CN108459355A - 红外接收窗结构、空调器和人体检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种红外接收窗结构、空调器和人体检测方法。该红外接收窗结构包括面板(1)，面板(1)上具有红外接收区域(2)，红外接收区域(2)所在位置设置有用于吸收外部辐射能量的辐射层(3)。根据本发明的红外接收窗结构，能够增强传递至红外传感器的信号强度，提高红外传感器的检测精度。

Description

红外接收窗结构、空调器和人体检测方法

技术领域

本发明属于红外信号传输技术领域，具体涉及一种红外接收窗结构、空调器和人体检测方法。

背景技术

具有人体检测功能的空调器越来越受到消费者的青睐。人体检测依赖于传感器，现有的空调器普遍应用的是一个红外传感器，其能以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量，并将其转换为可检测的电信号，以进行人体位置识别。

现有技术中，红外传感器主要通过固定或者电机带动的方式安装在空调上。固定设置方式角度有限，检测范围较小；电机带动方式检测范围有所提高，但仍存在检测盲区，且带来电机寿命及噪音等问题。

现有技术中，空调红外人感传感器主要检测人体辐射的8-14um波长，但现有空调器面板材料无法满足，能满足该波长透过的红外窗口材料种类也极其有限。为了保证人体检测，传感器需要外露，影响空调外观美观性。

现有技术中，红外窗口主要起到保护传感器的作用，但必须满足可透过人体红外辐射基本要求。红外窗口材料主要为硅晶片，红外透过率在75％以上，但仍然对人体红外辐射具有较大衰减作用，导致传递至红外传感器的信号微弱，红外传感器检测精度不高。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于提供一种红外接收窗结构、空调器和人体检测方法，能够增强传递至红外传感器的信号强度，提高红外传感器的检测精度。

为了解决上述问题，本发明提供一种红外接收窗结构，包括面板，面板上具有红外接收区域，红外接收区域所在位置设置有用于吸收外部辐射能量的辐射层。

优选地，面板上开设有红外接收口，红外接收口形成红外接收区域，辐射层设置在红外接收口处。

优选地，辐射层包括辐射单元。

优选地，辐射层还包括隔热单元，隔热单元上形成有多个相互隔离的通孔，通孔内填充有辐射单元。

优选地，通孔为矩形、环形或者圆形。

优选地，通孔在隔热单元上呈矩形阵列、圆形阵列、环形阵列或辐射状排布。

优选地，辐射层的外侧设置有吸波层；和/或，辐射层的内侧设置有透波层。

优选地，红外接收区域倾斜设置。

优选地，辐射层与面板一体注塑成型或辐射层通过表面覆膜方式固定于面板上。

根据本发明的另一方面，提供了一种空调器，包括红外传感器和红外接收窗结构，该红外接收窗结构为上述的红外接收窗结构，红外传感器对应于红外接收窗结构设置。

根据本发明的再一方面，提供了一种人体检测方法，采用了上述的红外接收窗结构，人体检测方法包括：

通过辐射层吸收外部辐射能量；

利用红外传感器检测辐射层的辐射能量；

根据红外传感器的检测结果生成红外图像；

对红外图像进行分析，判断是否检测到人体信号。

优选地，通过辐射层吸收外部辐射能量的步骤之前还包括，

通过吸波层吸收外部辐射能量；

通过辐射层吸收外部辐射能量的步骤还包括：

通过辐射层吸收吸波层吸收的辐射能量。

优选地，通过辐射层吸收外部辐射能量的步骤之后，利用红外传感器检测辐射层的辐射能量的步骤之前还包括：

利用透波层对辐射层释放的辐射能量进行选择性透波。

本发明提供的红外接收窗结构，包括面板，面板上具有红外接收区域，红外接收区域所在位置设置有用于吸收外部辐射能量的辐射层。该红外接收窗结构在红外接收区域设置了辐射层，可以通过辐射层吸收外部辐射能量，并释放辐射能量，能够通过辐射层起到传递及增强红外辐射信号的作用，由于辐射层位于红外接收区域外侧，且主要用于吸收外部辐射能量，因此辐射层的辐射能量吸收不会受到红外接收区域的限制，能够吸收较大范围内的红外辐射能量，从而可以扩大人体检测区域，增强检测区域人体信号，提高检测结果准确性。

