KR20140082726A - 감시 영역 내의 객체의 존재를 검출하는 적외선 존재 검출기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 감시 영역(8) 내의 객체(9)의 존재를 검출하는 검출 장치(10) 및 방법에 관한 것이다. 장치(10)는 적외선 방사 감지 요소(11)에 의해 감시 영역(8) 내로부터 수신되는 다량의 적외선 방사와 관련되는 센서 신호를 생성하기 위해 각각 적응된 적어도 하나의 적외선 방사 감지 요소(11), 처리 유닛(12) 및 객체(9)의 결정된 존재 및/또는 그것으로부터 유도되는 속성을 출력하는 출력 수단(13)을 포함한다. 처리 유닛(12)은 적어도 하나의 센서 신호를 획득하고; 적어도 하나의 센서 신호를 적어도 하나의 참조 값과 비교함으로써 적어도 하나의 대조 값을 생성하고; 상기 적어도 하나의 대조 값에 대한 조건을 평가함으로써 객체(9)의 존재를 결정하며; 네거티브 피드백이 적어도 하나의 대조 값에 적용되도록 적어도 하나의 참조 값을 조정하기 위해 적응되어 있다.

Description

감시 영역 내의 객체의 존재를 검출하는 적외선 존재 검출기{INFRARED PRESENCE DETECTOR FOR DETECTING A PRESENCE OF AN OBJECT IN A SURVEILLANCE AREA}

본 발명은 존재 검출의 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 열 방사 센서를 사용함으로써 관심 영역 내의 객체들의 존재의 결정에 관한 것이다.

존재 또는 점유 검출은 관심 객체, 예를 들어 사람이 관심 영역, 예를 들어 감시 영역 내에 존재할 때 자동으로 액션을 취하는 시스템들에 사용된다. 예를 들어, 도어, 예를 들어 슬라이딩 도어는 사람이 그것의 앞에 서 있을 때 자동으로 개방될 수 있거나, 라이트들은 사람이 방에 들어가거나 라이트들의 부근에 있을 때 스위치 온될 수 있거나, 라이트들은 아무도 방에 있지 않을 때 스위치 오프될 수 있거나, 알람은 침입이 검출될 때 촉발될 수 있다.

존재 검출의 수개의 방법들이 기술분야에 알려져 있다. 예를 들어, 압력 감지 센서들 또는 유도 루프들은 사람들 또는 차량들의 존재를 검출하기 위해 바닥에 통합될 수 있다. 발열 객체들에 대해, 예를 들어 특히 사람들 및/또는 애완동물들과 같은 동물들에 대해, 검출은 이러한 객체들에 의해 방출되는 적외선 방사를 검출하는 센서들을 수반할 수 있다. 적외선 검출은 소형이고 가격이 적당한 기술을 사용하여 수행될 수 있고, 사람들과 같은 온혈 생명체가 특성 스펙트럼 분포, 예를 들어 사람들에 대해 약 9.5 ㎛의 피크를 갖고, 상당한 전력, 예를 들어 사람들에 대해 약 100 W를 갖는 열 방사를 방출하는 시각 이미지 인식, 음향 감지 또는 초음파 검출과 같은 다른 기술들보다 장점을 갖는다. 적외선 방사가 이러한 온혈 생명체에 의해 방출되므로, 검출은 외부 조명을 필요로 하지 않는다. 더욱이, 불투명하거나 시각 스펙트럼에서의 광의 제한된 투과만을 허용하는 많은 재료들은 적외선 방사에 대해 투명하다.

일 예로서, 존재 또는 점유 검출을 위한 최신식 장치들에서, PIR(passive infrared) 센서들은 감시 영역에서 이동하는 발열 객체들을 검출하기 위해 통상적으로 사용된다. 그러한 PIR 센서는 적외선 에너지, 예를 들어 열 방사를 전기 신호, 예를 들어 전압으로 변환한다. 이러한 경우에서 수동(passive)이라는 용어는 PIR 센서가 적외선 빔을 방출하는 것이 아니라 들어오는 적외선 방사를 단지 수동으로 수용하는 것을 의미한다. 사람들을 검출하는 PIR 센서들은 약 10　㎛, 예를 들어 9.5 ㎛, 즉 사람들에 의해 방출되는 적외선 방사의 피크 파장에 근접하게 조정되는 파장 감도 피크를 가질 수 있다. 점유 검출을 위한 그러한 PIR 센서 장치는 미국 특허 제4,318,089호에 개시되어 있다. 이 문서에서, 존재 검출을 위한 종래 기술의 PIR 센서 장치는 반도체 장치들에 대한 3개의 핀 금속 헤더 패키지, 예를 들어 TO-5 패키지와 같은 인클로저에 이격된 적외선 방사 감지 요소 쌍을 포함할 수 있다. 인클로저는 윈도우를 통해 인클로저로 송신되는 방사를 예를 들어 5 ㎛와 15 ㎛ 사이 또는 7 ㎛와 14 ㎛ 사이의 적절한 파장 범위로 제한하기 위해 투명 윈도우를 특별히 더 포함할 수 있다. 그러한 투명 윈도우는 예를 들어 게르마늄, 실리콘 또는 폴리에틸렌과 같은 적절한 재료로 제조될 수 있다.

전형적인 종래 기술의 PIR 센서 장치에서, 적외선 방사 감지 요소 쌍은 예를 들어 요소들 둘 다의 전기적으로 연결된 매칭 폴 쌍에 의해 전압 버킹 구성으로 연결되며, 예를 들어 역위상 직렬로(in anti-phase series) 연결되는 초전 요소들(pyroelectric elements)일 수 있다. 초전 요소들은 차이 응답을 가지며; 온도 변화는 일정한 온도에서의 누설 전류로 인해 소멸될 요소를 통한 일시적 전압 변화를 유발한다. 그러나, 2개의 요소를 통한 차이 판독 배열은 진동, 주변 온도 변화들 또는 예를 들어 태양광에 의한 필드 전체의(field-wide) 조명에 의해 야기되는 신호들을 부가적으로 상쇄시킬 수 있다. 초전 요소들을 포함하는 인클로저는 감지 요소 쌍을 통해 전압을 판독하기 위해 감지 FET(field-effect transistor)를 더 포함할 수 있다. 역위상 직렬 내의 2개의 감지 요소는 예를 들어 하나의 단자에서 접지되고, 다른 단자에서 FET의 게이트에 연결되고 풀 다운 저항기에 연결될 수 있다.

종래 기술의 센서 장치들은 전형적으로 열을 생성하는 객체, 예를 들어 사람에 의해 방출되는 적외선 방사를 감지 요소들에 투영하기 위해, 프레넬 렌즈 또는 다면의 포물선 거울과 같은 포커싱 요소를 더 포함한다. 이러한 포커싱 요소는 예를 들어 검출 장치의 시야와 교차하는 감시 영역을 가로질러 이동하는 발열 객체에 의해 방출되는 방사가 교대 방식으로 감지 요소들에 투영되도록, 즉 이러한 방사가 집중되는 요소가 반복적으로 전환되도록 설계된다. 따라서, 교류가 FET의 출력 상에서 생성되며, 이는 더 증폭될 수 있다.

요소들을 전압 버킹 구성으로, 예를 들어 역위상 직렬로 결합하는 장점은 센서 장치가 환경 온도에 둔감하게 된다는 것이다. 그러나, 감지 요소들이 결코 상당히 동일한 특성들을 나타낼 수 없으므로, 평균화 저역 통과 필터에 기초하여 부동 기준 레벨을 생성함으로써 시스템으로부터 필터링되어야 하는 오프셋들이 발생할 수 있다.

