序存储在检测下限寄存器REGD中。并且，L，L，H，L，L，L，L和L信号按照分割区域1-8的顺序被存储在检测上限寄存器REGU中。在此，呈现H信号的分割区域1和3中的每一个是已经检测到人体40B的移动的分割区域。

当确定器30执行OR操作时，关于检测上限寄存器REGU和检测下限寄存器REGD，对于每个比特，按照分割区域1-8的顺序，获得H，L，H，L，L，L，L和L的信号布置模式。由于人体40B恰好位于跨越分割区域1-8中的两个分割区域，如果从时间t1到时间t1一系列的放大和转换操作被执行，则确定器30获得一个L信号插入到H信号之间的信号布置模式。

因此，依据人体40A和人体40B的示例清楚的是，依据插入H信号之间的L信号的数目，有可能识别出人体移动的位置距离红外传感器S1-S8多远。在本实施例中，人体移动的检测区域10A在距离红外传感器S1-S81m内，并且，因此，在上述示例中，如果插入两个H信号之间的L信号的数目大于或等于2，则人体在检测区域10A中移动。

即，采用通过获得插入到两个L信号之间的L信号的数目而识别人体距离红外传感器S1-S8的距离的方法的本示例，使得由于背景和人体之间的表面温度的差异导致检测区域的范围改变的问题有可能得到解决。

当背景和人体之间的温度差异大时，只有输出电压V21-V28的改变量变大，而两个H信号之间插入的L信号的数目不变。即，如果在背景和人体之间的温度差异足够超出检测上限电压V2U和检测下限电压V2D，则检测区域10A的范围不会由于背景和人体的表面温度的差异而变化。

此外，在本实施例中，高通滤波器HPF1-HPF8被紧接放置在红外传感器S1-S8之后。当没有人体在红外传感器S1-S8的视场(红外接收区域10)内时或者当人体保持不动时，高通滤波器HPF1-HPF8的输出信号V21-V28变成电压V1。只有当人体在红外接收区域10内移动时，输出信号V21-V28关于电压V1的值改变。

即，高通滤波器HPF1-HPF8被紧接放置在红外传感器S1-S8之后，并且，因此，有可能可靠地仅检测到人体的移动(物体的移动)。因此，有可能去除DC(直流)偏移特别是对红外传感器的影响和背景温度的不规律性的影响。

以下总结上文。考虑以下电路：其中按照一条线布置多个红外传感器，布置一个虚拟传感器，在红外传感器和虚拟传感器的输出端分别布置高通滤波器，并且放大红外传感器和虚拟传感器的电压差。在以下电路构造中：其中当被放大的电压差超过一定的电压值时，H信号被输出，而当被放大的电压差低于一定的电压值时，L信号被输出并且被二值化，人体移动时恰好一个比特(一个分割区域)，执行一系列的转换和估计操作。

关于存储在检测上限寄存器和检测下限寄存器中通过估计操作获得的信号信息，对于每一比特进行OR操作。关于获得的信号信息，通过插入在两个H信号之间的L信号的数目来确定是否有人体在红外传感器的检测区域中移动。通过在两个H信号之间插入L信号以识别人体和红外传感器之间的距离的方法来解决由于背景和人体的温度差异导致检测范围变化的问题。

在确定器30的确定操作的上述示例中，已经考虑人体40A或者人体40B在初始状态(时间t0)下在红外传感器S1-S8的红外接收区域10中停止不动的情况。

接着，考虑在初始状态下人体是处于红外传感器S1-S8的红外接收区域10的外部，并且接着在红外接收区域10中移动的情况。

图19是图示其中人体40A和40B位于红外接收区域外部的状态的图。图20是图示在图19中A-A位置处的示意截面和在该截面中移动的人体40A的位置和时间之间的关系的图。图21是图示红外传感器S1-S8的输出电压V11-V18和图20中从时间t0到时间t7的时间期间的时间之间的关系的图。图22是图示高通滤波器HPF1-HPF8的输出电压V21-V28和图20中从时间t0到时间t7的时间期间的时间之间的关系的图。

