KR101678139B1

KR101678139B1 - 패시브 단일 픽셀 열 센서 시스템에 의한 모션 및 제스처 인식

Info

Publication number: KR101678139B1
Application number: KR1020150029689A
Authority: KR
Inventors: 유르겐 쉴츠; 아더 발로우; 아난드 팬디
Original assignee: 엑셀리타스 테크놀로지스 싱가폴 피티이. 엘티디.
Priority date: 2014-03-04
Filing date: 2015-03-03
Publication date: 2016-12-06
Also published as: MA39012A; US9217672B2; US20150253193A1; JP2015180869A; US9410848B2; JP6009016B2; EP2916199A1; KR20150104046A; CN105241556A; US20150338277A1; EP2916199B1

Abstract

따뜻한 물체에 의해 행해진 제스처를 인식하는 시스템 및 방법이 제공된다. 이 시스템은 열 에너지를 수신한 후 저주파수 또는 직류 신호를 발생시키도록 구성된 열 센서를 포함한다. 열 센서와 따뜻한 물체 사이에 공간 변조 광학부재가 배치된다. 이 광학부재는 열 센서에 의해 수신된 열 에너지를 열 센서에 대한 따뜻한 물체의 오리엔테이션의 함수로서 변조하도록 구성된다. 열 센서와 통신하는 전자 유닛은 메모리 및 프로세서를 포함한다. 프로세서는 열 센서 신호의 변화를 탐지하고 열 센서 신호의 특성을 인식하도록 메모리에 의해 설정된다.

Description

패시브 단일 픽셀 열 센서 시스템에 의한 모션 및 제스처 인식{MOTION AND GESTURE RECOGNITION BY A PASSIVE SINGLE PIXEL THERMAL SENSOR SYSTEM}

본 발명은 열 센서에 관한 것이고, 더욱 상세하게는 적외선 감지 근접도 탐지기에 관한 것이다.

모션 탐지기는 움직이는 사람 또는 다른 따뜻한 물체로부터의 열을 탐지하고 전기 신호를 발생시키는 패시브 적외선(IR) 센서를 사용하는 것이 전형적이다. 이러한 탐지기는 전형적으로 초전성(pyroelectric) 재료, 및 두 초전성 재료 상으로 교대로 광을 집중시키는 다중 변조 광학부재(종종 프레넬 렌즈라고도 함)를 포함한다. 초전성 소자들은 들어오는 열 플럭스(flux)가 시간에 따라 변할 때 전기 신호를 발생시킨다. 그러므로, 초전성 탐지기는 어떠한 전형적인 주파수 범위 위에서 발생하는 모션에 민감하게 되어 자연적인 전기 하이패스(high-pass)로서 역할한다. 감지 소자의 크기에 따라, 차단 주파수는 큰 소자 크기에 대하여 0.4Hz로 작을 수도 있고, 더 작은 소자에 대하여 더 클 수 있다. 전형적으로, 사람의 움직임은 대략 0.4Hz 내지 4Hz의 범위 내에서 발생하므로, 근접도 센서 내의 소자 및 신호 처리 전자기기들은 이러한 범위 내로 조절되는 것이 전형적이다. 10여년 동안, 초전성 적외선(IR) 탐지기는 그러한 탐지기들이 사용가능한 아날로그 전자기기에 의해 프로세싱될 수 있는 높은 신호 레벨을 전달하기 때문에, 광 스위치 및 알람 유닛에 대한 모션 감지에 가장 쉬운 접근법으로 간주되어 왔다.

더 최근에, 단일 픽셀 열 센서가 센서의 전체 시야(FOV)에 걸쳐 신호를 변조하는 다중 소자 변조 광학부재와 협력하여, 정상상태(steady-state) 열 플럭스(직류(DC))에 대한 주파수 응답을 탐지하기 위해 개발되었다. 이러한 장치는 고정된 물체의 탐지("존재 탐지"), 또는 더 빠른 주파수에 대응하는, 훨씬 더 넓은 주파수 범위, 심지어 DC까지 내려가는 주파수 범위 내에서의 움직임을 탐지할 수 있고, 이는 부가적으로 손 흔들기 또는 다른 제스처와 같은 더 빠른 사람의 신체적 모션의 탐지를 가능하게 한다.

이전에, 제스처 인식 기술은 일반적으로 화상(imaging) 및 비화상(non-imaging) 기술로 구분되어졌다. 화상 기술은 전형적으로 상이한 픽셀 상의 FOV를 맵핑하는 광학부재를 가진 다중 픽셀 센서를 채용하여, 모션 및 제스처가 이미지 처리 방법을 이용하여 평가될 수 있다. 다수의 화상법이 이차원 평면 내의 모션을 평가하지만, 깊이 정보를 포함함으로써 3차원에서 수행될 수도 있는데, 이는 비행시간(time-of-flight), 스테레오 이미지, 또는 구조화된 광 패턴 인식 등과 같은 다양한 방법에 의해 달성될 수 있다.

더 적은 비화상 제스처 인식 기술이 채용되어졌다. 하나의 비화상 기술은 전기장을 이용하는데, 이 전기장의 변화는 감지면 내의 용량성 탐지기 어레이에 의해 탐지된다. 다른 비화상법은 IR 발광 다이오드(IR LED)에 의해 전송되어 나온 적외선 빔의 반사를 이용한다. 이 빔은 물체에서 반사되고, 하나 이상의 포토다이오드에 의해 탐지된다. 이러한 비화상법은 복수의 픽셀 또는 복수의 전극 센서를 포함한다. 비화상 솔루션은 특정한 FOV 세그먼트와 특정 탐지기 픽셀 간의 정의된 관계가 존재하지 않기 때문에, 하나의 이미지의 장면을 만들지는 않는다.

비화상 감지 장치의 출력 내 주파수 패턴의 분석이 공지되어 있다. 예를 들어, 장치의 모션 탐지를 위한 모바일 장치에 널리 채용되는 관성 센서는 특정한 탐지된 물리적 모션의 지문, 및 주파수 및 진폭 패턴을 찾는 소프트웨어를 가질 수 있다. 이처럼, 소프트웨어는, 예컨대, 모바일 장치를 들고 있는 사용자가 걷고 있는지, 차 또는 기차를 타고 운전하고 있는지 판정할 수 있다. 또한, 단지 관성 센서 출력 신호의 주파수 및 진폭을 제스처 시그너처(signature) 라이브러리 내의 것과 비교함으로써, 전화를 받기 위해 모바일 장치가 들어올려져 사용자의 귀로 옮겨지는지 판정하는 것이 가능하다. 이러한 패턴 인식 소프트웨어는 자가 학습적(self-learning)일 수 있고, 라이브러리는 사용자의 다른 행동으로부터 일반적인 패턴을 추출하기 위해 확장되거나 조절될 수 있다. 그러나, 비화상 센서의 출력은 다차원적인 이동 또는 제스처를 인식하기에는 충분하지 못하다.