이러한 종래 기술의 장치의 디지털 실시예에서, 추가 필터링이 신호를 통상 낮은 샘플링 레이트, 예를 들어 10 ㎐ 미만, 예를 들어 5 ㎐로 아날로그-디지털 변환기(ADC)에 의해 샘플링하기 전에, 예를 들어 에일리어싱을 감소시키기 위해 신호를 조절(condition)할 수 있다. 샘플링 레이트는 낮은 SNR(signal-to-noise ratio), 예를 들어 약 2의 SNR로 인해 전형적으로 상당히 낮다. 디지털 영역에서, 필터링된 신호의 피크들이 검출될 수 있으며, 이는 그것이 특정 레벨에 도달하면 미리 설정된 지속 기간 동안 이벤트를 촉발시킬 수 있으며, 예를 들어 피크는 라이트의 스위치 온 또는 도어의 개방 및 미리 설정된 지연 후 라이트를 스위치 오프하거나 도어를 폐쇄할 타이머의 재시작을 촉발시킬 수 있으며, 이는 통상 사용자 제어가능하다.

동일 또는 유사한 기능을 구현하는 유사한 아날로그 회로들이 기술분야에 알려져 있다. 아날로그 및 디지털 장치들 둘 다에서, 장치의 타이머 지연 및 감도는 설정을 변경함으로써 제어될 수 있다.

그러나, 그러한 PIR 기반 검출 방법은 설계의 고유의 구별 행태에 의해 야기되는 단점들을 가질 수 있다. 그러한 장치들은 이동하는 객체들이 감시 영역에서 검출될 때만 촉발된다. 예를 들어, 사람들이 라이트 스위칭을 위한 PIR 기반 센서 장치 내의 타이머가 허용하는 것보다 더 길게 움직임 없이 머무를 때, 그들은 라이트의 스위치 오프에 의해 놀라게 될 수 있다.

미국 특허 제4,849,737호에서, 다른 PIR 기반 검출기가 개시되어 있다. 이러한 종래 기술의 센서는 예를 들어 회전 디스크 상에 PIR 기반 검출기를 배열함으로써 공간을 기계적으로 스캔하기 위해 적응되어 있다. 따라서, 주위에 대하여 실질적으로 움직임 없이 머무르는 사람은 센서의 움직임이 사람과 검출기 사이의 상대 이동을 설정하기 때문에 이러한 종래 기술의 PIR 기반 검출기에 의해 관측될 수 있다. 그러나, 그러한 PIR 기반 센서들의 검출 효율은 검출기와 검출되는 사람의 상대 속도에 여전히 의존할 수 있다.

더욱이, 기술분야에 알려진 바와 같은 PIR 장치들은 예를 들어 검출된 객체의 이동의 방향, 예를 들어 사람의 걷는 방향의 표시를 제공할 수 있도록, 복잡한 설계, 예를 들어 주의 깊게 설계된 프레넬 렌즈들을 종종 필요로 한다. 그러므로, 사람들을 검출하기 위해 PIR 센서들을 사용하는 자동 슬라이딩 도어들은 사람들이 단지 지나침으로써 촉발될 수 있는 많은 거짓 경보들 때문에 전형적으로 현관들의 측벽들에 배열되지 않는다.

더욱이, 감시 영역에서 검출된 객체들의 수, 예를 들어 얼마나 많은 사람들이 현장에 존재하는지의 표시를 제공할 수 있는 PIR 기반 장치를 설계하는 것은 추가 문제들을 제기한다. 예를 들어 단일 또는 다수의 사람들을 구별하는, 존재하는 사람들의 수의 가장 기본적인 표시는 예를 들어 더 많은 노인이 동일한 생활 공간들을 공유하는 상황에서 노인 보호에서의 모니터링 응용들을 위한, 효율적 사람 특정 라이프 스타일 모니터링 장치들에서 유용할 것이다.

본 발명의 실시예들의 목적은 열 방사 방출 객체들에 대한 양호한 존재 검출을 제공하는 것이다.

상기 목적은 본 발명에 따른 방법 및 장치에 의해 달성된다.

제1 양태에서, 본 발명은 감시 영역 내의 객체의 존재를 검출하는 검출 장치를 제공한다. 장치는 감시 영역 내로부터 수신되는 다량의 적외선 방사와 관련되는 센서 신호를 생성하기 위해 적응된 적어도 하나의 적외선 방사 감지 요소; 상기 센서 신호를 획득하고, 획득된 센서 신호를 참조 값과 비교함으로써 대조 값을 생성하며, 상기 대조 값에 대한 조건을 평가함으로써 객체의 존재를 결정하기 위해 적응된 처리 유닛; 및 객체의 결정된 존재 및/또는 그것으로부터 유도되는 속성을 출력하는 출력 수단을 포함한다. 본 발명의 실시예들에서, 처리 유닛은 네거티브 피드백이 대조 값에 적용되도록 참조 값을 조정하기 위해 더 적응되어 있다.

본 발명의 실시예들의 장점은 객체들이 정지하고 있을 때 그리고 이러한 객체들이 이동하고 있을 때 둘 다, 방사 열을 방출하는 객체들을 검출할 수 있는 장치가 제공된다는 것이다.

본 발명의 실시예들의 장점은 가열기들과 같은 부동(immobile) 열 방사 객체들에는 민감하지 않은 반면, 이동(mobile) 열 방사 객체들에는, 그 객체들이 잠시 동안 부동을 유지할 때에도, 민감함을 유지할 수 있는 장치가 제공된다는 것이다.

본 발명의 실시예들의 장점은 광범위한 재설계를 필요로 하는 것 없이 검출 시스템에서 종래의 PIR 기반 검출기 장치들을 대체할 수 있는 장치가 제공된다는 것이다.

본 발명의 실시예들의 장점은 프레넬 렌즈를 필요로 하지 않는 장치가 제공된다는 것이다.

본 발명의 실시예들의 장점은 타이머를 필요로 하지 않는 장치가 제공된다는 것이다.

본 발명의 실시예들의 장점은 감도 또는 타이머 설정들과 같은 사용자 제어가능 파라미터들의 조정들을 필요로 하는 것 없이 광범위한 설정들에 사용될 수 있는 장치가 제공된다는 것이다.

본 발명의 실시예들의 장점은 소형일 수 있고 소수의 구성요소들만을 필요로 하는 장치가 제공된다는 것이다.

본 발명의 실시예들에서, 처리 유닛은 센서 신호로부터 참조 값을 감산함으로써 대조 값을 생성하고; 상기 대조 값이 미리 결정된 제1 레벨을 초과할 때 객체를 존재하는 것으로 결정하며; 상기 대조 값이 미리 결정된 제2 레벨 미만일 때 대조 값의 미리 결정된 일부(fraction)를 그것에 추가함으로써 네거티브 피드백이 대조 값에 적용되도록 참조 값을 조정하기 위해 적응될 수 있다.

본 발명의 실시예들의 장점은 가열기들 또는 윈도우들과 같은 방해가 되는 객체들에는 견고한 반면, 사람과 같은 목표의 열 방사 객체들에는 민감함을 유지하는 장치가 제공된다는 것이다.

본 발명의 실시예들의 장점은 예를 들어 존재하는 사람과 같은 목표의 열 방사 객체들이 없으면 교정(calibration)을 필요로 하지 않고, 동적이고 효율적인 방식으로 그러한 방해 객체들의 존재에 적응할 수 있는 장치가 제공된다는 것이다.

본 발명의 실시예들에 따른 검출 장치에서, 적어도 하나의 적외선 방사 감지 요소는 적어도 하나의 서모파일(thermopile) 센서를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들의 장점은 방사 열을 방출하는 부동 및 이동 객체들 둘 다를 검출할 수 있는 장치가 제공된다는 것이다.

