KR20000031045A

KR20000031045A - 휴대형 인체 감지장치.

Info

Publication number: KR20000031045A
Application number: KR1019980046851A
Authority: KR
Inventors: 이택현; 이성태
Original assignee: 이택현; 이성태
Priority date: 1998-11-02
Filing date: 1998-11-02
Publication date: 2000-06-05

Abstract

본 발명은 휴대형 인체감지기에 관한 것으로 특히 전방의 일정한 거리에 있는 항온 생명체가 방출하는 적외선 중 7 ∼ 14㎛ 대역의 적외선만을 적외선 필터(12)를 통하여 거른 후, 미분형 열형(pyroelectric)감지소자로 동작하는 적외선센서(10)를 열영상을 맺혀서 사용하기 위한 2차원 배열이 아닌 점, 선배열의 형태로 구성하며, 적외선센서(10)에 입사된 적외선 총량의 변화를 감지부(2)에서 감지하고, 그 결과로써 사용자의 인체에 직접 또는 간접적으로 접촉되어있는 소리가 나지 않는 진동자(5)를 진동하게 하여 사용자의 전방에 항온 생명체가 있음을 인지토록 하며, 동시에 평상시에 정지된 상태에 있던 초음파발진기(7)를 통하여 감지된 방향으로 지향성 있게 일정시간동안 자동으로 초음파를 방사하여 야간에 육안으로는 쉽게 감지할 수 없는 인체와 동물을 감지하고 판별할 수 있도록 한 것이다.

또한 적외선센서(10)에 입사되는 적외선의 방향과 폭을 경통(13)과 포물면경(15)으로 제한하고 경통(13)과 포물면경(15)이 향하는 방향을 변경시켜, 항온 생명체에서 입사되는 적외선 량의 변화를 증가시킴으로써, 미분형 적외선센서(10)의 감도를 높여 항온 생명체가 위치한 정확한 방향을 획득할 수 있도록 한 것이다.

Description

휴대형 인체 감지장치.

본 발명은 휴대형 인체 감지장치에 관한 것으로, 적외선센서 앞에 사람의 체온에 의하여 주로 방출되는 7 ∼ 14 ㎛ 대역의 파장을 갖는 적외선만 통과시키는 적외선 필터 설치하여 사람과 체온이 비슷한 항온 생명체의 유무를 감지하고, 감지와 동시에 초음파발진기를 자동으로 작동시켜 그 방향으로 20 Khz 이상의 주파수를 갖는 초음파를 방사하고 그 초음파에 대한 항온 생명체의 반응을 관찰하여 인체와 동물을 구분하도록 한 휴대형 인체 감지기에 관한 것이다.

통상, 숲과 바위 등이 많은 환경에 위치하고 있는 사람을 육안으로 감지하는 것은 상당히 어렵고 상당히 가까운 거리까지 접근을 한 경우에만 겨우 감지가 가능하다. 야간과 같이 가시광선이 부족한 상황에서는 더욱 어려우며, 어두운 곳에 숨어있는 침입자를 밝은 곳에서 육안으로 감지하는 것은 사람 눈의 동작원리상 더더욱 어렵다. 따라서 경비를 서는 대부분의 경우에는 고정형의 적외선 인체 감지기를 건물에 설치하여 사용하고 있으나 경비원이 이동을 하면서 경비를 서는 경우에는 주변에 침입자가 있는것을 확인하기가 어려운 실정이다. 따라서 종래에는 야간 경비를 위하여 야시경을 사용하여 침입자의 유무와 위치를 가시적으로 확인하고 대응하는 방법이 개발되어 사용하고 있다. 그러나 이와 같은 야시경의 경우에 있어서는 부피도 크고 무게도 많이 나가기 때문에 사용시 많은 불편이 따랐으며 고가이기 때문에 특정인에게만 지급하였다. 특히 야시경의 경우에 있어서는 눈에 완전히 밀착시켜 사용을 하여야 하기 때문에 격렬한 활동을 하는 경우 시각의 초점 자체가 흔들리게 되며 배율에 의하여 흔들림이 증폭되기 때문에 평형감각을 잃게 된다. 따라서 이동 및 활동시 그리고 장기간 사용시 불편이 따르기 때문에 주로 정지한 상태에서 사용하고 있는 실정이다. 또한 적외선센서만을 이용하여 야간 감시 및 경비를 하는 경우에 있어서는 동물과 같은 항온 생명체에서 방출되는 적외선의 파장대역이 사람과 유사하여 사람과 동물을 구분하지 못하고 어떤 항온 생명체가 감지되든 경보를 울리게 되므로 사용자들에게 거짓 경보를 주게되어 신뢰성이 떨어지고 결과적으로 감지기의 효용성이 감소된다.