그러므로, 상기 언급한 단점 중 적어도 일부를 해소한 제스처 인식 솔루션에 대한 산업에서의 필요성이 존재한다.

본 발명의 실시예들은 패시브 단일 픽셀 열 센서 시스템에 의한 모션 및 제스처 인식을 제공한다. 간단히 말하자면, 본 발명은 따뜻한 물체에 의해 행해진 제스처를 인식하도록 구성된 시스템에 관한 것이다. 본 시스템은 열 에너지의 수신 후 저주파수 및/또는 직류 신호를 발생하도록 구성된 열 센서, 열 센서에 대한 따뜻한 물체의 오리엔테이션(orientation)의 함수로서 열 센서에 의해 수신된 열 에너지를 변조하도록 구성된, 열 센서와 따뜻한 물체 사이에 배치된 공간 변조 광학부재, 및 열 센서와 통신하는 전자 유닛을 포함한다. 전자 유닛은 메모리 및 메모리와 통신하는 프로세서를 포함한다. 프로세서는 열 센서 신호의 변화를 탐지하는 단계 및 열 센서 신호의 특성을 인식하는 단계를 수행하도록 메모리에 의해 설정된다.

본 발명의 제2 형태는 모니터되는 공간 내에서 움직이는 따뜻한 물체의 제스처를 인식하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 방법은 모니터되는 공간 내의 변조 광학부재의 시야로부터의 변조 광학부재에서의 입사 열 에니저를 수신하는 단계로서, 상기 변조 광학부재는 복수의 렌즈 및/또는 애퍼어처를 포함하는 것인 상기 단계, 변조 광학부재에 의해 수신된 입사 열 에너지를, 변조 광학부재에 광학적으로 연결된 열 감지 장치로 보내는 단계, 열 감지 장치에 의해, 변조 광학부재에 의해 열 감지 장치로 보내지는 열 에너지의 양에 비례하는 레벨로 유지되는 직류 출력 신호를 산출하는 단계, 및 출력 신호를 열 감지 장치와 통신하는 전자 유닛에 제공하는 단계를 포함한다. 전자 유닛은 메모리 및 메모리와 통신하는 프로세서를 포함한다. 프로세서는 신호의 특성을 분리하고, 신호 특성을 기준 특성과 비교하도록 메모리에 의해 설정된다.

본 발명의 다른 시스템, 방법, 및 특징은 아래의 도면 및 상세한 설명을 읽은 당업자들에게 명백할 것이다. 모든 이러한 부가적인 시스템, 방법, 및 특징은 본 설명에 포함되고, 본 발명의 범위 내에 있고, 청부된 청구항에 의해 보호되도록 의도되었다.

첨부된 도면은 본 발명을 더 잘 이해시키기 위해 포함되었고, 본 명세서에 포함되어 그 일부를 구성한다. 이 도면은 아래의 설명과 함께 본 발명의 실시예를 예시하고, 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.
도 1은 제1 실시예의 제스처 디텍터의 개략적인 측단면도이다.
도 2는 도 1의 변조형 디텍터-광학부재의 일례의 부분적인 상면도이다.
도 3은 도 1의 디텍터의 기능을 구현하기 위한 예시적인 시스템을 보여주는 개략적인 도면이다.
도 4a는 센서 뷰잉 영역을 바라보는 광학부재를 포함하지 않은 종래기술의 단일 픽셀 열 센서로부터의 신호 출력의 그래프이다.
도 4b는 센서 뷰잉 영역을 바라보는 광학부재를 포함하는 도 1의 단일 픽셀 열 센서로부터의 신호 출력의 그래프이다.
도 4c는 대역 통과 필터링 후의 도 4b로부터의 신호이다.
도 5는 도 1의 단일 픽셀 열 센서에 의해 탐지된 손 제스처에 의해 산출된 시간 도메인 파형의 예시적인 도면이다.
도 6은 도 1의 단일 픽셀 열 센서와 함께 사용되는 예시적인 광학부재에서 사용되는 3 변조 패턴의 그래프이다.
도 7은 모니터되는 공간 내에서 움직이는 제스처를 인식하는 예시적인 방법의 플로우차트이다.

아래의 정의는 여기 개시된 실시예들의 피처에 적용된 용어들을 해석하기 위해 사용되고, 본 개시물 내의 소자들을 정의하기 위한 의미이다. 청구항에서 사용된 용어에 대한 제한사항이 의도되지 않았고, 또는 그것에 의해 유도되지 않아야 한다. 첨부된 청구항에 사용된 용어는 응용가능한 기술에서 그들의 일반적인 의미에 의해서만 제한되어야 한다.

본 개시물에 사용된, "렌즈"는 그것을 통해 전달되는 전자기 방사선 또는 광의 양 및/또는 방향에 영향을 미치는 광학 소자를 의미한다. 렌즈는 애퍼어처의 크기 및/또는 기하학적 형상 및 방사선 투과 매체, 예컨대, 유리의 형상 및 간격을 기초로 투과되는 방사선에 영향을 줄 수 있다. 여기 사용된, 렌즈는 패시브 광학 소자 또는 액티브 광학 소자를 의미할 수 있다.

본 개시물에 사용된, "따뜻한 물체"는 열 존재 탐지기에 의해 탐지가능한 열을 방출하는 물체를 의미한다. 따뜻한 물체는 일반적으로 사람 또는 동물을 의미한다.

일반적으로, 구문 "모니터되는 공간"은 존재 탐지기가 위치할 수 있는 위치, 및 탐지기가 잠재적으로 따뜻한 물체를 탐지할 수 있는 위치인 물리적 영역(예컨대, 방, 복도, 실외 영역 등)을 의미한다. 그러나, 모니터되는 공간은 또한 탐지기의 시야의 적어도 일부분을 포함하는, 열 화상 장치 부근의 더 작은 영역을 의미할 수도 있다.

이제 그 예가 첨부된 도면에 도시되어 있는 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 참조될 것이다. 가능하다면, 동일한 또는 유사한 부분을 나타내기 위해 도면 및 설명에서 동일한 부재번호가 사용된다.