图23是图示在图19中B-B位置处的示意截面和在该截面中移动的人体40B的位置和时间之间的关系的图。图24是图示红外传感器S1-S8的输出电压V11-V18与图23中从时间t0到时间t7的时间期间的时间之间的关系的图。图25是图示高通滤波器HPF1-HPF8的输出电压V21-V28和图23中从时间t0到时间t7的时间期间的时间之间的关系的图。

图26是图示当关于图19中的人体40A完成一系列的针对红外传感器S1-S8在时间t3和时间t4之间的输出电压的估计时，存储在检测上限寄存器和检测下限寄存器中的信号的图。图27是图示当关于图19中的人体40B完成一系列的针对红外传感器S1-S8在时间t2和时间t3之间的输出电压的估计时，存储在检测上限寄存器和检测下限寄存器中的信号的图。

当考虑与参照图1和图10-18说明的确定器30的上述确定操作相同的情况时，关于人体40A的位置，输出电压V11-V18按时间顺序的变化如图21所示，并且输出电压V21-V28按时间顺序的变化如图22所示。

图19中的人体40A具有位于恰好跨越三个分割区域的尺寸。因此，对于存储在检测上限寄存器REGU中的信号，当一系列的放大和转换操作完成时，如图26所示，连续的H信号的数目达到4。

另一方面，图19中的人体40B具有位于恰好跨越两个分割区域的尺寸。因此，对于存储在检测上限寄存器REGU中的信号，当一系列的放大和转换操作完成时，如图27所示，连续的H信号的数目达到3。

如图10中所示的情况，在人体40A和人体40B从初始状态位于红外传感器S1-S8的红外接收区域10中的情况下，确定器30通过插入到H信号之间的L信号的数目分别识别出人体40A和人体40B的每个和红外传感器S1-S8之间的距离。

另一方面，如图19所示，在人体40A和人体40B初始状态下位于红外传感器S1-S8的红外接收区域10的外部的情况下，确定器30通过连续的H信号的数目分别识别出人体40A和人体40B的每个和红外传感器S1-S8之间的距离。

因此，分别识别人体40A和人体40B的每个和红外传感器S1-S8之间的距离的方法，取决于环境而不同；但是，基本构成是相同的：基于变成等于或者大于阈值的比特位置，也就是，基于检测到人体的移动的分割区域的布置模式，分别识别人体40A和人体40B的每个和红外传感器S1-S8之间的距离。

注意，确定器30可以执行参考图1和图10-18中所说明的确定操作和参考图1和图19-27所说明的确定操作。此外，基于检测到人体的移动的分割区域的布置模式的另一个确定操作可以被执行。

在图1所示的示例中，红外传感器S1-S8的输出是时分复用的；但是，在根据本发明的一个实施例的红外传感器装置中，可以为每个红外传感器提供放大器和窗口比较器。

图28是图示根据本发明的一个实施例的另一个示例的图。

在该示例中，与图1中所示的示例相比较，没有提供开关SW1-SW8和寄存器REGU，REGD。并且，在该示例中，对应于红外传感器S1-S8地提供放大器OP1-OP8和窗口比较器WC1-WC8。

与相应的红外传感器S1-S8连接的高通滤波器HPF1-HPF8的输出电压V21-V28分别输入到放大器OP1-OP8的非反相输入端(+)。连接到虚拟传感器S9的高通滤波器HPF9的输出电压V29输入到放大器OP1-OP8的每个反相输入端(-)。优选地放大器OP1-OP8具有自动调零功能。