附图说明

图1为本发明第一实施例的红外接收窗结构的结构示意图；

图2为本发明实施例的红外接收窗结构的侧视结构示意图；

图3为本发明实施例的红外接收窗结构的红外辐射传输示意图；

图4为本发明实施例的红外接收窗结构在红外传感器上的成像示意图；

图5为本发明实施例的红外接收窗结构的第一种结构示意图；

图6为本发明实施例的红外接收窗结构的第二种结构示意图；

图7为本发明实施例的红外接收窗结构的辐射层的结构示意图；

图8为本发明实施例的红外接收窗结构的辐射层的第一种结构示意图；

图9为本发明实施例的红外接收窗结构的辐射层的第二种结构示意图；

图10为本发明实施例的红外接收窗结构的辐射层的第三种结构示意图；

图11为本发明第二实施例的红外接收窗结构的结构示意图；

图12为本发明实施例的人体检测方法流程图。

附图标记表示为：

1、面板；2、红外接收区域；3、辐射层；4、辐射单元；5、隔热单元；6、吸波层；7、透波层；8、红外传感器。

具体实施方式

结合参见图1至图11所示，根据本发明的实施例，红外接收窗结构包括面板1，面板1上具有红外接收区域2，红外接收区域2所在位置设置有用于吸收外部辐射能量的辐射层3。

该红外接收窗结构在红外接收区域2设置了辐射层3，可以通过辐射层3吸收外部辐射能量，并释放辐射能量，能够通过辐射层3起到传递及增强红外辐射信号的作用，由于辐射层3位于红外接收区域2外侧，且主要用于吸收外部辐射能量，因此辐射层3的辐射能量吸收不会受到红外接收区域2的限制，能够吸收较大范围内的红外辐射能量，从而可以扩大人体检测区域，增强检测区域人体信号，提高检测结果准确性。

结合参见图1至图10所示，根据本发明的第一实施例，面板1上开设有红外接收口，红外接收口形成红外接收区域2，辐射层3设置在红外接收口处。在面板1上开设红外接收口，可以去除部分面板材料，使得辐射层3辐射处的红外能量能够直接经由红外接收口到达红外传感器8所在位置处，避免面板1对红外辐射能量造成衰减，增强红外辐射能量强度，提高检测结果准确性。

辐射层3包括辐射单元4。辐射单元4为具有高红外发射率的红外吸收材料，负责吸收人体辐射的红外线，再以一定发射率辐射出一定能量一定波长的红外线。

辐射层3还包括隔热单元5，隔热单元5上形成有多个相互隔离的通孔，通孔内填充有辐射单元4。隔热单元5为红外增反隔热材料，一方面负责反射人体辐射的红外线，避免红外线透过影响红外传感器检测以及红外线吸收导致自身温度升高；另一方面负责隔绝辐射单元4之间的热量传递，避免辐射单元4之间相互干扰。

辐射层3上密集排布有辐射单元4，红外辐射被辐射单元4吸收。当辐射单元4吸收红外辐射后，自身能量会升高。由于辐射单元4密集阵列排布，每个辐射单元4与人体目标辐射的距离不同，接收到的能量自然也存在差异，如此辐射层3上会显示出与检测人体一致的图像及位置。

由于任何温度高于绝对零度的物体，都会有红外线向周围空间辐射，所以吸收人体红外线的辐射单元4为了保证能量守恒，会成为新的辐射源，辐射出一定能量一定波长的红外线。

红外传感器8检测透过的红外线，并形成与辐射层3一致的红外图像及位置。由于辐射层3的图像位置与实际检测目标图像位置一致，所以红外传感器8检测到的图像实际上也是目标图像位置。

上述实现过程的本质是将检测目标的图像及位置首先在接收窗的辐射层3上形成，然后再通过红外传感器8间接检测接收窗的辐射层3上的图像及位置来实现对目标实际图像及位置的检测判断。红外接收窗则起到了传递转化及增强人体信号的作用。

由于本实施例中红外接收窗具有信号传递的作用，人体辐射不用进入内部的红外传感器8，只需到达红外窗口即可满足检测要求。如此一来，处于传统传感器检测盲区的红外辐射虽然到不了红外传感器8，但是可以到达红外接收窗，进而可以通过辐射层3到达红外传感器8，使得红外传感器8检测到原本处于检测盲区的人体信号，有效扩大了检测范围。

通孔为矩形、环形或者圆形。

通孔在隔热单元5上呈矩形阵列、圆形阵列、环形阵列或辐射状排布。通孔也可以在隔热单元5上呈无规阵列的形式密集排布。由于辐射单元4填充于通孔内，因此通孔的排布方式即代表了辐射单元4的排布方式。

辐射层3的外侧设置有吸波层6；和/或，辐射层3的内侧设置有透波层7。优选地，红外接收窗结构为三层结构，沿着逐渐靠近红外传感器8的方向，依次设置为吸波层6、辐射层3和透波层7。

其中吸波层6用以增强对人体辐射红外线的吸收，由高吸收率，低热容的红外增透材料构成，主要对人体8-14um红外辐射敏感。

透波层7用以选择性透过辐射层辐射的红外信号，保证传感器识别判断。

人体辐射出一定能量的红外线，经过红外接收窗结构的吸波层6，由于吸波层6具有红外增透效果，大量红外辐射透过吸波层6进入辐射层3。

辐射层3的辐射单元4辐射出的红外线经过透波层7，非检测波长范围被屏蔽，只保留用于传感器检测范围的波长透过，可以提高检测结果的准确性。

上述的辐射单元4例如采用红外辐射陶瓷或红外辐射搪瓷等。

透波层7例如采用硅酸盐玻璃等。

吸波层6例如采用氧化物红外玻璃等。

红外接收区域2倾斜设置。

辐射层3与面板1一体注塑成型或辐射层3通过表面覆膜方式固定于面板1上，可以方便地实现辐射层3在面板1上的固定设置，提高红外接收窗结构的可靠性和稳定性。

结合参见图11所示，根据本发明的第二实施例，其与第一实施例基本相同，不同之处在于，在本实施例中，面板1上并未开设红外接收口，辐射层3直接设置在面板1的红外接收区域2的外壁面上，在辐射层3向红外传感器8辐射红外能量时，需要穿过面板1才能够到达红外传感器8。