적절한 평가 및 광학부재를 이용하는 단일 픽셀 열 센서 시스템을 통한 제스처 인식 방법 및 장치가 제공된다. 제스처 인식 시스템의 예시적인 실시예는 변조 광학부재를 가진 열 탐지기를 포함한다. 탐지기의 FOV의 공간적 변조는 탐지기에 의한 모션 신호 출력을 강화하고, 예컨대, 특정 주파수 대역 내의, 인식될 수 있는 시그너처를 제공할 수 있다. 이러한 시그너처는 소프트웨어 또는 적절한 하드웨어 중 하나에 의해 평가될 수 있다.

도 1은 탐지기(100)가 설치될 수 있는 위치 및 탐지기(100)가 잠재적으로 따뜻한 물체를 탐지할 수 있는 위치인 모니터되는 공간 내의 따뜻한 물체에 의해 산출되는 탐지된 존재, 위치, 모션, 및/또는 모션의 방향을 기초로 제스처를 인식하도록 구성된 제1 실시예의 예시적인 탐지기(100)의 개략적인 측단면도이다.

탐지기(100)는 열 감지 장치(120), 예컨대, 서모파일(thermopile)을 갖춘 센서 모듈(102), 및 센서 모듈(102)을 적어도 부분적으로 커버하는 강도 변조 광학부재(104)를 가진다. 광학부재(104)는 복수의 렌즈로 이루어질 수 있는데, 각각의 렌즈는 모니터되는 공간으로부터 입사되는 열 에너지를 센서 모듈(102)의 적어도 일부분 상으로 보내도록 배열되어 있다. 몇몇 구현에서, 변조 광학부재(104)의 각각의 개별적인 렌즈는 모니터되는 공간 내의 복수의 상이한 물리적 구역 중 하나로부터 입사되는 열 에너지를 센서 모듈(102) 상으로 보낸다. 이러한 물리적 구역은 탐지기(100) 앞에서의 각도 범위, 및 탐지기(100)로부터의 거리 면에서 모두 중첩될 수도 있고, 중첩되지 않을 수도 있다.

변조 광학부재(104)는 도시된 바와 같이 탐지기(100)에 직접 부착될 수도 있고, 또는 탐지기로부터 일정 거리에 장착될 수도 있다. 광학부재(104)를 센서 모듈(102)로부터 이격시키기 위해 탐지기(100) 내에 캐비티(114)가 존재할 수도 있고, 또는 광학부재(104)가 센서 모듈(102)에 직접 맞닿을 수도 있다. 변조 광학부재는 아래에 서술한 바와 같이 다양한 형태를 가정할 수 있다.

열 감지 장치(120)는 일반적으로 열 감지 장치(120)에서 수신되는 열 에너지(점선 화살표로 도시됨)의 양에 실질적으로 비례하는 직류(DC) 출력을 산출하도록 동작가능하다. 열 감지 장치(120)에 의해 산출되는 DC 출력은 그 열 감지 장치(120)로 전달되는 열 에너지의 양이 실질적으로 일정하게 유지되는 한 대체로 일정하게 유지된다. 열 감지 장치(120)로 전달되는 열 에너지의 양의 증가는 일반적으로 열 감지 장치(120)에 의해 산출되는 DC 출력의 비례적인 증가를 야기한다. 이와 유사하게, 열 감지 장치(120)로 전달되는 열 에너지의 양의 감소는 일반적으로 열 감지 장치(120)에 의해 산출되는 DC 출력의 비례적 감소를 야기한다. 제1 실시예 하에서, 열 감지 장치(120)는 단일 픽셀 열 센서이다. 열 감지 장치(120)로부터의 DC 출력은 DC 전압 또는 DC 전류 중 하나일 수 있다.

열 센서 모듈(102)이 단일 픽셀 열 감지 장치(120)를 가지지만, 대안의 실시예는 각각 하나 이상의 픽셀을 가지는 2 이상의 열 감지 장치(120)를 포함할 수 있다. 그러나, 아래에 설명된 제스처 인식 기능은 단지 하나의 단일 픽셀 열 감지 장치(120)에서 달성될 수 있다. 일반적으로, 서모파일은 열 에너지를 전기 에너지로 변환하는 전자 장치이다. 서모파일은 단일 직류(DC) 출력을 산출하기 위해 보통은 직렬로, 드물게 병렬로 전기적으로 접속된 수개의 열전쌍으로 이루어지는 것이 일반적이다.

상술한 바와 같이, 몇몇 구현에서, 열 센서 모듈(102)은 복수의 열 감지 장치(120)(예컨대, 복수의 서모파일)를 가진다. 몇몇 구현에서, 센서 모듈(102) 내의 모든 열 감지 장치는 센서 모듈(102)로부터 단일 DC 출력 신호를 산출하기 위해 모두 전기적으로 접속되어 있다. 몇몇 구현에서, 열 감지 장치(120)는 센서 모듈(102)로부터 복수의 상이한 DC 출력 신호를 산출하도록 구성된다.

제1 실시예에서 설명한 바와 같이, 센서 모듈(102)은 기판 또는 하우징(110) 내에 임베딩되고, 변조 광학부재(104)는 선택적인 레그(115) 및 기판(110) 꼭대기에서 센서 모듈(102) 위에서 지지된다. 광학부재(104)는 다양한 가능한 구성을 가질 수 있다. 예를 들어, 광학부재(104)는 프레넬 렌즈 또는 다른 렌즈, 프레넬 영역(Fresnel zones), 존 플레이트(zone plate), 홀로그래픽 광학 소자, 회절성 광학 소자, 굴절형 광학 소자, 바이너리(binary) 광학 소자, 단순한 애퍼어처, 및 이들의 임의의 조합, 또는 공간적으로 움직이는 물체를 통해 강도 변조를 제공할 수 있는 임의의 다른 배열을 포함할 수 있다. 변조 광학부재(104)는 또한 추가적인 소자, 예컨대, 애퍼어처들 사이에서 전체 또는 일부의 광을 차단하는 공간적 애퍼어처 어레이, 격자, 코딩(coding) 플레이트 또는 디스크, 또는 센서 모듈(102) 앞에 임의의 적절한 배열로의 임의의 조합을 포함할 수 있다.

도 2는 도 1의 탐지기(100)의 부분적인 상면도이다. 도시된 도면은 탐지기(100)의 변조 광학부재(104)의 하나의 예시적인 구현방법을 보여준다. 광학부재(104)의 기능은 모니터되는 공간을 상이한 세그먼트들로 나누는 것이다. 이러한 분할은 변조 광학부재 상의 광학 소자가 특정한 세그먼트로부터의 방사선만 모듈(102) 내의 특정한 열 감지 장치(120)로 보내게 함으로써 달성된다. 이러한 광학 소자는 도 2에 도시된 바와 같이 불연속적인 물리적 영역과 일치할 수도 있으나, 예컨대, 홀로그래픽 광학 소자를 이용하는 경우에 광학부재(104) 면에 걸쳐 분산될 수도 있다.