본 발명의 실시예들에 따른 검출 장치는 주변 온도 센서를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따른 검출 장치에서, 처리 유닛은 상기 주변 온도 센서로부터 온도 신호를 수신하고 그 온도 신호를 고려하여 온도 정정을 상기 센서 신호 또는 상기 참조 값에 적용하기 위해 더 적응될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 검출 장치의 장점은 환경 조건들에 그다지 민감하지 않고, 예를 들어 특정 감시 영역에서의 사용을 위해 조정을 필요로 하지 않을 수 있는 소수의 파라미터들에 의해 검출 장치가 제어될 수 있다는 것이다.

본 발명의 실시예들에 따른 검출 장치에서, 적어도 하나의 적외선 방사 감지 요소는 적외선 방사 감지 요소들의 어레이를 포함할 수 있고, 처리 유닛은 복수의 센서 신호들을 수신하고 - 각각의 센서 신호는 상기 어레이의 상응하는 적외선 방사 감지 요소로부터 수신됨 -; 요소마다 복수의 센서 신호들을 복수의 참조 값들과 비교함으로써 복수의 대조 값들을 제공하고; 상기 복수의 대조 값들에 대한 상기 조건을 평가함으로써 객체의 존재를 결정하며; 네거티브 피드백이 복수의 대조 값들에 적용되도록 복수의 참조 값들을 요소마다 조정하기 위해 적응될 수 있다. 본 발명의 그러한 실시예들의 장점은 감시 영역에서 검출될 객체의 위치를 식별할 수 있는 장치가 제공될 수 있다는 것이다.

본 발명의 실시예들의 장점은 예를 들어 슬라이딩 도어들의 개방을 위해 제어 시스템에 사용될 때 효율을 개선하기 위해, 감시 영역에서 하나 또는 다수의 객체들의 이동의 방향을 결정할 수 있는 장치가 제공된다는 것이다.

본 발명의 실시예들에 따른 검출 장치에서, 상기 어레이의 각각의 적외선 방사 감지 요소는 감시 영역의 상응하는 서브영역 내로부터 수신되는 다량의 적외선 방사와 관련되는 센서 신호를 생성하기 위해 적응될 수 있고, 상기 출력 수단은 복수의 대조 값들 중에 상기 조건 및/또는 그것으로부터 유도되는 속성을 만족시키는 대조 값들의 카운트를 출력하기 위해 적응될 수 있다. 본 발명의 그러한 실시예들의 장점은 예를 들어 방 안의 사람들의 카운팅을 수행할 수 있는 장치가 제공될 수 있다는 것이다.

본 발명의 실시예들에 따른 검출 장치는 상기 적어도 하나의 적외선 방사 감지 요소, 상기 처리 유닛, 및/또는 상기 출력 수단 사이에서 정보를 송신하는 적어도 하나의 무선 통신 모듈을 더 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예들의 장점은 설치하기에 용이할 수 있으며, 즉 소수의 유선 연결들을 필요로 하는 장치가 제공될 수 있다는 것이다.

제2 양태에서, 본 발명은 감시 영역 내의 객체의 존재를 검출하는 방법을 제공한다. 방법은 감시 영역 내로부터 수신되는 다량의 적외선 방사와 관련되는 적어도 하나의 센서 신호 값을 획득하는 단계; 적어도 하나의 센서 신호 값을 적어도 하나의 참조 값과 비교함으로써 적어도 하나의 대조 값을 생성하는 단계; 및 상기 적어도 하나의 대조 값에 대한 조건을 평가함으로써 객체의 존재를 결정하는 단계를 포함한다. 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 네거티브 피드백이 상기 적어도 하나의 대조 값에 적용되도록 적어도 하나의 참조 값을 조정하는 단계를 더 포함한다.

본 발명의 실시예들에 따른 방법에서, 상기 대조 값을 제공하는 단계는 센서 신호 값으로부터 참조 값을 감산하는 단계를 포함할 수 있고, 객체의 존재를 결정하는 단계는 상기 대조 값이 미리 결정된 제1 레벨을 초과하는지를 평가하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 참조 값을 조정하는 단계는 대조 값의 미리 결정된 일부를 그것에 추가하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 참조 값의 조정은 상기 대조 값에 대한 추가 조건이 충족될 때 실행될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 방법에서, 상기 대조 값에 대한 추가 조건이 충족되는지를 평가하는 단계는 상기 대조 값이 미리 결정된 제2 레벨 미만인지를 평가하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 방법은 주변 온도 측정을 고려하여 온도 정정을 상기 센서 신호 값 또는 상기 참조 값에 적용하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 방법에서, 센서 신호 값을 획득하는 단계는 복수의 센서 신호 값들을 획득하는 단계 - 각각의 센서 신호 값은 감시 영역의 상응하는 서브영역 내로부터 수신되는 다량의 적외선 방사와 관련됨 - 를 포함할 수 있고; 대조 값을 생성하는 단계는 요소마다 복수의 센서 신호들과 복수의 참조 값들의 비교에 의해 복수의 대조 값들을 제공하는 단계를 포함할 수 있고; 객체의 존재를 결정하는 단계는 상기 복수의 대조 값들에 대한 상기 조건을 평가하는 단계를 포함할 수 있으며; 참조 값을 조정하는 단계는 네거티브 피드백이 복수의 대조 값들 각각에 적용되도록 복수의 참조 값들을 요소마다 조정하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 특정하고 바람직한 양태들은 첨부하는 독립항 및 종속항들에 기술된다. 종속항들로부터의 특징들은 단지 청구항들에 명시적으로 기술된 것만이 아니라 적절히 독립항들의 특징들 및 다른 종속항들의 특징들과 결합될 수 있다.

본 발명의 이들 및 다른 양태들은 후술되는 실시예(들)로부터 분명하고 실시예(들)를 참조하여 설명될 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 양태에 따른 검출 장치의 제1 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 서모파일 센서 시스템의 아키텍처를 개략적으로 예시한다.
도 3은 본 발명의 제1 양태에 따른 검출 장치의 제2 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 4는 본 발명의 제1 양태의 제2 실시예에 따른 검출 장치에 의한 객체의 검출을 예시한다.
도 5는 본 발명의 제2 양태에 따른 방법의 예시적 방법 단계들을 예시한다.
도 6은 환경의 온기에 관한 피부 온도를 예시한다.
도 7은 종래 기술의 검출 장치에 대한 시간의 함수로서 예시적 응답 신호를 도시한다.
도 8은 하나의 관심 객체가 존재할 때 본 발명의 실시예들에 따른 검출 장치에 대한 예시적 응답 신호를 도시한다.
도 9는 어떤 관심 객체도 존재하지 않을 때 본 발명의 실시예들에 따른 검출 장치에 대한 예시적 응답 신호를 도시한다.
도면들은 단지 개략적이고 비제한적이다. 도면들에서, 요소들의 일부의 크기는 예시적 목적들을 위해 과장되고 축척에 따라 도시되지 않을 수 있다.
청구항들 내의 임의의 참조 부호들은 범위를 제한하는 것으로 해석되지 않을 것이다.
상이한 도면들에서, 동일한 참조 부호들은 동일 또는 유사한 요소들을 지칭한다.

본 발명은 특정 실시예들에 관하여 그리고 어떤 도면들을 참조하여 설명될 것이지만, 본 발명은 이에 제한되는 것이 아니라 청구항들에 의해서만 제한된다. 설명되는 도면들은 단지 개략적이고 비제한적이다. 도면들에서, 요소들의 일부의 크기는 예시적 목적들을 위해 과장되고 축척에 따라 도시되지 않을 수 있다. 치수들 및 상대 치수들은 본 발명의 실시에 대한 실제 축소들에 상응하지 않는다.

