相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)是于2013年4月22日遞交的、題為“具有透鏡陣列的熱傳感器模塊”的、在審理中的第13/867,356號(hào)美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)的部分接續(xù)申請(qǐng)，并要求該美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)的權(quán)益，該美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)通過(guò)引用以其整體包含于本文中。

本申請(qǐng)涉及具有透鏡陣列的熱傳感器模塊，更具體地，涉及基于穿過(guò)透鏡陣列的入射熱能產(chǎn)生直流(d.c.)輸出的熱傳感器模塊。

背景技術(shù)：

運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器是檢測(cè)運(yùn)動(dòng)對(duì)象尤其是人的設(shè)備。運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器通常整合成自動(dòng)地執(zhí)行任務(wù)或針對(duì)用戶在區(qū)域中的運(yùn)動(dòng)作出告警的系統(tǒng)的組件。運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器可形成安全系統(tǒng)、自動(dòng)照明控制系統(tǒng)、家庭控制系統(tǒng)和其他系統(tǒng)的重要部件。

運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器通常使用熱釋電材料檢測(cè)人在房間中的運(yùn)動(dòng)。如果(從熱源例如人體)輸入的熱輻射改變，則熱釋電材料生成信號(hào)。從數(shù)學(xué)上說(shuō)，熱釋電檢測(cè)器生成遵循輸入的熱通量的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的電信號(hào)。因此，如果人進(jìn)入或離開(kāi)檢測(cè)器的視場(chǎng)(fov)，則熱通量改變并生成相應(yīng)的信號(hào)。信號(hào)的高度取決于熱源的溫度和所謂的視場(chǎng)填充因子。

熱源的溫度越高且熱源越多地填充檢測(cè)器的fov，則所得到的信號(hào)越高。該信號(hào)將僅在熱通量改變之后的有限時(shí)間內(nèi)存在，因此，如果熱通量保持不變，則不生成信號(hào)。這樣，不能夠檢測(cè)靜止的發(fā)熱對(duì)象例如站著不動(dòng)或已離開(kāi)傳感器區(qū)域的人的存在或不存在。

例如junkert等人的美國(guó)專(zhuān)利us4,722,612描述了兩個(gè)差別布置的熱dc傳感器的使用，該美國(guó)專(zhuān)利所針對(duì)的是用于使用雙熱電堆來(lái)最小化與環(huán)境溫度梯度關(guān)聯(lián)的誤差的紅外溫度計(jì)，其中第二熱電堆用作補(bǔ)償元件。在一些情況下，第二元件用于對(duì)主傳感器的熱漂移進(jìn)行熱補(bǔ)償和電補(bǔ)償，這樣，補(bǔ)償設(shè)備通常察覺(jué)不到輸入的輻射且僅提供環(huán)境溫度補(bǔ)償。

在基于熱電堆的流量計(jì)中，兩個(gè)相同的傳感器可受到來(lái)自局部加熱器的熱，但是位于該加熱器的相反側(cè)上，使得氣體在傳感器-加熱器-傳感器的組合上的流動(dòng)可影響熱流并產(chǎn)生輸出，但是是在固有熱漂移補(bǔ)償?shù)那闆r下。類(lèi)似地，使用鋯鈦酸鉛(pzt)的熱釋電器件可使用類(lèi)似的構(gòu)造以防止dc漂移，但是每個(gè)熱釋電器件在不同的時(shí)間通常由不同的光照亮，例如通過(guò)傳感器前方的透鏡布置照亮，以產(chǎn)生ac信號(hào)但是抑制dc信號(hào)。在典型的實(shí)現(xiàn)中，本文公開(kāi)的技術(shù)解決上面提到的缺陷中的一個(gè)或多個(gè)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的實(shí)施例提供一種雙元件熱紅外運(yùn)動(dòng)和存在檢測(cè)器。簡(jiǎn)要地描述，本發(fā)明針對(duì)一種配置為感測(cè)監(jiān)控空間中的存在和運(yùn)動(dòng)的裝置。裝置包括雙元件組件，雙元件組件具有配置為產(chǎn)生直流輸出的第一熱感測(cè)元件和第二熱感測(cè)元件，該直流輸出維持在與在熱感測(cè)元件處接收的熱能的量大致成比例的水平。透鏡陣列耦合到熱感測(cè)元件，透鏡陣列具有多個(gè)透鏡，所述多個(gè)透鏡將來(lái)自多個(gè)光學(xué)限定的空間區(qū)域的入射熱能導(dǎo)引到熱感測(cè)元件上。電子電路配置為讀取雙元件組件所得到的信號(hào)以及第一熱感測(cè)元件和第二熱感測(cè)元件中的每個(gè)的單獨(dú)輸出信號(hào)。

對(duì)于具有本領(lǐng)域中的普通技能的人員，通過(guò)檢查下面的附圖和詳細(xì)描述，本發(fā)明的其他系統(tǒng)、方法和特征將是顯而易見(jiàn)的或?qū)⒆兊蔑@而易見(jiàn)。這意味著，所有這種附加的系統(tǒng)、方法和特征包括在本說(shuō)明書(shū)中，落入本發(fā)明的范圍內(nèi)且由所附的權(quán)利要求保護(hù)。