각각의 광학 소자는 전형적으로 모니터되는 공간을 세그먼트로 나눌 뿐만 아니라, 그 세그먼트로부터 입사되는 방사선을 특정 열 감지 장치(120)상으로 묶어 보낸다(bundle)(도 1). 따뜻한 물체, 예컨대, 사람의 손이 하나의 세그먼트를 거쳐 이동하면, 각각의 열 감지 장치(120)에 의해 발생되는 신호는 낮은 레벨에서 시작해서, 손이 세그먼트의 중심 또는 그 부근에 있을 때 최대값에 도달한다. 손이 더 움직인다면, 이 신호는 다시 낮은 레벨로 감소한다. 그러므로, 손이 복수의 구역을 지나 이동하면, 최대 신호는 완전히 세그먼트 내에 존재하고, 최소 신호는 세그먼트 사이 경계에 존재하도록 출력 패턴의 변화가 발생될 것이다.

모니터되는 공간 세그먼트의 총 개수는 변조 광학부재의 광학 영역의 개수와 센서 모듈(102) 내의 열 감지 장치(120) 개수의 곱의 2배 이하일 수 있다. 하나의 실시예에서, 변조 광학부재(104)는 비교적 높은 투과도 및 비교적 낮은 투과도의 교대하는 영역을 가진다. 일반적으로, 비교적 높은 투과도의 영역은 관심 파장의 입사 열 에너지 중 비교적 많은 부분이 센서 모듈(102)로 통과되게 하고, 비교적 낮은 투과도의 영역은 관심 파장의 입사 열 에너지 중 비교적 적은 부분이 센서 모듈(102)로 통과되게 한다. 다른 실시예에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 각각의 렌즈(214)의 중심부(216)는 비교적 높은 출력 신호를 산출하는 영역을 형성하고, 각각의 렌즈(214)의 둘레 부분 및 인접한 렌즈(214) 사이의 공간은 감지 장치로부터 비교적 낮은 출력 신호를 가진 영역을 형성한다.

비교적 높은 출력 신호 및 비교적 낮은 출력 신호의 교대하는 영역은 모션 탐지를 용이하게 하는 것을 돕는데, 이는 따뜻한 물체가 모니터되는 공간을 통해, 예컨대, 변조 광학부재(104)의 비교적 높은 출력 신호 영역에 대응하는 공간에서부터 변조 광학부재(104)의 비교적 낮은 출력 신호 영역으로 이동할 때, 변조 광학부재(104) 아래의 열 센서 모듈(102)에 도달하는, 따뜻한 물체로부터의 열 에너지의 비율이 변할 것이기 때문이다. 사실상, 변조 광학부재(104)는 물체의 일정한 열 에너지를 취하고 그것을 변조하여 열 감지 장치(120)에서 교류 신호를 형성한다.

일반적으로, 문구 "관심 파장"은 열 감지 장치(120)가 응답하는(즉, 파장이 열 감지 장치로부터의 DC 출력에 영향을 미치는) 파장 또는 파장 범위를 의미한다. 전형적인 구현에서, 관심 파장은 따뜻한(살아 있는) 물체에 의해 방출되는 열 에너지에 대응한다. 몇몇 구현에서, 관심 파장은 4μm 내지 20μm이다.

도 1을 다시 참조하면, 도시된 탐지기(100)는, 다양한 구현에서, 컴퓨터 기반의 프로세서, 컴퓨터 기반의 메모리 저장 장치 및/또는 여기 서술된 하나 이상의 기능을 수행 및/또는 지원하기 위한 다른 회로를 형성할 수 있는 집적회로(106)를 가진다. 전기 도체, 예컨대, 기판(110)의 상면 및/또는 하면을 따라 뻗어 있는 트레이스(trace), 기판을 통해 뻗은 비아(via)(108), 솔더 범프(112) 등이 탐지기(100)의 내부 전기 컴포넌트를 접속시키고 탐지기(100)를 외부 컴포넌트와 접속시키기 위해 제공된다.

앞서 상세하게 서술된 기능을 실행하기 위한 예시적인 시스템은 컴퓨터일 수 있는데, 그 예가 도 3의 개략적인 도면에 도시되어 있다. 도 3에 도시된 블록의 물리적 레이아웃이 2 이상의 컴포넌트에 걸쳐 분산될 수도 있음을 이해해야 한다. 즉, 예컨대, 센서 모듈(102)은 탐지기(100) 내에 위치하고, 프로세서(302) 및/또는 메모리(306)는 탐지기로부터 멀리 떨어져 위치할 수 있다. 이 예시적인 레이아웃은 프로세서(302), 저장장치(304), 상기 언급된 기능 중 적어도 일부를 형성하는 소프트웨어(308)를 저장하고 있는 메모리(306), 입출력(I/O) 장치(310)(또는 주변기기), 센서 모듈(102), 탐지기(100)의 서브컴포넌트 간의 통신을 가능케 하는 로컬 버스 또는 로컬 인터페이스(312)를 보여준다.

예컨대, 로컬 인터페이스(312)는 하나 이상의 버스 또는 다른 유선 또는 무선 접속일 수 있다. 로컬 인터페이스(312)는 간략함을 위해 생략되어 있는 컨트롤러, 버퍼(캐쉬), 드라이버, 리피터, 및 수신기와 같은 통신 가능한 부가적인 소자를 가질 수 있다. 더나아가, 로컬 인터페이스(312)는 앞서 언급한 서브컴포넌트 간의 적절한 통신을 가능하게 하기 위해 어드레스, 제어, 및/또는 데이터 접속을 포함할 수 있다.

프로세서(302)는 메모리(306)에 저장된 소프트웨어와 같은 소프트웨어, 또는 펌웨어를 실행하기 위한 하드웨어 장치이다. 프로세서(302)는 주문제작되거나 상업적으로 이용가능한 단일 코어 또는 멀티코어 프로세서, 중앙처리장치(CPU), 탐지기(100)에 연결된 수개의 프로세서에 둘러싸인 보조 프로세서, 반도체 기반의 마이크로프세서(마이크로칩 또는 칩셋 형태), 매크로프로세서, 또는 소프트웨어 또는 펌웨어 명령어를 실행하기 위한 일반적인 임의의 장치일 수 있다. 예컨대, 프로세서(302)는 도 1의 집적회로(106)로 통합될 수 있다.