더욱이, 명세서 및 청구항들 내의 제1, 제2 등의 용어들은 유사한 요소들을 구별하는데 사용되고 반드시 시퀀스를 시간적으로, 공간적으로, 순위로 또는 임의의 다른 방식으로 시퀀스를 설명하는데 사용되는 것은 아니다. 그렇게 사용되는 용어들은 적절한 상황 하에 교환가능하고 본 명세서에 설명되는 본 발명의 실시예들은 본 명세서에 설명되거나 예시된 것과 다른 시퀀스들로 동작할 수 있다는 점이 이해되어야 한다.

더욱이, 명세서 및 청구항들 내의 위, 아래 등의 용어들은 설명적 목적들을 위해 사용되고 반드시 상대 위치들을 설명하는데 사용되는 것은 아니다. 그렇게 사용되는 용어들은 적절한 상황 하에 교환가능하고 본 명세서에 설명되는 본 발명의 실시예들은 본 명세서에 설명되거나 예시된 것과 다른 배향들로 동작할 수 있다는 점이 이해되어야 한다.

청구항들에 사용되는 "포함하는"이라는 용어는 그 앞에 열거되는 수단에 제한되는 것으로 해석되지 않아야 하며; 그것은 다른 요소들 또는 단계들을 배제하지 않는다는 점이 주목되어야 한다. 따라서, 그것은 언급된 바와 같은 기술된 특징들, 정수들, 단계들 또는 구성요소들의 존재를 명시하는 것으로서 해석되어야 하지만, 하나 이상의 다른 특징들, 정수들, 단계들 또는 구성요소들, 또는 그것의 그룹들의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 따라서, "수단 A 및 B를 포함하는 장치"라는 표현의 범위는 구성요소들 A 및 B로만 구성되는 장치들에 제한되지 않아야 한다. 그것은 본 발명에 대하여, 장치의 유일한 관련 구성요소들이 A 및 B인 것을 의미한다.

본 명세서 도처에서 "일 실시예" 또는 "하나의 실시예"에 대한 참조는 그 실시예와 관련하여 설명되는 특정 특징, 구조 또는 특성이 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되는 것을 의미한다. 따라서, 본 명세서 도처의 다양한 곳에서 "일 실시예에서" 또는 "하나의 실시예에서"라는 구들의 출현들은 반드시 모두 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니지만, 지칭할 수도 있다. 더욱이, 특정 특징들, 구조들 또는 특성들은 하나 이상의 실시예들에서, 본 개시로부터 당업자에게 분명한 바와 같이, 임의의 적절한 방식으로 조합될 수 있다.

유사하게, 본 발명의 예시적 실시예들의 설명에서, 본 발명의 다양한 특징들은 때때로 본 개시를 간소화하고 다양한 발명의 양태들 중 하나 이상에 대한 이해에 도움을 줄 목적으로 그것의 단일 실시예, 도면, 또는 설명에서 함께 그룹화된다는 점이 이해되어야 한다. 그러나, 본 개시의 이러한 방법은 청구된 발명이 각각의 청구항에 분명히 열거되는 것보다 더 많은 특징들을 필요로 한다는 의도를 반영하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 오히려, 이하의 청구항들이 반영하는 바와 같이, 본 발명의 양태들은 단일의 이전 개시된 실시예의 모든 특징들보다 적게 있다. 따라서, 상세한 설명에 이어지는 청구항들은 이로써 이러한 상세한 설명에 분명히 포함되며, 각각의 청구항은 본 발명의 개별 실시예로서 그 자체로 독립한다.

더욱이, 본 명세서에 설명되는 일부 실시예들은 다른 실시예들에 포함되는 일부 특징들을 포함하지만 다른 특징들은 포함하지 않음에도 불구하고, 상이한 실시예들의 특징들의 조합들은 당업자들에 의해 이해되는 바와 같이, 본 발명의 범위 내에 있고, 상이한 실시예들을 형성하는 것으로 의도되어 있다. 예를 들어, 이하의 청구항들에서, 청구된 실시예들 중 어느 것이든 임의의 조합으로 사용될 수 있다.

본 명세서에 제공되는 설명에서, 다수의 특정 상세들이 진술된다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 이러한 특정 상세들 없이 실시될 수 있다는 점이 이해된다. 다른 경우들에서, 잘 알려진 방법들, 구조들 및 기술들은 이러한 설명의 이해를 모호하게 하지 않도록 상세히 도시되지 않았다.

본 발명의 실시예들에서 "서모파일(thermopile)"이 참조되는 경우에, 열 에너지를 전기 에너지로 변환하는 전자 요소, 예를 들어 국부 온도 차이를 나타내는 전압 차이, 예를 들어 그러한 온도 차이에 실질적으로 비례하는 전압 차이를 생성하는 전자 요소가 참조된다. 그러한 서모파일은 통상 직렬로 연결되는 복수의 상호연결된 서모커플들(thermocouples)을 포함하며, 이 서모커플들은 예를 들어 금속 합금들과 같은 적어도 2개의 상이한 전도 재료들의 다수의 층들을 적층함으로써 각각 획득될 수 있다. 서모커플에서, 2개의 다른 도체의 2개의 접합부에 온도 차이가 적용되면, 온도 차이에 비례할 수 있는 전압이 제벡 효과에 의해 생성된다. 다수의 서모커플들을 직렬 연결로 조합함으로써, 단일 서모커플을 통해 생성되는 약간 작은 전압 강하를 증폭하는 서모파일이 획득된다. 적외선 방사 검출을 위한 서모파일은 반도체, 예를 들어 실리콘, 칩 상에 형성될 수 있다. 예를 들어, 이러한 칩의 영역이 에칭되어, 얇은 멤브레인만을 남길 수 있으며, 그 위에 2개의 상이한 전도 재료의 교대 층들이 증착될 수 있다. 양 타입들의 도체들은 멤브레인의 중심에 그리고 반도체 기판의 대부분에 교대 접합부들을 가질 수 있다. 그 다음, 멤브레인의 중심에 있는 중심 접합부들, 또는 열 접합부들은 적절한 적외선 흡수 층에 의해 커버될 수 있다. 도체들의 다른 극단들에 있는 접합부들은 냉 접합부들을 형성한다. 서모파일은 적절한 필터 캡을 갖는 TO 또는 SMD 헤더 상에 장착되며, 즉 관심 적외선 파장 윈도우에 대해 투명할 수 있다.

본 발명의 실시예들에서 네거티브 피드백을 시스템의 출력에 적용하는 것이 참조되는 경우에, 시스템의 출력이 실질적으로 일정하게 유지되도록 이러한 출력에 영향을 미치는 변수의 조정이 참조된다.

제1 양태에서, 본 발명은 감시 영역(8) 내의 객체(9)의 존재 또는 부재를 검출하는 검출 장치(10)에 관한 것이다. 도 1은 이러한 제1 양태에 따른 검출 장치(10)의 예시적 실시예를 도시한다. 이러한 검출 장치(10)는 적어도 하나의 적외선 방사 감지 요소(11)를 서모파일 센서의 형태로 포함한다. 이러한 적외선 방사 감지 요소(11)는 감시 영역(8) 내로부터 수신된 적외선 방사를 나타내는, 센서 신호, 즉 예를 들어 출력 전압과 같은 전기 출력 신호를 생성하기 위해 적응되어 있다. 검출 장치(10)는 감시 영역(8) 내로부터의, 예를 들어 포커싱 요소(7)를 통해 적외선 방사 감지 요소(11)로 투영하는 콘(cone) 내로부터의 적외선 방사를 감지 요소(11)로 포커싱하는 포커싱 요소(7), 예를 들어 렌즈, 예를 들어 실리콘 렌즈를 포함할 수 있다.