따라서, 야간에 원격으로 항온 생명체를 감지하여 인체와 동물을 구분하여 주며 동시에 격렬한 활동에도 방해가 되지 않는 새로운 휴대형 인체 감지장치가 필요한 실정이다.

항온 생명체가 방출하는 적외선 중 7 ∼ 14㎛ 대역의 적외선만을 적외선 필터를 통하여 거른 후, 미분형 열형(pyroelectric)감지소자로 동작하는 적외선센서를 열영상을 맺혀서 사용하기 위한 2차원 배열이 아닌 점, 선배열의 형태로 구성하며, 적외선센서에 입사된 적외선 총량의 변화를 감지부에서 감지하고, 그 결과로써 사용자의 인체에 직접 또는 간접적으로 접촉되어있는 진동자를 미세하게 동작시켜 사용자의 전방에 항온 생명체가 있음을 은밀하게 인지토록 하며, 동시에 평상시에 정지된 상태에 있던 초음파발진기를 통하여 감지된 방향으로 지항성 있게 일정시간동안 자동으로 초음파를 방사한 후 그 항온 생명체의 반응을 살펴 인체와 동물을 판별할 수 있도록 한다.

상기에서, 적외선센서에 입사되는 적외선의 방향과 폭을 경통과 포물면경으로 제한하고 경통과 포물면경이 향하는 방향을 변경시켜, 항온 생명체에서 입사되는 적외선 량의 변화를 증가시킴으로써, 미분형 적외선센서의 감도를 높여 항온 생명체가 위치한 정확한 방향을 획득할 수 있도록 한다.

도1은 본 발명에 의한 휴대형 인체 감지장치의 구성도

도2a는 인체 감지장치에 포물면경을 사용할 때 적외선센서부의 구성도

도2b는 인체 감지장치에 프레넬렌즈를 사용할 때 적외선센서부의 구성도

도3a는 본 발명에 사용된 십자형가리개의 정면도

도3b는 본 발명에 사용된 십자형가리개의 좌.우 측면도

도3c는 본 발명에 사용된 십자형가리개의 평면도

도4a는 본 발명에 의한 휴대형 인체 감지장치에 사용된 포물면경의 정면도

도4b는 본 발명에 사용된 포물면경의 좌.우 측면도 및 평면도

도5a는 본 발명에 사용된 LED부의 측면도

도5b는 본 발명에 사용된 LED부의 정면도

도5c는 본 발명에 사용된 LED부의 배면도

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

1 : 적외선센서부 2 : 감지부 3 : 구동부

4 : LED부 5 : 진동자 6 : 신호발생기

7 : 초음파발진기 10 : 적외선센서 11 : 프레넬렌즈

12 : 적외선필터 13 : 경통 14 : 전선

15 : 포물면경 20 : 십자형가리개 21 : 센서설치구멍

30 : 설치홈 40 : LED 41 : 차단용경통

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 휴대용 인체감지기는 전방의 일정한 거리에 있는 항온 생명체가 방출하는 적외선 중 7 ∼ 14㎛ 대역의 적외선만을 적외선 필터(12)를 통하여 거른 후, 미분형 열형(pyroelectric)감지소자로 동작하는 적외선센서(10)를 열영상을 맺혀서 사용하기 위한 2차원 배열이 아닌 점, 선배열의 형태로 구성하며, 적외선센서(10)에 입사된 적외선 총량의 변화를 감지부(2)에서 감지하고, 그 결과로써 사용자의 인체에 직접 또는 간접적으로 접촉되어있는 진동자(5)를 미세하게 진동하게 하는 구동부(3)를 동작시켜 사용자의 전방에 항온 생명체가 있음을 은밀하게 인지토록 하며, 동시에 평상시에 정지된 상태에 있던 초음파발진기(7)를 통하여 감지된 방향으로 지향성 있게 일정시간동안 자동으로 초음파를 방사한 후 그 항온 생명체의 반응을 살펴 인체와 동물을 판별할 수 있도록 한 것을 기본적인 특징으로 한다.