放大器OP1-OP8的输出电压V31-V38输入到相应的窗口比较器WC1-WC8。当放大器OP1-OP8的输出电压V31-V38大于检测上限电压(V2U)或者小于检测下限电压(V2D)时，窗口比较器WC1-WC8输出指示检测到物体的移动的信号(例如，H信号)。并且，当放大器OP1-OP8的输出电压V31-V38小于或等于检测上限电压或者大于或等于检测下限电压时，窗口比较器WC1-WC8输出指示没有检测到物体的移动的信号(例如，L信号)。

关于检测上限电压的信号被输出作为每个输出信号V41U-V48U。关于检测下限电压的信号被输出作为每个输出信号V41D-V48D。输出信号V41U-V48U和输出信号V41D-V48D被输入到确定器30。

接着，该示例的操作将会被说明。

例如，如图19中所示，考虑在初始状态下，人体40A和40B位于红外传感器S1-S8的红外接收区域10的外部，接着人体40A和40B从初始状态移动到右边，并且进入红外接收区域10。

另外，人体40A在检测区域A中移动，而人体40B在检测区域A外部移动，并且，因此，考虑仅检测到人体40A的移动。关于分割区域1-8的人体40A的位置和从时间t0到时间t7的时间期间的时间之间的关系被采用为与图20中所示的相同。在这种情况下，红外传感器S1-S8的输出电压V11-V18的按时间顺序的变化与图21中所示相同。并且，放大器OP1-OP8的输出电压V21-V28的按时间顺序的变化与图22中所示相同。

图29是图示关于图19中人体40A的移动的放大器OP1-OP8的输出电压V31-V38、确定器30的输出和图20中从时间t0到时间t7的时间期间的时间之间的关系的图。

放大器OP1-OP8对输出电压V21-V28和输出电压V29之间的电压差进行放大。放大器OP1-OP8的输出电压V31-V38按时间顺序的变化如图29所示。

如图19所示，在红外接收区域10中，人体40A具有位于恰好跨越分割区域1-8中的三个分割区域的尺寸。因此，在人体40A在红外接收区域10中移动的情况下，人体40A位于跨越至分割区域1-8中的四个分割区域。

因此，如图29所示，在一定时间，超过检测上限电压V2U的输出电压V31-V38的数目最大为4。此外，在一定时间，超过检测下限电压V2D的输出电压V31-V38的数目最大为4。

在一定时间，在关于窗口比较器WC1-WC8的检测上限电压的输出信号V41U-V48U的H信号的数目等于或者大于4的情况下，或者关于窗口比较器W1-W8的检测下限电压的输出信号V41D-V48D的H信号的数目等于或者大于4的情况下，确定器30输出指示在红外接收区域10的检测区域10A中检测到人体的移动的信号(H信号)(参见图29中较下方的图)。

另外，关于图19中所示的人体40B，在红外接收区域10中，人体40B具有位于恰好跨越分割区域1-8中的两个分割区域的尺寸(参见图23)。因此，在人体40B在红外接收区域10中移动的情况下，人体40B位于跨越至分割区域1-8中的三个分割区域。在人体40B移动时高通滤波器HPF1-HPF8的输出电压V21-V28按照时间顺序的变化与图25中所示相同。

图30是图示关于图19中人体40B的移动的放大器OP1-OP8的输出电压V31-V38、确定器30的输出和图20中从时间t0到时间t7的时间期间的时间之间的关系。

如图30所示，当人体40B在红外接收区域10中移动时(参照图19)，在一定时间，V31-V38超过检测上限电压V2U的输出电压的数目小于或等于3。

如上所述，在输出信号V41U-V48U的H信号的数目等于或大于4的情况下，或在输出信号V41D-V48D的H信号的数目等于或大于4的情况下，确定器30输出指示在红外接收区域10的检测区域10A中检测到人体移动的信号(H信号)。因此，确定器30的输出信号OUT不变成关于人体40B在红外接收区域10中移动的H信号。