검출 장치(10)는 처리 유닛(12)을 더 포함하며, 처리 유닛은 감지 요소(11)로부터 센서 신호를 수신하기 위해 적응되어 있다. 센서 신호는 적외선 방사 감지 요소(11)로부터 처리 유닛(12)으로 아날로그 전기 신호로서 신호선을 통해 전송될 수 있다. 그러한 경우에, 본 명세서에 더 진술되는 논리 및 산술 연산들을 수행하기 위해 처리 유닛(12)은 아날로그-디지털(ADC) 변환기 및 마이크로프로세서 또는 디지털 컴퓨팅 장치를 포함할 수 있다. 그러나, 처리 유닛(12)은 아날로그 신호 처리를 위해 적응될 수 있고, 따라서 실제로 아날로그-디지털 변환 없이 설명된 연산들을 수행할 수 있다는 점이 당업자에게 이해될 것이다. 대안으로, 센서 신호는 디지털 형태로 감지 요소(11)로부터 처리 유닛(12)로 전송될 수 있으며, 예를 들어 신호는 감지 장치에 의해 디지털 신호로 변환되고 그 다음 예를 들어 I²C 버스와 같은 버스를 통해 송신될 수 있다. 그러한 디지털화된 신호는 무선 통신 모듈들을 통해 송신될 수도 있다.

처리 유닛(12)은 수신된 센서 신호를 참조 값과 비교함으로써 대조 값을 제공하기 위해 더 적응되어 있다. 이러한 대조 값은 센서 신호로부터 참조 값을 감산함으로써 계산되는 차이일 수 있거나, 이러한 차이에 적용되는 함수, 예를 들어 삼차함수를 포함할 수 있다. 예를 들어, 센서 신호는 예를 들어 "슬립 모드"에 있으면서 "어웨이크 모드"에 들어갈지 여부를 판단하기 위해, 거의 1분마다 생명체가 존재하는지를 체크하는 센서들에 대해 예를 들어 20 Hz 미만, 예를 들어 10 Hz 미만의 샘플링 레이트로, 예를 들어 5 Hz 이하의 샘플링 레이트, 또는 1 Hz 이하, 심지어 0.01Hz에 이르기까지의 샘플링 레이트로 예를 들어 ADC 구성요소에 의해 샘플링되는 디지털 샘플에 의해 표현될 수 있다. 센서 신호의 각각의 샘플(I_i) - 여기서 i는 샘플링에 의해 획득되는 시계열의 값들의 색인 번호(index number)임 - 에 대해, 대조 값(C_i)이 계산되고, 예를 들어 C_i=I_i-B_{i -1}이며, 여기서 B_{i - 1}는 이전 시간 단계(i-1)에서 제공되는 참조 값을 지칭하거나, 시계열의 제1 대조 값, i=1의 계산에 대한 미리 정해진 디폴트 값(B₀)을 지칭한다. 미리 정해진 디폴트 값(B₀)은 감시 영역(8)의 충분히 높은 온도, 예를 들어 실내 온도보다 실질적으로 더 높은 온도, 예를 들어 40℃에 대해 획득되는 센서 신호 값에 상응할 수 있다.

처리 유닛(12)은 대조 값에 대한 조건을 평가함으로써 객체(9)의 존재 또는 부재를 결정하기 위해 더 적응되어 있다. 이러한 객체(9)는 예를 들어 대조 값이 미리 결정된 제1 레벨을 초과할 때 존재하는 것으로 결정될 수 있다. 열 방출 객체(9)는 그것의 환경보다 더 높은 표면 온도를 갖는 것으로 가정될 수 있으며, 예를 들어 사람은 15℃와 30℃ 사이의 주변 온도를 갖는 방에 대해 대략 27℃와 33℃ 사이의 표면 온도를 가질 수 있다. 참조 값(B_{i -1})은 전개되는 배경 온도 정정으로 해석될 수 있으며, 예를 들어 환경의 그리고 감지 요소(11)의 시야 내의 방해 객체들 - 즉 관심 객체(9)로서 검출되지 않을 것들 -, 예를 들어 열 방열기의 온도 변화들로 인해 관측된 센서 신호(I_i)의 변화들을 따르기 위해 아래에 더 논의되는 방식으로 조정될 것이다. 생명체의 존재의 검출에 대해, 예를 들어 사람 존재의 검출에 대해, 실내 온도에서의 영역에서, 존재는 대조 값(C_i)이 미리 결정된 제1 레벨(Li)(선택적으로 실내 온도의 함수일 수 있음), 예를 들어, 0.5℃와 10℃ 사이, 예를 들어, 2℃의 관측된 온도 차이에 대해 획득되는 센서 신호 값의 차이에 상응하는 값을 초과하는지를 체크함으로써 결정될 수 있다. 대조 값의 이러한 조건은 검출될 객체(9)에 대한 기본적인 가정을 반영하는데, 예를 들어 사람 존재는 "Skin Temperature in Relation to the Warmth of the Environment", T. Bedford, The Journal of Hygiene, Vol. 35, No. 3, pp. 307―317, Aug. 1935로부터 발췌한 도 6에서 보여지는 바와 같이 실내 온도보다 전형적으로 더 뜨겁다.

이것은 검출될 객체 및 그것의 환경의 특징이고, 따라서 예를 들어 최신식 PIR 센서의 타이머 및/또는 감도 설정보다 더 견고할 수 있다는 점이 주목되어야 한다.

본 발명의 실시예들에 따른 검출 장치(10)는 객체(9)의 결정된 존재 및/또는 그것으로부터 유도되는 속성을 출력하는 출력 수단(13)을 포함한다. 출력 수단(13)은 신호선 출력, 디지털 버스 인터페이스, 유선 또는 무선 네트워크 인터페이스 또는 전자 통신의 다른 수단을 포함할 수 있다. 출력 수단(13)은 그것에 연결되는 장치, 예를 들어 도어, 경보 또는 라이트를 개방하고 폐쇄하는 액추에이터와 같은 액추에이터를 구동하는 전력 출력을 포함할 수도 있다. 장치(10)는 유도된 속성, 즉 객체 존재의 현 상태와 상이하지만, 그것에 관련된 신호를 출력 수단(13)을 통해 전달할 수 있다. 그러한 유도된 속성은 예를 들어 통계, 예를 들어 시간 윈도우에서 검출되는 객체들의 수 또는 마지막 검출 이후의 경과된 시간일 수 있다.

처리 유닛(12)은 네거티브 피드백이 대조 값에 적용되도록 참조 값을 조정하기 위해 더 적응되어 있다. 예를 들어, 네거티브 피드백은 대조 값의 미리 결정된 일부를 참조 값에 추가함으로써 제공될 수 있다. 더욱이, 유리한 실시예들에서, 이러한 네거티브 피드백은, 네거티브 피드백은 대조 값이 미리 결정된 제2 레벨 미만일 때만 적용되도록, 조건부일 수 있다. 이러한 네거티브 피드백 레짐(regime)은 변화들, 예를 들어 천천히 가열되고 있는 시야 내의 방열기를 보상하기 위해 시간에 따라 대조 값(C_i)을 조정할 수 있다.

예를 들어, 새로운 참조 값(B_i)은 B_i = B_i-1 + β.C_i에 의해 제공될 수 있다. 비례 비율(β)은 예를 들어 볼록 필터 접근법에서 학습 레이트를 반영할 수 있고, 예를 들어, 1 ㎐의 샘플링 레이트에 대해 0.01와 0.10 사이, 예를 들어 0.05의 값, 가질 수 있다. 이러한 조정은 예를 들어 조건부로 수행될 수 있다.