적외선센서(10)에 입사되는 적외선의 방향과 폭을 경통(13)과 포물면경(15)으로 제한하고 경통(13)과 포물면경(15)이 향하는 방향을 변경시켜, 항온 생명체에서 입사되는 적외선 량의 변화를 증가시킴으로써, 미분형 적외선센서(10)의 감도를 높여 항온 생명체가 위치한 정확한 방향을 획득할 수 있도록 한다.

상기에서, 적외선센서(10)에 입사되는 적외선의 방향과 폭을 경통(13)과 포물면경(15)으로 제한하고 경통(13)과 포물면경(15)이 향하는 방향을 변경시켜, 항온 생명체에서 입사되는 적외선 량의 변화를 증가시킴으로써, 미분형 적외선센서(10)의 감도를 높여 항온 생명체가 위치한 정확한 방향을 획득할 수 있도록 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 기본적인 기술사상을 구현하기 위한 각 구성들에 대하여 구체적으로 설명한다.

상기 휴대형 인체감지기는 미분형 적외선센서(10)가 있는 적외선센서부(1), 신호를 증폭 및 비교하는 감지부(2), 감지부(2)의 결과로 LED부(4), 진동자(5) 및 신호발생기(6)를 구동시켜주는 구동부(3) 그리고 신호발생기(6)에서 만들어진 신호에 따라 초음파를 방사하는 초음파발진기(7)로 구성되어 있다. 적외선센서(10)의 바로 앞에는 7 ∼ 14 ㎛ 대역의 적외선을 통과시키는 적외선필터(12)가 설치되어 항온 생명체에서 발생하는 적외선 대역만을 적외선센서(10)에 도달하게 하며 항온 생명체가 속한 주위 배경에서 방사되는 적외선과 태양광의 차단효과를 갖는다. 적외선센서(10)에서 감지된 신호는 전선(14)을 통하여 감지부(2)로 전달된다. 적외선센서(10)를 CCD와 같이 2차원배열 형태로 제작하여 열영상을 맺히도록 한후 적외선을 방출하는 물체의 외형과 음영을 시각으로 확인하는 것은 많았으나, 본 발명에 사용된 적외선센서(10)는 미분형 열형(pyroelectric)감지소자를 점. 선배열 형태로 한다. 적외선센서(10)는 미분형이므로 입사된 적외선의 량을 감지하는 것이 아니라 입사된 적외선 량의 시간에 대한 변화를 감지하기 때문에, 적외선센서(10)의 감지각 범위 내에서 항온 생명체가 종방향 또는 횡방향으로 상대적 이동을 하여 적외선센서(10)에 입사되는 적외선의 입사량을 변화시키는 경우에만 감지신호를 감지부(2)로 전달한다. 따라서 항온 생명체가 정지하고 있다면 적외선센서(10)로부터 감지신호가 출력되지 않게 되며, 항온 생명체가 적외선센서(10)에 대한 상대적 이동을 하거나 아니면 적외선센서(10)가 항온 생명체에 대하여 상대적 이동을 하는 경우에 적외선센서(10)로부터 감지신호가 출력된다. 앞으로 적외선센서(10)로부터 감지신호가 출력되는 상황은 이와 같이 항온 생명체와 적외선센서(10) 사이에 상대적 이동이 있다는 것을 전제로 한다. 적외선센서부(1)는 2가지의 형태를 갖는데, 도2a와 같이 항온 생명체로부터 방사되는 적외선을 포물면경(15)을 사용하여 반사현상으로 집속시켜 포물면경(15)의 초점에 위치한 적외선센서(10)에 입사하는 적외선 량을 증가시켜 감도를 높이는 방법과, 도2b와 같이 항온 생명체로부터 방사되는 적외선을 프레넬렌즈(11)로 집속시켜 렌즈의 초점에 있는 적외선센서(10)에 입사되는 적외선의 량을 증가시켜 감도를 높이는 방법이 있다. 또한 경통(13) 또는 포물면경(15)의 사용은 배경으로부터 또는 원하지 않는 방향으로부터 입사되는 적외선이 적외선센서(10)로 입사되는 것을 방지하고 경통(13) 또는 포물면경(15)이 지향하는 방향에서 입사되는 적외선만 적외선센서(10)에 입사시킴으로 경통(13) 또는 포물면경(15)이 지향하는 방향에 항온 생명체가 있는 경우에는 많은 량의 적외선을 입사시키고, 반대로 지항하는 방향에서 항온 생명체가 조금만 벗어난 경우에는 적외선을 전혀 입사시키지 않게 되어 경통(13) 또는 포물면경(15)이 지향하고 있는 방향에 항온 생명체가 있음을 한정시킴으로 인체감지기의 방향성을 높일 수 있으며, 동시에 적외선센서(10)에 입사되는 적외선 량의 변화량을 증가시켜 인체감지기의 감도를 높여주는 역할도 하게 된다. 포물면경(15)만을 사용하는 경우에 있어서는 포물면경(15)의 길이가 짧기 때문에 포물면경(15)이 지향하는 방향을 사용자가 정확히 판단하기 어렵기 때문에 포물면경(15)이 향하는 방향과 일치하는 경통(13)을 포물면경(15)의 앞에 부착시키면, 포물면경(15)이 지향하는 방향을 사용자가 정확히 판단하기 편리하며 또한 포물면경(15)에 이물질이나 곤충 등이 붙어서 감도를 저하시킬 수있는 현상을 방지하는데 도움이 된다.