메모리(306)는 휘발성 메모리 소자(예컨대, 랜덤 액세스 메모리(DRAM, SRAM, SDRAM 등과 같은 RAM)) 및/또는 비휘발성 메모리 소자(예컨대, ROM 하드 드라이브, 테이프, CDROM 등) 또는 외부 서버와의 네트워크 접속 중 임의의 하나 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 그러나, 메모리(306)는 전기, 자기, 광, 또는 다른 타입의 저장 매체를 포함할 수 있다. 메모리(306)가 다양한 컴포넌트들이 서로 떨어져 위치하지만 프로세서(302)에 의해 액세스될 수 있는 분산형 아키텍처를 가질 수도 있음을 이해해야 한다. 예컨대, 메모리(306)는 도 1의 집적회로(106)로 통합될 수 있다.

일반적으로, 소프트웨어(308)는 프로세서(302)에 의해 실행될 때, 프로세서(302)가 여기 개시된 탐지기(100)(도 1)의 하나 이상의 기능을 수행하게 하는 명령어를 포함한다. 메모리(306) 내의 소프트웨어(308)는 하나 이상의 개별 프로그램을 포함할 수 있는데, 이 프로그램 각각은 실행가능한 명령어의 정렬된 목록을 포함한다. 메모리(306)는 운영체제(O/S)(320)를 포함할 수 있다. 운영체제는 탐지기(100)(도 1) 내 프로그램의 실행을 제어하도록 동작가능할 수 있고, 스케쥴링, 입출력 제어, 파일 및 데이터 관리, 메모리 관리, 및 통신 제어 및 관련 서비스를 제공할 수 있다.

I/O 장치(310)는 다양한 주변기기 컴포넌트로 수집된 데이터 또는 명령어를 출력하는 것을 가능하게 하기 위해 외부 장치에 대한 인터페이스를 포함할 수 있다. I/O 장치(310)는 탐지기(100)(도 1)에 대한 소프트웨어 등의 업로딩을 용이하게 할 수 있다.

예컨대, 센서 모듈(102)은 적외선 센서 또는 열 에너지에 응답하는 임의의 종류의 센서일 수 있다. 센서 모듈(102)은 단일 소자 센서 또는 2 이상의 센서 소자를 가진 센서 어레이를 포함할 수 있다. 센서 어레이는 단일 인클로저 내에 복수의 센서 소자를 포함할 수도 있고, 또는 각각의 인클로저가 2이상의 센서 소자를 포함하는 복수의 인클로저를 포함할 수도 있다. 센서 모듈(102)은 오직 적외 방사선만 탐지하도록 구성될 수도 있고, 또는 더 넓은 대역폭을 수신하도록 조정될 수도 있다. 센서 모듈(102)은 전압 통제 및 잡은 제거 컴포넌트를 더 포함할 수 있다. 센서 모듈(102)은 감지 파라미터, 예컨대, 주변 온도 및 감지된 물체의 온도를 로컬 인터페이스(312)를 통해 프로세서(302)로 전달할 수 있다.

이와 유사하게, 어레이 센서에 대하여, 센서 모듈(102)은 각각의 개별적인 어레이 소자에 대한 파라미터들을 전달할 수도 있고, 모든 개별적인 어레이 센서 소자로부터 수집된 유도된 파라미터를 전송할 수도 있다. 센서 모듈(102)은, 예컨대, 신호를 아날로그와 디지털 포맷 사이에서 변환시키기 위해 아날로그-디지털 컨버터를 포함할 수 있다. 게다가, 센서 모듈(102)은, 예컨대, 시동시 및 파라미터 변화를 탐지한 때, 또는 주기적인 파라미터 리포트를 전송함으로써, 정보를 자동으로 전달하도록 구성될 수 있다. 센서 모듈(102)은 프로세서(302)에 의해 문의 또는 질문받은 때 파라미터 정보를 전달하도록 구성될 수 있다.

저장 장치(304)는 임의의 타입의 메모리 저장 장치일 수 있다. 일반적으로, 저장 장치(304)는 탐지기(100)가 여기 개시된 기능 중 하나 이상의 기능을 수행하는 것을 돕는 임의의 데이터를 저장하도록 동작가능하다. 저장 장치(304)는 도 1의 집적회로(106)에 통합될 수 있다.

탐지기(100)(도 1)가 동작 중일 때, 저장장치(304)는 메모리(306)에 저장된 소프트웨어(308)를 실행하고, 메모리(306) 및 저장 장치(304)로 및 그로부터 데이터를 통신하고, 탐지기(100)(도 1)의 동작을 제어하는 것이 일반적이다. 몇몇 실시예에서, 본 예시적인 실시예 내의 하나 이상의 소자들이 생략될 수도 있음을 이해해야 한다. 부가적으로, 몇몇 실시예에서, 본 예시적인 실시예 내의 하나 이상의 소자들이 탐지기(100)(도 1) 외부에 위치할 수도 있다.

탐지기(100)(도 1)는 실제 단일 픽셀 센서를 통해 제스처 인식(정제된(refined) 모드의 모션 및 존재 탐지)을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 제1 실시예 하에서, 제스처 인식은 공간 변조 광학부재(104)를 통해 보는 센서 모듈(102)에 의해 발생된 출력 신호의 주파수 및 진폭 스펙트럼을 분석함으로써 달성될 수 있다. 탐지기(100)(도 1)의 FOV 내의 따뜻한 물체의 모션 또는 존재만을 탐지하는 종래기술과 달리, 제스처 인식 기능은 모션의 본성, 예컨대, 빠름, 느림, 가까움, 멈(far), 방향과 같은 추가 정보를 도출하고, 또는 심지어 특정한 제스처, 예컨대, 팔 또는 손 흔들기, 주먹쥐기, 또는 손으로 원 그리기와 같은 기하학적 도형의 형성을 식별한다.

도 4a는 임의의 특수 광학부재(변조 광학부재(104)) 없이 센서 모듈(102)의 FOV를 살펴보는 단일 픽셀 열 센서로부터의 신호 출력의 그래프이다. 예를 들어, FOV는 50° 내지 120°일 수 있고, 탐지기(100)(도 1)로부터 1m 또는 2m 거리에서 이러한 FOV를 따라 사람이 지나가면 신호가 발생되는데, 이 신호의 진폭은 사람과 탐지기(100)(도 1) 간의 거리에 의존한다. 신호는 사람이 탐지기(100)(도 1) 앞쪽 대략 1m를 지나갈 때 제1 피크(410), 사람이 탐지기(100)(도 1) 앞쪽 대략 2m를 지나갈 때 제2 피크(420)를 나타낸다.