因此，图28中所示的本示例中的红外传感器装置通过识别在移动的人体40A和40B与红外传感器S1-S8之间的距离，检测在检测区域10A中人体40A的移动。

在上述示例中，在红外接收区域10中检测到人体40A和人体40B；但是，本发明不限于此。要由根据本发明的一个实施例的红外传感器装置检测的物体可以是不同于人体的物体。

此外，在上述示例中，从上方看，红外接收区域10在一个平面内被径向划分；但是，在本发明的实施例中在其中划分红外接收区域的平面不限于从上方观察的平面，其可以是从任意方向观察的平面。

此外，在根据本发明的实施例的红外传感器中，检测器的构成不限于上述示例中的检测器20的构成。根据本发明的实施例的红外传感器中的检测器能够具有任意构成，只要其有可能基于红外传感器的输出按分割区域检测在红外接收区域中存在或不存在物体的移动。

此外，在根据本发明的一个实施例的红外传感器装置中，确定器的确定方法不限于上述示例中的确定器30的确定方法。根据本发明的一个实施例的红外传感器装置中的确定器30能够采用任何确定方法，只要其有可能在红外接收区域中的分割区域的队列中，基于在其中由检测器检测到物体的移动的分割区域的布置模式来确定在距离红外传感器预定距离范围的检测区域中是否有移动物体。

关于其中红外接收区域在一个平面内被径向划分的多个分割区域，根据本发明的一个实施例的红外传感器装置基于其中检测到物体的移动的分割区域的布置模式确定在距离红外传感器预定距离范围的检测区域中是否有移动的物体，并且因此，红外传感器装置确定在所期望的检测区域中是否有物体的移动发生。

尽管本发明是以示例性实施例的方式描述的，但是其并不限于此。应当理解，所属领域的技术人员在不背离由下述权利要求定义的本发明的范围的情况下可能对描述的实施例做出多种变型。

Claims (6)

1.一种红外传感器装置，包括：

多个红外传感器，提供在其中红外接收区域在一个平面内被径向划分的多个分割区域中；

检测器，基于红外传感器的输出，检测在每个分割区域的红外接收区域中存在或不存在物体的移动；以及

确定器，在红外接收区域中的分割区域的队列中，基于在其中检测到物体的移动的分割区域的布置模式，确定该物体是否在距离红外传感器预定距离范围的检测区域中。

2.根据权利要求1所述的红外传感器装置，其中检测器基于在其中检测到物体的移动并且为连续的连续的分割区域的数目执行检测。

3.根据权利要求1所述的红外传感器装置，其中确定器基于插入在其中检测到物体的移动的多个分割区域之间的在其中没有检测到物体的移动的分割区域的数目执行检测。

4.根据权利要求1到3中任一项所述的红外传感器装置，其中检测器包括：具有与该红外传感器的构成相同的构成并且其中来自红外接收区域的红外线的接收被阻挡的虚拟传感器；多个高通滤波器，提供给每个红外传感器和虚拟传感器，并且分别向其输入红外传感器或者虚拟传感器的输出；放大器，对与对应于分割区域的红外传感器连接的高通滤波器的输出电压和与虚拟传感器连接的高通滤波器的输出电压之间的电压差进行放大；和窗口比较器，当被放大的电压差大于检测上限电压或者小于检测下限电压时，窗口比较器输出指示检测到物体的移动的信号，当被放大的电压差小于或等于检测上限电压或者等于或大于检测下限电压时，窗口比较器输出指示没有检测到物体的移动的信号，并且输出对应于分割区域的那些信号。

5.根据权利要求4所述的红外传感器装置，其中检测器包括：多个开关，对与红外传感器连接的高通滤波器的输出电压以时分复用的方式进行开关，并且将其输入到一个放大器；以及寄存器，存储对应于该分割区域的窗口比较器的输出信号。

6.根据权利要求4所述的红外传感器装置，其中检测器按每个与红外传感器连接的高通滤波器包括该比较器和该窗口比较器。

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