또, 감지부(2)의 결과로 구동부(3)가 진동자(5)를 구동시킬 경우, 진동자(5)의 전원선을 길게 늘어뜨려 진동자(5)를 사용자의 몸 임의의 위치에 부착할 수 있도록 하면 타인에게 감지 결과를 노출시키지 않고 사용자에게 은밀하게 감지사실을 알려주어 인체감지기의 사용효과를 증대시킨다. 또한 시각적으로 감지사실을 확인하기 위하여는 LED(40)를 동작시키며, 이 경우에는 주위에 LED(40)의 불빛이 새어나가지 않도록 차단용경통(41) 안에 LED(40)를 설치하여 사용자만 확인할 수 있는 은밀성을 갖도록 하였다.

감지부(2)의 결과로 구동부(3)가 진동자(5) 또는 LED(40)를 구동시켜 사용자의 전방에 항온 생명체가 있음을 인지토록 함과 동시에 구동부(3)가 신호발생기(6)를 구동시키고 이 신호에 의하여 평상시에 정지된 상태에 있던 초음파발진기(7)를 통하여 감지된 방향으로 지향성 있게 일정시간동안 자동으로 감지와 동시에 20 Khz 이상의 주파수를 갖는 초음파를 방사하고 그 초음파에 대한 항온 생명체의 반응을 사용자가 관찰할 수 있도록 하였다. 일반적으로 사람은 20 Khz 이상의 주파수를 갖는 초음파를 듣지 못하지만 동물들은 20 Khz 이상의 주파수를 갖는 초음파를 인지하는 능력을 가지고 있음으로, 그 항온 생명체가 인체인 경우에는 그 초음파에 대하여 별다른 반응을 일으키지 않으나 동물인 경우에는 그 초음파를 듣고서 놀라거나 다른 곳으로 이동을 하게되어 사용자는 그 항온 생명체가 인체인지 동물인지를 판별할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 의한 휴대용 인체감지기는 프레넬렌즈(11) 또는 포물면경(15)의 앞에 십자형가리개(20)를 설치하여, 사용자 전방에 항온 생명체가 있는지를 확인하고자 인체 감지기가 지향하는 방향을 변화시켜 갈때 항온 생명체와 십자형가리개(20)그리고 적외선센서(10)가 광학적으로 일직선상에 있게 되는 경우에는 항온 생명체로부터 방사된 적외선이 적외선센서(10)에 입사되는 것을 십자형가리개(20)가 차단시키고, 적외선센서(10)와 십자형가리개(20)가 만드는 일직선상에서 항온 생명체가 벗어나 있는 경우 항온 생명체로부터 방사된 적외선이 십자형가리개(20)에 걸리지 않고 적외선센서(10)에 입사하게 됨으로써, 적외선센서(10)에 도달하는 적외선의 변화를 경통(13)만을 사용하는 경우보다 더 민감하게 알 수 있기 때문에 항온 생명체가 위치하는 방향을 자세하게 세분화하여 알 수 있게된다.