도 4b는 탐지기(100)가 또한 변조 광학기기(104)(도 1)를 포함하는, 도 4a의 그래프에서 탐지된 동일한 움직임이 존재할 때의, 센서 뷰잉을 살펴보는 도 1의 단일 픽셀 열 센서로부터의 신호 출력의 그래프이다. 광학부재(104)의 추가를 통해, 움직이는 사람의 최종 신호는 사람이 탐지기(100)(도 1)의 FOV를 통해 지나가는 것과 같이 변조된다. 변조 광학부재(104)(도 1)는 최종 출력 신호의 주파수 성분을 강조한다.

도 4c는 모션 기반의 신호 변조를 출력 신호로 전환하는 (수치적) 대역 통과 필터를 통한 필터링 후의 도 4b의 출력 신호를 도시한다. 이 신호는 모션을 판정하고, 그 진폭 레벨은 거리에 대한 정보를 제공한다. 도 4c는 예시적인 대역 통과 필터링된 로(raw) 데이터를 도시하는데, 이는 필터링이 어떻게 탐지가능성을 강화하지를 보여준다. 종래기술의 모션 탐지기에서, 이러한 포인트에서, 필터링된 신호는 모션이 발생되었는지 여부를 판정하기 위한 임계값과 통합 및 비교될 수 있다. 대역 통과 필터링 동작은, 예컨대, 소프트웨어(308)(도 3)에 의해 구성된 프로세서(302)(도 3)에 의해, 또는 로컬 버스(312)와 통신하는 다른 컴포넌트, 예컨대, 전용의 신호 프로세서(도시되지 않음)에 의해 수행될 수 있다.

센서 모듈(102)로부터의 신호의 다른 신호 프로세싱, 예컨대, 고속 푸리에 변환(FFT) 프로세서를 통해, 시간 도메인에서 주파수 도메인으로의 변환이 본 시스템에 의해 수행될 수 있다. 신호 필터링, 신호 평탄화, 잡음 제거 및 다른 신호 프로세싱 기능이 또한 가능하다. 대역 통과 필터링과 함께, 이러한 신호 프로세싱은 소프트웨어(308)(도 3)에 의해 구성된 프로세서(302)(도 3)에 의해, 또는 하나 이상의 컴포넌트, 예컨대, 전용 신호 프로세서 또는 필터에 의해 수행될 수 있다.

그러나, 제1 실시예 하에서의 제스처 인식을 위해, 주파수 패턴 내에서 전달되는 추가적인 정보는 제스처를 인식하기 위해 사용될 수 있다. 특정 모션 또는 모션의 시퀀스는 탐지기(100)(도 1)로부터의 신호 출력 내의 특정한 시간 및/또는 주파수 패턴을 보여줄 수 있다. 하나의 예로서, 도 5는 손으로 주먹쥐는 것이 수신된 IR 신호(500) 내에 구별되는 패턴(510, 520)를 가짐을 보여준다. 주먹은 더 작은 면적을 가지므로, 신호(500) 진폭은 급격하게 낮아진다(520). 이러한 패턴은 시간 도메인 신호 또는 주파수 도메인에서 인식될 수 있다. 이러한 제스처의 인식은 소프트웨어(308)(도 3)에 의해 구성된 프로세서(302)(도 3)에 의해 수행되는 제스처 인식 프로세스에 의해 사용될 수 있다. 예를 들어, 이러한 제스처는 컴퓨터 기능을 대체하는 "클릭" 이벤트로서 인식될 수 있다.

패턴 인식은 소프트웨어(308)(도 3)에 의해 구성된 프로세서(302)(도 3)에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(302)(도 3)는 주파수 도메인 및/또는 시간 도메인에서 센서 모듈(102)로부터의 신호 내의 특성을 분리하기 위해 탐지기(도 1) 출력 신호를 프로세싱할 수 있다. 프로세서(302)(도 3)는 주파수 도메인 및/또는 시간 도메인에서 2 이상의 특징 간의 상관관계(correlation)를 식별할 수 있다. 그 다음, 프로세서는 이러한 특징 및/또는 상관관계를 이전에 저장된 패턴, 예컨대, 메모리(306)(도 3)에 저장된 기준 패턴(시그너처라고도 함)과 매칭하는지 살펴볼 수 있다. 이러한 시그너처는 로컬식으로(locally) 또는 원격으로, 예컨대, 시그너처 라이브러리에 대한 액세스를 가진 원격 서버 내에 저장될 수 있다. 시그너처는 단일 신호 특성, 복수 특성, 및 특성, 예컨대, 시간, 진폭, 및/또는 주파수간의 관계를 포함할 수 있다. 주파수 및 시간 도메인 특성의 상관관계는, 예컨대, 제스처의 속도, 및 모션읜 반복을 판정하기 위해 사용될 수 있다.

프로세서(302)(도 3)가 일치를 선언하기 위해, 하나 세트의 분석된 특징 및 저장된 시그너처 간의 정확한 일치가 요구되는 것은 아니다. 예를 들어, 시그너처 특성과 분석된 신호의 특성간의 상관관계가 설정가능한 임계 레벨 보다 크다면 일치가 선언될 수 있다. 분석된 특성과 저장된 시그너처의 매칭은 시그너처 라이브러리 모듈에 의해 수행될 수 있다.

상술한 바와 같이, 변조 광학부재(104)는 애퍼어처 및 방사선 성형(shaping) 컴포넌트의 조합을 포함할 수 있다. 단순한 모션 탐지의 경우에, 변조 광학부재(104)의 시야 내의 특정 제스처 패턴은 센서 모듈(102) 상에 물체를 투영시키는 광학부재가 뷰 방향의 함수인 변조 패턴을 보여줄 때 강화된다. 이러한 변조는 프레넬 렌즈, 다른 타입의 마이크로렌즈 어레이, 또는 더 많거나 적은 투과 영역을 포함하는 렌즈 어레이(104)와 같은 다른 신호 변조 패턴을 위한 것일 수 있다. 변조 광학부재(104) 내의 이러한 변조 패턴은 센서 모듈(102)이 화상 센서를 사용하지 않고도 제스처 인식을 위해 사용될 수 있는 신호를 산출하게 한다.

단일 픽셀이 특정 모션 또는 제스처를 판정하기에 충분하지만, 복수 픽셀을 사용하는 솔루션이 몇몇 시나리오에서, 예컨대, 제스처의 인식이 이동 방향을 판정함으로써 용이해진다면 유리할 수도 있음을 이해해야 한다. 그렇다 하더라도, 물체 포인트와 픽셀 간에 고유한 관계가 존재하지 않기 때문에, 이러한 인식이 화상 센서 없이 수행된다는 것을 반복하는 것이 중요한다.