现有空调面板主要使用ABS、HIPS等材料制造，这些材料对于人体8-14um辐射一般具有屏蔽作用。现有红外传感器8主要对8-14um敏感，如果处于面板下隐藏，显然无法检测人体辐射。

而采用本发明的上述实施例之后，通过直接在空调的面板1上布置该辐射层3，则人体辐射的8-14um的红外信号经过红外接收窗后，可以等效转化为能透过现有空调面板材料的红外信号，之后再被红外传感器8接收。红外信号的强度及波长范围根据面板材料属性及红外传感器8的需要进行确定。如此，既实现了对人体的检测，又可以将红外传感器8隐藏于面板1之下。

根据本发明的实施例，空调器包括红外传感器8和红外接收窗结构，红外接收窗结构为上述的红外接收窗结构，红外传感器8对应于红外接收窗结构设置。

结合参见图12所示，根据本发明的实施例，人体检测方法采用了上述的红外接收窗结构，人体检测方法包括：通过辐射层3吸收外部辐射能量；利用红外传感器8检测辐射层3的辐射能量；根据红外传感器8的检测结果生成红外图像；对红外图像进行分析，判断是否检测到人体信号。

通过辐射层3吸收外部辐射能量的步骤之前还包括，通过吸波层6吸收外部辐射能量；通过辐射层3吸收外部辐射能量的步骤还包括：通过辐射层3吸收吸波层6吸收的辐射能量。

通过辐射层3吸收外部辐射能量的步骤之后，利用红外传感器检测辐射层3的辐射能量的步骤之前还包括：利用透波层7对辐射层3释放的辐射能量进行选择性透波。

通过采用上述的人体检测方法，可以利用辐射层3传递及增强人体辐射能量，扩大人体检测区域，增强检测区域内人体信号，提高检测结果的准确性和可靠性。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种红外接收窗结构，其特征在于，包括面板(1)，所述面板(1)上具有红外接收区域(2)，所述红外接收区域(2)所在位置设置有用于吸收外部辐射能量的辐射层(3)。

2.根据权利要求1所述的红外接收窗结构，其特征在于，所述面板(1)上开设有红外接收口，所述红外接收口形成所述红外接收区域(2)，所述辐射层(3)设置在所述红外接收口处。

3.根据权利要求1或2所述的红外接收窗结构，其特征在于，所述辐射层(3)包括辐射单元(4)。

4.根据权利要求3所述的红外接收窗结构，其特征在于，所述辐射层(3)还包括隔热单元(5)，所述隔热单元(5)上形成有多个相互隔离的通孔，所述通孔内填充有所述辐射单元(4)。

5.根据权利要求4所述的红外接收窗结构，其特征在于，所述通孔为矩形、环形或者圆形。

6.根据权利要求4所述的红外接收窗结构，其特征在于，所述通孔在所述隔热单元(5)上呈矩形阵列、圆形阵列、环形阵列或辐射状排布。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的红外接收窗结构，其特征在于，所述辐射层(3)的外侧设置有吸波层(6)；和/或，所述辐射层(3)的内侧设置有透波层(7)。

8.根据权利要求1所述的红外接收窗结构，其特征在于，所述红外接收区域(2)倾斜设置。

9.根据权利要求1所述的红外接收窗结构，其特征在于，所述辐射层(3)与所述面板(1)一体注塑成型或所述辐射层(3)通过表面覆膜方式固定于所述面板(1)上。

10.一种空调器，包括红外传感器(8)和红外接收窗结构，其特征在于，所述红外接收窗结构为权利要求1至9中任一项所述的红外接收窗结构，所述红外传感器(8)对应于所述红外接收窗结构设置。

11.一种人体检测方法，采用了权利要求1至9中任一项所述的红外接收窗结构，其特征在于，所述人体检测方法包括：

通过辐射层(3)吸收外部辐射能量；

利用红外传感器(8)检测辐射层(3)的辐射能量；

根据红外传感器(8)的检测结果生成红外图像；

对红外图像进行分析，判断是否检测到人体信号。

12.根据权利要求11所述的人体检测方法，其特征在于，通过辐射层(3)吸收外部辐射能量的步骤之前还包括，

通过吸波层(6)吸收外部辐射能量；

通过辐射层(3)吸收外部辐射能量的步骤还包括：

通过辐射层(3)吸收吸波层(6)吸收的辐射能量。

13.根据权利要求11所述的人体检测方法，其特征在于，通过辐射层(3)吸收外部辐射能量的步骤之后，利用红外传感器检测辐射层(3)的辐射能量的步骤之前还包括：

利用透波层(7)对辐射层(3)释放的辐射能量进行选择性透波。