附圖說(shuō)明

圖1是示例性檢測(cè)器的示意性剖面?zhèn)纫晥D。

圖2是圖1中的檢測(cè)器的局部俯視圖。

圖3是示出了用于實(shí)現(xiàn)圖1的檢測(cè)器的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的示例性電氣布局的示意圖。

圖4是示出了布置為對(duì)空間進(jìn)行監(jiān)控的、圖1的檢測(cè)器的示意性俯視圖。

圖5是其中存在大致靜止的人的、圖4中的監(jiān)控空間的側(cè)視圖。

圖6是檢測(cè)器可識(shí)別人在監(jiān)控空間中的存在所憑借的示例性過(guò)程的流程圖。

圖7是檢測(cè)器可識(shí)別人在監(jiān)控空間中的大概位置所憑借的示例性過(guò)程的流程圖。

圖8是圖4中的監(jiān)控空間的側(cè)視圖、示出了人穿過(guò)監(jiān)控空間。

圖9是檢測(cè)器可識(shí)別圖8中的人在運(yùn)動(dòng)所憑借的示例性過(guò)程的流程圖。

圖10是適合于感測(cè)監(jiān)控空間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)的、圖1中的檢測(cè)器的一個(gè)具體實(shí)現(xiàn)的示意性表示。

圖11是示出了檢測(cè)器的示例的示意圖。

圖12是示出了具有示意性光學(xué)器件和電子器件的、簡(jiǎn)化的雙元件熱釋電檢測(cè)器的示意圖。

圖13是用于實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和存在兩者的檢測(cè)的、反極性串聯(lián)電路中的、直流(dc)熱傳感器的實(shí)施例的示意圖。

具體實(shí)施方式

圖1是示例性檢測(cè)器100的示意性剖面?zhèn)纫晥D，檢測(cè)器100配置為檢測(cè)位于監(jiān)控空間內(nèi)的生物(例如，人)的存在、位置、運(yùn)動(dòng)和/或方向。一般來(lái)說(shuō)，短語(yǔ)“監(jiān)控空間”指的是物理區(qū)域(例如，房間、走廊、室外區(qū)域等)，檢測(cè)器100布置在該物理區(qū)域中且檢測(cè)器100可在該物理區(qū)域中檢測(cè)生物。

檢測(cè)器100具有傳感器模塊102和透鏡陣列104，傳感器模塊102具有一個(gè)或多個(gè)熱感測(cè)器件(例如，熱電堆)，透鏡陣列104至少部分地覆蓋傳感器模塊102。透鏡陣列104具有多個(gè)透鏡，所述多個(gè)透鏡中的每一個(gè)布置為將來(lái)自監(jiān)控空間的入射熱能導(dǎo)引到傳感器模塊102的至少一部分上。在一些實(shí)現(xiàn)中，每個(gè)單獨(dú)的透鏡將來(lái)自監(jiān)控空間中多個(gè)不同的物理區(qū)域中的一個(gè)物理區(qū)域的入射熱能導(dǎo)引到傳感器模塊102上。

透鏡陣列可如附圖中那樣直接附接到檢測(cè)器100，但是透鏡陣列還可安裝在距檢測(cè)器一定距離處。

每個(gè)熱感測(cè)器件通常被操作成產(chǎn)生直流(dc)輸出，dc輸出與在熱感測(cè)器件處接收的熱能的量大致成比例。只要輸送到熱感測(cè)器件的熱能的量總體上保持不變，由該熱感測(cè)器件產(chǎn)生的dc輸出就總體上保持不變。輸送到熱感測(cè)器件的熱能的量的增加通常將導(dǎo)致由該感測(cè)器件產(chǎn)生的dc輸出成比例的增加。同樣地，輸送到熱感測(cè)器件的熱能的量的減小將導(dǎo)致由該感測(cè)器件產(chǎn)生的dc輸出成比例的減小。

來(lái)自熱感測(cè)器件的dc輸出可以是dc電壓或dc電流。

在一些實(shí)現(xiàn)中，熱傳感器模塊102僅有一個(gè)熱感測(cè)器件(例如，一個(gè)熱電堆)。一般來(lái)說(shuō)，熱電堆是將熱能轉(zhuǎn)換成電能的電子器件。通常，熱電堆由通常串聯(lián)地電連接或者不太常見(jiàn)的并聯(lián)地電連接的數(shù)個(gè)熱電偶組成，以產(chǎn)生單個(gè)直流(dc)輸出。

在一些實(shí)現(xiàn)中，熱傳感器模塊102具有多個(gè)熱感測(cè)器件(例如，多個(gè)熱電堆)。在一些實(shí)現(xiàn)中，傳感器模塊102中所有的熱感測(cè)器件電連接在一起，以從傳感器模塊102產(chǎn)生單個(gè)dc輸出信號(hào)。在一些實(shí)現(xiàn)中，熱感測(cè)器件配置為從傳感器模塊102產(chǎn)生多個(gè)不同的dc輸出信號(hào)。