이동 속도와 결합된 센서 모듈(102)에 대한 변조 패턴의 공간적 거리는 센서(102)에 의해 탐지된 최종 주파수 패턴에 기여한다. 도 6의 그래프(600)에 도시된 바와 같이 강도 변조가 수개의 상이한 주기의 강도 변조를 가지는 변조 광학부재(104)의 배열이 사용될 수 있다. 그래프(600)는 고투과율 영역(600)(백색 블록), 및 저투과율 영역(670)(빗금친 블록)을 도시한다. 이 예에서, 3개의 상이한 고저 투과율 패턴(610, 620, 630)이 센서(102)에 대하여 x축을 따라 놓여져 있어, x방향으로의 이동이 투과율 패턴(610, 620, 630)에 대응하는 상이한 주파수에 의해 변조된다. 이는 제스처 인식 모듈에 의한 탐지가능성을 강화하고, 방향에 대한 인식가능한 특징(지문)을 판정하기 위한 더 세부적인 것을 제공한다.

그래프(600)가 단지 두 레벨의 투과율(660, 670)만 도시하도록 단순화되어 있지만, 3 이상의 레벨의 투과율을 가진 패턴에 대한 이의는 없다. 이와 유사하게, 그래프(600)가 단순한 선형 패턴을 도시하지만, 변조 광학부재(104)는 선형이거나 선형이 아닐 수도 있는 더 복잡한 투과율 패턴을 가질 수도 있다.

열 방사선을 변조하기 위해 다중모드 광학부재를 사용하는 것은 단일 픽셀 열 탐지기의 출력 신호에 대한 추가 정보에 기여하고, 이는 비화상 센서, 특히 광 적외선 탐지기에 대하여 이전에 사용불가능했던 제스처 인식 기술을 가능하게 한다.

도 7은 모니터되는 공간 내의 움직임 제스처를 인식하기 위한 예시적인 방법의 플로우차트이다. 플로우차트 내의 임의의 프로세스 설명 또는 블록이 프로세스 내의 특정한 논리적 기능을 구현하기 위한 하나 이상의 명령어를 포함하는 모듈, 세그먼트, 코드 부분, 또는 단계로서 이해되어야 하고, 본 발명의 당업자들에 의해 이해되는 바와 같이, 포함된 기능에 따라 도시되거나 서술된 순서를 벗어나, 실질적으로 동시에 또는 역순으로, 실행될 수도 있는 대안의 구현방법이 본 발명의 범위 내에 포함됨을 이해해야 한다.

입사 열 에너지는 블록(710)에 도시된 바와 같이, 변조 광학부재(104)(도 1)에서 수신된다. 예를 들어, 열 에너지는 변조 광학부재(104)(도 1)의 FOV 내에서 제스처를 만드는 사람으로부터 수신될 수 있다. 변조 광학부재(104)(도 1)는 변조 광학부재(104)(도 1)에 의해 수신된 입사 열 에너지를 블록(720)에 의해 도시된 바와 같이 열 감지 장치(102)(도 1)로 보낸다. 열 감지 장치(102)(도 1)는 블록(730)에 도시된 바와 같이, 변조 광학부재(104)(도 1)에 의해 열 감지 장치(102)(도 1)로 보내진 열 에너지의 양에 비례하는 직류 출력 신호를 산출한다.

변조 광학부재(104)(도 1)는 상이한 열 전송 특성을 가진 영역을 포함할 수 있는데, 예컨대, 이 영역들은 각각의 영역이 수신된 열 에너지의 각각의 변조를 열 감지 장치(102)(도 1)의 상이한 또는 중첩된 영역으로 전송하게 한다. 이러한 다양한 변조는 열 감지 장치(102)(도 1)의 출력 신호 내에 지시될 수 있다. 변조 광학부재(104)(도 1)는 열 감지 장치(102)(도 1)에 의해 수신된 열 에너지를, 열 센서에 대한 제스처를 취하는 물체의 오리엔테이션의 함수로서 변조하도록 구성된다. 이러한 오리엔테이션은, 예컨대, 거리, 각도, 모션의 속도, 및/또는 모션의 방향일 수 있다.

신호의 하나 이상의 특성은 블록(740)에 도시된 바와 같이 분리될 수 있다. 예를 들어, 신호는 시간 도메인에서 이벤트 간의 진폭 및 시간 및 주파수 도메인에서 주파수 성분과 같은 특성을 분리하도록 프로세싱될 수 있다. 이러한 특성의 분리는 앞서 언급한 바와 같이 소프트웨어에 의해 제어되는 프로세서, 하드웨어 신호 처리 컴포넌트, 또는 이 둘의 조합에 의해 수행될 수 있다. 신호의 하나 이상의 특성은 블록(750)에 도시된 바와 같이 하나 이상의 기준 특성과 비교된다. 예컨대, 이러한 기준 특성은 로컬 메모리에, 기준 특성 라이브러리에 저장될 수도 있고, 또는 원격으로 저장될 수도 있다. 하나 이상의 특성이 하나 이상의 기준 특성과 충분히 유사하다면, 하나 이상의 기준 특성과 연관된 제스처가 인식된 것으로 간주된다. 이러한 특징들이 충분히 유사한지 여부를 판정하기 위한 임계값은 제어가능할 수 있다. 예를 들어, 특정한 특성 개수, 또는 특성의 특정한 유사도가 제스처가 인식된 것으로 판정되기 전에 일치되어야 하는 레벨 임계값이 정해질 수 있다.

요약하자면, 본 발명의 구조에 대한 다양한 변형이 본 발명의 범위 및 정신을 벗어나지 않고 이루어질 수 있음이 당업자들에게 명백할 것이다. 상기 내용을 고려하여, 본 발명은 아래의 청구항 및 그 동등물의 범위 내에서 제공된 본 발명의 수정 및 변형을 모두 커버하도록 의도되었다.