,

미리 결정된 제2 레벨(θ)은 미리 결정된 제1 레벨보다 더 작은 값, 예를 들어 0.1과 2℃/s 사이, 예를 들어 1 ℃/s 아래, 예를 들면 0.2 ℃/s의 온도 차이에 대해 획득될 센서 신호 값에 상응하는 값을 가질 수 있다.

선택적으로, 검출 장치(10)는 주변 온도 센서(15)를 포함할 수 있다. 처리 유닛(12)은 이러한 주변 온도 센서(15)로부터 온도 신호를 수신하고 이 온도 신호를 고려하여 온도 정정을 센서 신호(I_i) 또는 미리 결정된 참조 값(B_i)에 적용하기 위해 적응될 수 있다. 예를 들어, 센서 신호(I_i), 대조 값(C_i) 및 참조 값(B_i)은 T_i.를 판독하는 주변 온도 센서를 사용하여 온도 눈금으로, 예를 들어 ℃ 단위로 모두 정규화될 것이다. 요약하면, 처리 유닛(12)은 이하의 동작들을 반복적으로 수행할 수 있다:

1. 샘플들 I_i 및 T_i을 획득하고,

2. C_i = I_i - B_i-1을 계산하고,

3.

을 계산하며;

4. C_i > 미리 결정된 마진(L)일 때 객체(9)의 존재를 결정한다.

이러한 예에서 대조 값은 배경 레벨보다 미리 결정된 마진(L)만큼 더 뜨거운 객체들에 대한 존재 신호를 생성하기 위해 부호화 함수에 의해 계산된다는 점이 주목되어야 한다. 전형적으로 L보다 더 작을 수 있는 제2 임계값(θ)은 배경보다 더 차가운 신호 또는 더 뜨겁지만 제2 임계값(θ)을 초과하지 않는 신호가 관측될 때 배경 참조 레벨을 조정한다. 주변 온도 측정들은 변화하는 상황에서 시간을 통해 배경 신호를 더 교정하기 위해 사용되고, 따라서 정규화된 대조 값들을 제공할 수 있다. 이것은 견고성을 증가시킬 수 있으며, 즉 존재 결정에 대한 조건 및 조건부 네거티브 피드백 정정에 대한 조건은 환경 조건들에 덜 민감한 단위들로 정의될 수 있다.

도 2는 적어도 하나의 IR 방사선 감지 요소(11), 예를 들어 서모파일 어레이를 포함하는, 본 발명의 실시예들에 따른 서모파일 센서 시스템(10)의 아키텍처를 개략적으로 예시한다. 방사선 감지 요소(11)의 신호들은 증폭기(28)에서 증폭되고 센서 신호들(I)로서 실내 온도로부터의 온도 정보(T)와 함께 배경 감산 유닛(29)에 송신된다. 배경 감산 유닛(29)은 센서 시스템(10)이 생명체의 존재를 검출할 때 배경 신호(BG)를 갱신하고 이벤트(E)를 보고한다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 배경 감산 유닛(29)은 검출된 객체(9) 및 환경 둘 다에 대해 획득된 지식을 고려하여 배경/경향 감산 함수를 구현한다:

- 생명체, 특히 사람들은 환경 온도보다 더 뜨겁고(검출될 객체들이 환경 온도보다 더 차갑다면, 함수들은 반전됨);

- 예를 들어, 가열기들 및 윈도우들과 같은 "거짓 객체들"은 그들의 온도를 시간적으로 천천히 상 방향으로 낮은 경사도로 단지 증가시킨다.

도 3에 예시된 제2 실시예에서, 적어도 하나의 적외선 방사 감지 요소(11)는 적어도 2개의 적외선 방사 감지 요소(11)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 적외선 방사 감지 요소(11)는 적외선 방사 감지 요소들의 어레이(18), 예를 들어 적외선 방사 감지 요소들을 규칙적으로 인터스페이스된(interspaced) 어레이, 예를 들어 1차원 어레이, 예를 들어 8x1 요소들의 어레이, 또는 2차원 어레이, 예를 들어 8x8 요소들의 어레이로 포함할 수 있다. 어레이(18)의 각각의 적외선 방사 감지 요소(11)는 감시 영역(8)의 상응하는 서브영역(17) 내로부터 수신되는 다량의 적외선 방사와 관련되는 센서 신호를 생성하기 위해 적응될 수 있다. 따라서, 감시 영역(8)은 복수의 서브영역들(17), 예를 들어 콘들에 의해 커버될 수 있으며, 그것으로부터 적외선 광이 각각의 감지 요소들(11)에 투영된다.

예를 들어, 어레이(18)는 집적 회로 상의 서모파일 센서 어레이와 같은 서모파일 센서 어레이일 수 있다. 그러한 서모파일 센서 어레이는 공동 시야각을 커버하는 원격 온도 감지 요소 세트를 포함할 수 있다. 온도 감지 요소들 다음으로, 그들은 센서 자체의 온도 측정을 위한 정확한 내장 수단, 예를 들어 서미스터를 가질 수도 있다.

서모파일 어레이들은 이동 중 뿐만 아니라, 그들이 정지하고 있을 때 생명체, 예를 들어 사람을 검출할 수 있다. 또한, 그러한 어레이들은 생명체가 어느 방향으로 이동하고 있는지를 판단하기 위해 사용될 수 있다.

복수의 적외선 방사 감지 요소들(11) 이외에, 본 발명의 제2 실시예에 따른 센서 시스템(10)은 또한 처리 유닛(12)을 포함한다. 처리 유닛(12)은 복수의 센서 신호들을 수신하기 위해 적응될 수 있으며, 각각의 센서 신호는 어레이(18)의 상응하는 적외선 방사 감지 요소(11)로부터 수신된다. 각각의 센서 신호와, 대조 값 및 참조 값이 연관될 수 있으며, 즉 처리 유닛(12)은 요소마다 복수의 센서 신호들을 복수의 참조 값들과 비교함으로써 복수의 대조 값들을 제공하기 위해 적응될 수 있다:

처리 유닛(12)은 복수의 대조 값들에 대한 조건을 평가함으로써 객체(9)의 존재를 결정하기 위해 더 적응될 수 있다:

, 여기서 j는 복수의 감지 요소들과 연관되는 벡터 구성요소들을 색인한다. Li는 실내 온도 측정의 함수일 수 있다.

이러한 실시예에서 도 2를 참조하여 도입된 바와 같은 I, BG 및 E 신호들은 요소들이 서모파일 어레이 센서(11)의 요소들과 연결된 상태에서, 벡터들로 구현된다. 이러한 방법으로, 생명체의 존재는 도 4에 도시된 바와 같이, 센서의 각도에 대해 공제될 수 있다. 샘플들(I 및 T)은 반복 방법으로, 예를 들어 초당 1회 샘플링된다.

그 다음, 출력 수단(13)은 존재, 예를 들어

를 연결된 장치 또는 사용자에게 전달할 수 있다. 출력 수단은 예를 들어

에서 피크들의 수를 카운트함으로써 방에 있는 사람들의 카운트와 같은 관련 속성을 제공할 수도 있다. 출력 수단(13)은 예를 들어 저장된 값(E_j-1 또는 C_j-1)을 현재 값(E_j 또는 C_j)과 비교함으로써 예를 들어 객체들이 이동하고 있는 방향의 표시를 제공할 수 있다.

처리 유닛(12)은 네거티브 피드백이 복수의 대조 값들에 적용되도록 복수의 참조 값들을 요소마다 조정하기 위해 더 적응될 수 있다. 예를 들어,

이다.