인체 감지기의 감도를 좋게 하기 위하여 항온 생명체로부터 입사된 적외선이 프레넬렌즈(11) 또는 포물면경(15)을 통하여 적외선센서(10)에 집광시키는데 이를 만족시키려면 적외선센서(10)가 프레넬렌즈(11) 또는 포물면경(15)의 초점에 위치토록 하여야 한다. 이를 위하여 다음과 같은 2가지 조건이 만족되어야 한다. 프레넬렌즈(11) 또는 포물면경(15)은 초점이 일반적으로 프레넬렌즈(11) 또는 포물면경(15)의 중심축 상에 위치함에 따라 적외선센서(10)는 프레넬렌즈(11) 또는 포물면경(15)의 중심축 상에 위치하여야 하며 동시에 적외선센서(10)와 프레넬렌즈(11) 또는 포물면경(15) 사이의 거리는 프레넬렌즈(11) 또는 포물면경(15)의 초점거리와 같아야 한다. 적외선센서(10)를 프레넬렌즈(11) 또는 포물면경(15)의 중심축 상에 위치토록 하는 조건은 십자형가리개(20)의 중앙은 프레넬렌즈(11) 또는 포물면경(15)의 중심축에 자연히 위치하며 따라서 십자형가리개(20)의 중앙에 센서설치구멍(21)을 두어 적외선센서(10)가 위치하도록 하면 쉽게 만족시킬 수 있게 된다. 적외선센서(10)와 프레넬렌즈(11) 또는 포물면경(15) 사이의 거리는 프레넬렌즈(11) 또는 포물면경(15)의 초점거리와 같아야 하는 조건은 프레넬렌즈(11)인 경우에는 프레넬렌즈(11)의 두께가 얇기 때문에 적외선센서(10)를 프레넬렌즈(11)에 부착시켜 만족시킬 수가 없으나, 포물면경(15)은 깊이를 어느 정도 갖게 됨에 따라 포물면경(15) 입구의 가장자리 4 곳에 설치홈(30)을 두고 그곳에 십자형가리개(20)가 결합될 수 있도록 하며 십자형가리개(20)의 두께와 설치홈(30)의 깊이를 조절하여 적외선센서(10)와 포물면경(15) 사이의 거리가 포물면경(15)의 초점거리와 일치하도록 하여 만족시킬 수 있게된다. 이경우 십자형가리개(20)를 설치홈(30)에 끼워 고정하기만 하면 적외선센서(10)와 포물면경(15) 사이의 거리가 포물면경(15)의 초점거리와 자동으로 일치하도록 하는 장점이 있게 된다.

또한 십자형가리개(20)를 전자기판으로 제작한다면 센서설치구멍(21)에 적외선센서(10)의 다리를 넣고 바로 납땜을 하도록 되어 설치가 용이하며, 적외선센서(10)와 감지부(2) 사이의 연결선을 그 전자기판위에 프린트되어 있는 회로로 대신한다면 전선을 사용한 경우 발생할 수 있는 포물면경(15)에 입사되는 적외선을 불규칙적으로 가리는것을 방지할 수 있으며, 십자형가리개(20)는 십자형태로 적외선센서를 경통(13)과 고정시킴으로써 휴대시 발생하는 충격에도 적외선센서(10)가 포물면경(15) 또는 프레넬렌즈(11)의 초점에서 벗어나지 않도록 하여준다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 휴대용 인체감지기에 의하면, 야간 및 육안으로 감지가 어려운 상황에서 한정된 방향에 항온 생명체가 있음을 감지하며, 동시에 감지된 항온 생명체가 인체인가 동물인가를 은밀히 판별할 수 있도록 하여, 이동하면서 경비를 서는 사람들에게 미리 침입자에 대처할 수 있는 수단을 확보하게 하며, 산악에서 야간에 맹수들의 위험에서 벗어 날수 있도록 하며, 거의 빈사상태의 조난자 등의 위치파악을 하도록 하여 산악 구조활동을 하는 사람들에게 편리성을 제공하는 유용한 것이다.