Claims

따뜻한 물체에 의해 행해진 제스처를 인식하도록 구성된 시스템으로서,
열 에너지를 수신한 때 직류 신호를 발생시키도록 구성된 단일 픽셀 열 센서;
상기 열 센서와 상기 따뜻한 물체 사이에 배치되고, 상기 단일 픽셀 열 센서에 대한 상기 따뜻한 물체의 오리엔테이션의 함수로서 상기 단일 픽셀 열 센서에 의해 수신된 상기 열 에너지를 변조하도록 구성된 공간 변조 광학부재; 및
상기 단일 픽셀 열 센서와 통신하는 전자 유닛을 포함하고,
상기 전자 유닛은:
메모리; 및
상기 메모리와 통신하는 프로세서를 포함하고,
상기 프로세서는:
상기 단일 픽셀 열 센서의 신호 변화를 탐지하는 단계; 및
상기 단일 픽셀 열 센서의 신호 내 특성을 인식하는 단계
를 포함하는 단계들을 수행하도록 상기 메모리에 의해 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 따뜻한 물체에 의해 행해진 제스처를 인식하도록 구성된 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 단일 픽셀 열 센서는 적어도 4μm 내지 20μm 범위의 파장을 가지는 방사선을 탐지하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 따뜻한 물체에 의해 행해진 제스처를 인식하도록 구성된 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 단일 픽셀 열 센서는 서모파일, 마이크로 전자 기계(MEMS) 적외선 센서, 볼로미터, 내인성 적외선 반도체(intrinsic infrared semiconductor), 외인성 적외선 반도체(infrared extrinsic semiconductor)로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 따뜻한 물체에 의해 행해진 제스처를 인식하도록 구성된 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 공간 변조 광학부재는
① 그라운드 또는 몰드형 다중 렌즈 어레이,
② 몰드형 프레넬 렌즈 어레이, 및
③ 다중 렌즈 및 프레넬 렌즈 어레이의 조합
으로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 따뜻한 물체에 의해 행해진 제스처를 인식하도록 구성된 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 공간 변조 광학부재는 애퍼어처 사이에서 전체 또는 일부의 광을 차단하는 공간 애퍼어처 어레이, 격자, 코딩 플레이트 또는 디스크로 이루어진 그룹 중 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 따뜻한 물체에 의해 행해진 제스처를 인식하도록 구성된 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 특성은 시간 도메인에서 탐지되는 것을 특징으로 하는 따뜻한 물체에 의해 행해진 제스처를 인식하도록 구성된 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 프로세서는 상기 단일 픽셀 열 센서 신호를 시간 도메인 신호에서 주파수 도메인 신호로 변환하는 단계를 수행하도록 상기 메모리에 의해 더 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 따뜻한 물체에 의해 행해진 제스처를 인식하도록 구성된 시스템.
제 7 항에 있어서, 상기 특성은 상기 주파수 도메인에서 탐지되는 것을 특징으로 하는 따뜻한 물체에 의해 행해진 제스처를 인식하도록 구성된 시스템.
제 7 항에 있어서, 상기 특성은 주파수 도메인 이벤트와 시간 도메인 이벤트 간의 상관관계를 포함하는 것을 특징으로 하는 따뜻한 물체에 의해 행해진 제스처를 인식하도록 구성된 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 단일 픽셀 열 센서 및 상기 전자 유닛은 단일 장치 내에 함께 설치된 것을 특징으로 하는 따뜻한 물체에 의해 행해진 제스처를 인식하도록 구성된 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 단일 픽셀 열 센서, 상기 공간 변조 광학부재, 및 상기 전자 유닛은 단일 장치 내에 함께 설치된 것을 특징으로 하는 따뜻한 물체에 의해 행해진 제스처를 인식하도록 구성된 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 단일 픽셀 열 센서 및 상기 공간 변조 광학부재는 단일 장치 내에 함께 설치된 것을 특징으로 하는 따뜻한 물체에 의해 행해진 제스처를 인식하도록 구성된 시스템.
모니터되는 공간 내에서 움직이는 따뜻한 물체의 제스처를 인식하는 방법으로서,
상기 모니터되는 공간 내의 변조 광학부재의 시야로부터의 상기 변조 광학부재에서의 입사 열 에너지를 수신하는 단계로서, 상기 변조 광학부재는 복수의 렌즈 또는 애퍼어처를 포함하는 것인 상기 단계;
상기 변조 광학부재에 의해 수신된 상기 입사 열 에너지를 상기 변조 광학부재에 광학적으로 연결된 단일 픽셀 열 감지 장치로 보내는 단계;
상기 단일 픽셀 열 감지 장치에 의해, 상기 변조 광학부재에 의해 상기 단일 픽셀 열 감지 장치로 보내진 열 에너지의 양에 비례하는 레벨로 유지되는 직류 출력 신호를 산출하는 단계; 및
상기 단일 픽셀 열 감지 장치와 통신하는 전자 유닛에 상기 출력 신호를 제공하는 단계를 포함하고,
상기 전자 유닛은 메모리 및 상기 메모리와 통신하는 프로세서를 더 포함하고,
상기 프로세서는:
상기 출력 신호의 특성을 분리하는 단계; 및
상기 출력 신호의 상기 특성을 기준 특성과 비교하는 단계
를 포함하는 단계들을 수행하도록 상기 메모리에 의해 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 모니터되는 공간 내에서 움직이는 따뜻한 물체의 제스처를 인식하는 방법.
제 13 항에 있어서, 상기 변조 광학부재는 각각의 구역 위에 다양한 출력 신호를 가지는 광학 구역들을 제공하여, 상기 입사 열 에너지에 대하여 높은 출력 신호의 영역 및 상기 입사 열 에너지에 대하여 낮은 출력 신호의 영역이 번갈아 있도록 하는 영역을 만드는 것을 특징으로 하는 모니터되는 공간 내에서 움직이는 따뜻한 물체의 제스처를 인식하는 방법.
제 13 항에 있어서, 상기 단일 픽셀 열 감지 장치는 마이크로 전자 기계(MEMS) 적외선 센서, 서모파일, 볼로미터 및 반도체 기반의 적외선 센서로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 모니터되는 공간 내에서 움직이는 따뜻한 물체의 제스처를 인식하는 방법.
제 13 항에 있어서, 상기 변조 광학부재의 렌즈들은 프레넬 렌즈 어레이, 프레넬 존 어레이, 홀로그래픽 광 소자, 회절성 광 소자, 굴절성 광 소자, 및 바이너리(binary) 광 소자로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 모니터되는 공간 내에서 움직이는 따뜻한 물체의 제스처를 인식하는 방법.
제 13 항에 있어서, 상기 변조 광학부재는 애퍼어처 사이에서 전체 또는 일부의 광을 차단하는 공간 애퍼어처 어레이, 격자, 코딩 플레이트 또는 디스크로 이루어진 그룹 중 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모니터되는 공간 내에서 움직이는 따뜻한 물체의 제스처를 인식하는 방법.
제 13 항에 있어서, 상기 직류 출력 신호은 4μm 내지 20μm 범위의 파장으로 상기 단일 픽셀 열 감지 장치로 보내지고 있는 열 에너지의 양에 비례하는 레벨로 유지되는 것을 특징으로 하는 모니터되는 공간 내에서 움직이는 따뜻한 물체의 제스처를 인식하는 방법.
제 13 항에 있어서, 상기 변조 광학부재는 공간 변조 광학부재인 것을 특징으로 하는 모니터되는 공간 내에서 움직이는 따뜻한 물체의 제스처를 인식하는 방법.