복수의 감지 요소들(11)로부터 획득되는 신호들에 의거하여 결정되는 그러한 이동의 검출에 기초하여, 도어를 개방하거나 폐쇄하며, 또는 알람 또는 라이트를 작동하는 액추에이터와 같은 액추에이터가 구동될 수 있다. 이것은 예를 들어 병원들 또는 노인 보호에 사용될 수 있으며, 하나 이상의 전용 감지 요소들(예를 들어 도 3의 중앙 센서 요소)이 존재 신호를 전달하면, 이것은 환자가 특정 위치, 예를 들어 침대 또는 소파에 있는 것을 의미하는 반면, 다른 감지 요소들(예를 들어 도 3의 중앙 센서 요소로부터 좌측 또는 우측의 센서 요소들)이 존재 신호를 전달하면, 이것은 환자가 넘어졌을 수 있거나 주위를 걷고 있는 것을 의미한다. "다른" 감지 요소들(도 3의 중앙 센서 요소로부터 좌측 또는 우측)에 의한 그러한 검출은 알람을 촉발시킬 수 있다.

제2 양태에서, 본 발명은 감시 영역(8) 내의 객체(9)의 존재를 검출하는 방법(20)을 제공한다. 그러한 예시적 방법(20)은 도 5에 예시된다. 특히, 본 발명의 제2 양태에 따른 방법(20)은 상술된 본 발명의 제1 양태에 따른 장치에 의해 수행될 수 있다. 방법(20)은 예를 들어 처리 유닛(12)의 일부를 형성하는 마이크로프로세서와 같은 마이크로프로세서 상에 실행하는 소프트웨어로 구현될 수 있다. 대안으로, 방법(20)은 하드웨어 설계를 통해 구현될 수 있거나, 하드웨어 또는 소프트웨어의 조합으로 구현될 수 있다.

이러한 방법(20)은 감시 영역(8) 내로부터 수신되는 다량의 적외선 방사와 관련되는 센서 신호 값, 예를 들어 적어도 하나의 적외선 방사 감지 요소(11)에 의해 생성되는 적어도 하나의 센서 신호에 의해 표현되는 센서 신호 값을 획득하는 단계(21)를 포함한다. 방법(20)은 획득된 적어도 하나의 센서 신호 값들을 적어도 하나의 참조 값과 비교함으로써 적어도 하나의 대조 값을 생성하는 단계(22)를 더 포함한다. 이것은 적어도 하나의 센서 신호 값으로부터 적어도 하나의 참조 값을 감산하는 단계를 포함할 수 있다.

방법(20)은 상기 생성된 적어도 하나의 대조 값에 대한 조건을 평가함으로써 객체(9)의 존재를 결정하는 단계(23)를 더 포함할 수 있다. 이러한 결정 단계(23)는 생성된 적어도 하나의 대조 값이 미리 결정된 제1 레벨을 초과하는지를 평가하는 단계를 포함할 수 있다.

방법(20)은 네거티브 피드백이 상기 대조 값에 적용되도록 참조 값을 조정하는 단계(24)를 더 포함한다. 이러한 조정 단계(24)는 생성된 적어도 하나의 대조 값의 미리 결정된 일부를 그것에 추가하는 단계를 포함할 수 있다. 더욱이, 이러한 조정 단계(24)는 대조 값에 대한 추가 조건이 충족될 때, 예를 들어 대조 값이 미리 결정된 제2 레벨 미만일 때 실행될 수 있다.

부가적으로, 방법(20)은 주변 온도 측정을 고려하여, 온도 정정을 적어도 하나의 센서 신호 값 또는 참조 값에 적용하는 단계(25)를 포함할 수 있다.

특정 실시예들에서 적어도 하나의 센서 신호 값을 획득하는 단계(21)는 복수의 센서 신호 값들을 획득하는 단계를 포함할 수 있으며, 각각의 센서 신호 값은 감시 영역(8)의 상응하는 서브영역(17) 내로부터 수신되는 다량의 적외선 방사와 관련된다. 대조 값을 제공하는 단계(22)는 요소마다 복수의 센서 신호 값들을 복수의 참조 값들과 비교함으로써 복수의 대조 값들을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 객체(9)의 존재를 결정하는 단계(23)는 복수의 대조 값들에 대한 조건을 평가하는 단계를 포함할 수 있다. 참조 값을 조정하는 단계(24)는 네거티브 피드백이 복수의 대조 값들 각각에 적용되도록 복수의 참조 값들을 요소마다 조정하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 전형적인 실내 온도 환경에서 사람들과 같은 생명체의 검출을 위해 정확하고 효율적인 수단 및 방법을 제공할 수 있다. 본 발명은 그에 의해 어떤 식으로도 제한되지 않으며, 본 발명의 실시예들에 따른 사람 대상들과 같은 발열 객체들의 검출의 원리들은 이하의 고려사항에 의해 설명될 수 있다. 검출될 객체 및 환경에 대한 특정 지식을 고려함으로써 센서 데이터에 관하여 본 발명의 실시예들에 따라 배경 감산, 즉 경향 제거가 수행될 수 있다.

첫번째, 사람과 같은 생명체가 그들의 환경 온도보다 더 따뜻한 것으로 가정될 수 있다. 환경보다 지속적으로 더 차가운 객체들은 검출 및/또는 조건부 네거티브 피드백에 대한 적절한 조건들을 채택함으로써 본 발명의 실시예들에 의해 검출될 수 있다는 점은 숙련된 자에게 분명할 것이다. 두번째, 가열기들 및 윈도우들과 같은 방해 객체들은 그들의 온도를 시간적으로 천천히 상 방향으로 낮은 경사도로 단지 증가시키는 것으로 가정될 수 있다. 세번째, 현재 배경 참조 레벨보다 더 차가운 객체들이 바람직하며, 즉 빠르게 적응될 수 있다. 온도 차이가 임계값보다 더 크면, 배경을 갱신하는 것은 초당 온도의 증가에 관한 제한에 의해 한정된다. 온도가 임계값보다 더 낮으면, 배경은 볼록 필터에 의해 무조건으로 갱신되므로, 더 낮은 온도들은 제한들 없이 빠르게 적응된다.

이러한 개념들은 사람들의 출현이 전형적으로 색 포화, 색조 또는 강도 감지에서, 환경의 출현보다 더 높거나 더 낮은 것으로 표시될 수 없는 이미지 처리와 상이하다.

일 예가 본 발명의 실시예들에 따른 검출의 원리들을 증명하기 위해 이하에 제시되며, 본 발명은 그에 의해 어떤 식으로도 제한되지 않는다.

도 7에서, 기술분야에 공지된 바와 같은 프레넬 렌즈를 가진 PIR 센서로부터 획득된 응답 곡선이 도시된다. 응답 곡선은 PIR 응답 전압을 시간의 함수로서 도시한다. 이러한 예에 대해, 종래의 PIR 센서를 의자를 갖는 공간 쪽으로 향하였다. 사람은 제1 시간 인스턴스(71)에서 공간에 들어갔고, 연장된 시간 간격(73) 동안 의자에 앉아 있었으며, 제2 시간 인스턴스(72)에서 다시 떠났다. 도 7로부터 알 수 있는 바와 같이, PIR 센서는 차별적 방식으로 반응하여, 그것이 이동하는 사람을, 예를 들어 제1 시간 인스턴스(71) 및 제2 시간 인스턴스(72) 근방에서 검출할 때 심한 변동을 그것의 출력에서 나타내지만, 사람이 예를 들어 시간 간격(73) 동안 조용히 앉고 있을 때는 나타내지 않는다. 예시적 임계 레벨(74)이 도 7에 표시되어 있으며, 이는 이동하는 사람의 존재를 표시하는데 적절할 것이다. 그러나, 정지 상태의 사람을 검출하는 것은 PIR 센서의 차별적 성질로 인해 유사한 임계 레벨을 사용하여 불가능하다.