Claims

전방의 일정한 거리에 있는 항온 생명체가 방출하는 적외선 중 7 ∼ 14㎛ 대역의 적외선만을 적외선 필터(12)를 통하여 거른 후, 미분형 열형감지소자로 동작하는 적외선센서(10)를 열영상을 맺혀서 사용하기 위한 2차원 배열이 아닌 점, 선배열의 형태로 구성하며, 적외선센서(10)에 입사된 적외선 총량의 변화를 감지부(2)에서 감지하고, 그 결과로써 사용자의 인체에 직접 또는 간접적으로 접촉되어있는 진동자(5)를 미세하게 진동하게 하는 구동부(3)를 동작시켜 사용자의 전방에 항온 생명체가 있음을 은밀하게 인지토록 하며, 동시에 평상시에 정지된 상태에 있던 초음파발진기(7)를 통하여 감지된 방향으로 지향성 있게 일정시간동안 자동으로 초음파를 방사한 후 그 항온 생명체의 반응을 살펴 인체와 동물을 판별할 수 있도록 함을 특징으로 하는 휴대형 인체감지기.
제1항에 있어서, 포물면경(15)을 사용하여 입사된 적외선을 적외선센서(10)로 모아주어 지향성과 감도를 증가시킨 것을 특징으로 하는 휴대형 인체감지기.
제1항에 있어서, 적외선용 프레넬렌즈(11)를 사용하여 입사된 적외선을 적외선센서(10)로 모아주어 감도를 증가시킨 것을 특징으로 하는 휴대형 인체감지기.
제1항에 있어서, 적외선센서(10) 전면에 경통(13)을 설치하여 원하지 않는 방향에서 입사되는 적외선을 차단하여 지향성을 증가시킨 것을 특징으로 하는 휴대형 인체감지기.
제1항, 제2항, 제3항, 제4항에 있어서, 구동부(3)에 의하여 진동자(5)를 동작시키되 진동자(5)의 전원선을 길게 늘어뜨려 진동자(5)를 사용자의 몸 임의의 위치에 부착할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 휴대형 인체감지기.
제1항에 있어서, 구동부(3)로 LED(40)를 동작시키며, 그 LED(40)에 차단용경통(41)을 설치하여 한정된 방향으로만 LED(40)의 빛이 전파되는 것을 특징으로 하는 휴대형 인체감지기.
제2항에 있어서, 포물면경(15) 전면에 경통(13)을 설치하는 것을 특징으로 하는 휴대형 인체감지기.
제3항에 있어서, 프레넬렌즈(11) 전면에 경통(13)을 설치하여 원하지 않는 방향에서 입사되는 적외선을 차단하여 지향성을 증가시킨 것을 특징으로 하는 휴대형 인체감지기.
제2항, 제3항에 있어서, 프레넬렌즈(11)와 포물면경(13) 전면에 십자형 가리개(20)를 설치하는 것을 특징으로 하는 휴대형 인체감지기.
제9항에 있어서, 십자형 가리개(20)를 전자 기판으로 제작하여 적외선센서(10)와 감지부(2)를 연결하는 것을 특징으로 하는 휴대형 인체감지기.
제9항에 있어서, 포물면경(15)의 입구의 가장자리에 설치홈(30)을 설치하고 그곳에 십자형 가리개(20)를 부착시키면, 포물면경(15)의 초점에 적외선센서(10)가 위치하도록 설계된 포물면경(15)을 사용함을 특징으로 하는 휴대형 인체감지기.