다른 한편, 8개의 서모파일 센서 요소를 포함하는 본 발명의 실시예들에 따른 검출 장치는 도 8에 도시된 바와 같은 정지 상태의 사람을 검출할 수 있으며, 이 도면에는 센서 요소당 출력 값이 그래프로 그리고 수치적으로 도시되어 있다. 도 8은 도 7에 도시된 바와 같은 시간 간격(73) 동안의 순간에 본 발명의 실시예들에 따른 검출 장치에 의해 획득되는 응답을 도시한다. 픽셀(81)의 고강도 응답은 앉아 있는 사람과 일치한다. 비교를 위해, 도 9는 제1 시간 인스턴스(71) 전에, 따라서 사람이 방에 들어가기 전의 순간에 동일한 장치에 의해 획득되는 응답을 도시한다. 여기서, 사람의 부재는 높은 픽셀 값들의 부재에 상응한다. 분명히, 적절한 샘플 레이트가 선택될 때, 본 발명의 실시예들에 따른 이러한 검출 장치는 공간에서 이동하는 사람들을 검출할 수도 있다.

Claims (15)

1. 감시 영역(8) 내의 객체(9)의 존재를 검출하는 검출 장치(10)로서,
   상기 감시 영역(8) 내로부터 수신되는 다량의 적외선 방사와 관련되는 센서 신호를 생성하도록 되어 있는 적어도 하나의 적외선 방사 감지 요소(11);
   상기 센서 신호를 획득하고, 상기 획득된 센서 신호를 참조 값과 비교함으로써 대조 값을 생성하며, 상기 대조 값에 대한 조건을 평가함으로써 상기 객체(9)의 존재를 결정하도록 되어 있는 처리 유닛(12); 및
   상기 객체(9)의 결정된 존재 및/또는 그것으로부터 유도되는 속성을 출력하는 출력 수단(13)을 포함하며,
   상기 처리 유닛(12)은 또한 네거티브 피드백이 상기 대조 값에 적용되도록 상기 참조 값을 조정하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 검출 장치(10).
2. 제1항에 있어서, 상기 처리 유닛(12)은,
   상기 센서 신호로부터 참조 값을 감산함으로써 대조 값을 생성하고;
   상기 대조 값이 미리 결정된 제1 레벨을 초과할 때 상기 객체(9)를 존재하는 것으로 결정하며;
   상기 대조 값이 미리 결정된 제2 레벨 미만일 때 상기 대조 값의 미리 결정된 일부(fraction)를 그것에 추가함으로써 상기 네거티브 피드백이 상기 대조 값에 적용되도록 상기 참조 값을 조정하도록 되어 있는 검출 장치(10).
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 적어도 하나의 적외선 방사 감지 요소(11)는 적어도 하나의 서모파일 센서를 포함하는 검출 장치(10).
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치(10)는 주변 온도 센서(15)를 더 포함하는 검출 장치(10).
5. 제4항에 있어서, 상기 처리 유닛(12)은 또한 상기 주변 온도 센서(15)로부터 온도 신호를 수신하고 상기 온도 신호를 고려하여 온도 정정을 상기 센서 신호 또는 상기 참조 값에 적용하도록 되어 있는 검출 장치(10).
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 적외선 방사 감지 요소(11)는 적외선 방사 감지 요소들의 어레이(18)를 포함하고; 상기 처리 유닛(12)은 복수의 센서 신호들을 수신하고 - 각각의 센서 신호는 상기 어레이의 상응하는 적외선 방사 감지 요소로부터 수신됨 -, 요소마다 상기 복수의 센서 신호들을 복수의 참조 값들과 비교함으로써 복수의 대조 값들을 제공하고, 상기 복수의 대조 값들에 대한 상기 조건을 평가함으로써 상기 객체(9)의 존재를 결정하고, 네거티브 피드백이 상기 복수의 대조 값들에 적용되도록 상기 복수의 참조 값들을 요소마다 조정하도록 되어 있는 검출 장치(10).
7. 제6항에 있어서, 상기 어레이의 각각의 적외선 방사 감지 요소(11)는 상기 감시 영역(8)의 상응하는 서브영역(17) 내로부터 수신되는 다량의 적외선 방사와 관련되는 센서 신호를 생성하도록 되어 있고, 상기 출력 수단은 상기 복수의 대조 값들 중에 상기 조건 및/또는 그것으로부터 유도되는 속성을 만족시키는 대조 값들의 카운트를 출력하도록 되어 있는 검출 장치(10).
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 적외선 방사 감지 요소(11), 상기 처리 유닛(12), 및/또는 상기 출력 수단(13) 사이에서 정보를 송신하는 적어도 하나의 무선 통신 모듈을 더 포함하는 검출 장치(10).
9. 감시 영역(8) 내의 객체(9)의 존재를 검출하는 방법(20)으로서,
   상기 감시 영역(8) 내로부터 수신되는 다량의 적외선 방사와 관련되는 적어도 하나의 센서 신호 값을 획득하는 단계(21);
   상기 적어도 하나의 센서 신호 값을 적어도 하나의 참조 값과 비교함으로써 적어도 하나의 대조 값을 생성하는 단계(22);
   상기 적어도 하나의 대조 값에 대한 조건을 평가함으로써 상기 객체(9)의 존재를 결정하는 단계(23)를 포함하며,
   네거티브 피드백이 상기 적어도 하나의 대조 값에 적용되도록 상기 적어도 하나의 참조 값을 조정하는 단계(24)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법(20).
10. 제9항에 있어서, 상기 대조 값을 제공하는 단계(22)는 상기 센서 신호 값으로부터 상기 참조 값을 감산하는 단계를 포함하고, 상기 객체(9)의 존재를 결정하는 단계(23)는 상기 대조 값이 미리 결정된 제1 레벨을 초과하는지를 평가하는 단계를 포함하는 방법(20).
11. 제10항에 있어서, 상기 참조 값을 조정하는 단계(24)는 상기 대조 값의 미리 결정된 일부를 그것에 추가하는 단계를 포함하는 방법(20).
12. 제11항에 있어서, 상기 참조 값을 조정하는 단계(24)는 상기 대조 값에 대한 추가 조건이 충족될 때 실행되는 방법(20).
13. 제12항에 있어서, 상기 대조 값에 대한 추가 조건이 충족되는지를 평가하는 것은 상기 대조 값이 미리 결정된 제2 레벨 미만인지를 평가하는 것을 포함하는 방법(20).
14. 제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 주변 온도 측정을 고려하여 온도 정정을 상기 센서 신호 값 또는 상기 참조 값에 적용하는 단계를 더 포함하는 방법(20).
15. 제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 센서 신호 값을 획득하는 단계(21)는 복수의 센서 신호 값들을 획득하는 단계 - 각각의 센서 신호 값은 상기 감시 영역(8)의 상응하는 서브영역(17) 내로부터 수신되는 다량의 적외선 방사와 관련됨 - 를 포함하고; 상기 대조 값을 생성하는 단계(22)는 요소마다 상기 복수의 센서 신호들과 복수의 참조 값들의 비교에 의해 복수의 대조 값들을 제공하는 단계를 포함하고; 상기 객체(9)의 존재를 결정하는 단계(23)는 상기 복수의 대조 값들에 대한 상기 조건을 평가하는 단계를 포함하며; 상기 참조 값을 조정하는 단계(24)는 네거티브 피드백이 상기 복수의 대조 값들 각각에 적용되도록 상기 복수의 참조 값들을 요소마다 조정하는 단계를 포함하는 방법(20).

Images