在示出的實(shí)現(xiàn)中，傳感器模塊102嵌入在襯底或外殼110內(nèi)，透鏡陣列104被支承在位于襯底110頂部的傳感器模塊102上方。

透鏡陣列104可具有各種可能的配置。例如，透鏡陣列可包括菲涅爾透鏡或其他透鏡、菲涅爾帶、波帶片、全息光學(xué)元件、衍射光學(xué)元件、折射光學(xué)元件、二元光學(xué)元件、這些元件的任何組合或包括有多個(gè)透鏡的任何其他布置。

圖2是圖1中的檢測(cè)器100的局部俯視圖。示出的視圖示出了檢測(cè)器的透鏡陣列104的一個(gè)示例性實(shí)現(xiàn)。透鏡陣列的任務(wù)是將監(jiān)控空間分成不同的區(qū)段。通過(guò)使透鏡陣列上的光學(xué)元件只將來(lái)自某個(gè)區(qū)段的輻射導(dǎo)引到模塊102內(nèi)的某個(gè)熱感測(cè)器件上，來(lái)實(shí)現(xiàn)這種區(qū)段化。這些光學(xué)元件可與諸如圖2的視圖中的離散物理區(qū)域重合，但是可以像使用全息光學(xué)元件的情況那樣，這些光學(xué)元件還可分布在透鏡陣列表面上。

通常，每個(gè)光學(xué)元件不僅將監(jiān)控空間分成區(qū)段，而且將從該區(qū)段入射的輻射約束到特定熱感測(cè)器件上。如果人穿過(guò)區(qū)段，則由相應(yīng)的熱感測(cè)器件生成的信號(hào)開(kāi)始變低且在人位于該區(qū)段的中部時(shí)達(dá)到最大。如果人進(jìn)一步運(yùn)動(dòng)，則信號(hào)再次變小。因此，穿過(guò)多個(gè)區(qū)域的人將生成變化的輸出圖案，其中最大信號(hào)完全位于區(qū)段內(nèi)，最小信號(hào)位于區(qū)段之間的邊界處。

監(jiān)控空間的區(qū)段的總數(shù)可小于或等于透鏡陣列的光學(xué)區(qū)域的數(shù)量與模塊102的熱感測(cè)器件的數(shù)量的乘積?；蛘?，監(jiān)控空間的區(qū)段的總數(shù)可小于或等于透鏡陣列的光學(xué)區(qū)域的數(shù)量與模塊102的熱感測(cè)器件的數(shù)量的乘積的2倍。

在一個(gè)實(shí)施例中，透鏡陣列104具有交替的、透射率相對(duì)高的區(qū)域和透射率相對(duì)低的區(qū)域。一般來(lái)說(shuō)，透射率相對(duì)高的區(qū)域使得入射熱能中處于感興趣波長(zhǎng)的相對(duì)一大部分能夠穿過(guò)以到達(dá)傳感器模塊102，而透射率相對(duì)低的區(qū)域使得熱能中處于感興趣波長(zhǎng)的相對(duì)一小部分能夠穿過(guò)以到達(dá)傳感器模塊102。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，如圖2所示，每個(gè)透鏡214的中央部分216形成產(chǎn)生相對(duì)高的輸出信號(hào)的區(qū)域，每個(gè)透鏡214的外圍部分和相鄰的透鏡214之間的空間形成具有相對(duì)低的、來(lái)自感測(cè)器件的輸出信號(hào)的區(qū)域。

交替的、輸出信號(hào)相對(duì)高的區(qū)域和輸出信號(hào)相對(duì)低的區(qū)域幫助方便運(yùn)動(dòng)檢測(cè)，其原因是當(dāng)人穿過(guò)監(jiān)控空間，例如從對(duì)應(yīng)于透鏡陣列104的輸出信號(hào)相對(duì)高的區(qū)域的空間運(yùn)動(dòng)到對(duì)應(yīng)于透鏡陣列104的輸出信號(hào)相對(duì)低的區(qū)域的空間時(shí)，來(lái)自這個(gè)人的熱能的、到達(dá)透鏡陣列104下方的熱傳感器模塊102的那一部分將改變。實(shí)際上，透鏡陣列獲得的人的熱能不變，透鏡陣列調(diào)節(jié)熱能以在感測(cè)器件處形成交替的信號(hào)。

通常，短語(yǔ)“感興趣波長(zhǎng)”指的是熱感測(cè)器件作出響應(yīng)所針對(duì)的波長(zhǎng)(或波長(zhǎng)范圍)(即，諸如此類(lèi)的波長(zhǎng)可影響來(lái)自熱感測(cè)器件的dc輸出)。在典型的實(shí)現(xiàn)中，感興趣的波長(zhǎng)將是對(duì)應(yīng)于由生物(例如，人)發(fā)射的熱能的波長(zhǎng)。在一些實(shí)現(xiàn)中，感興趣的波長(zhǎng)在4μm和20μm之間。

再次參照?qǐng)D1，示出的檢測(cè)器100具有集成電路106，在各種實(shí)現(xiàn)中，集成電路106形成基于計(jì)算機(jī)的處理器、基于計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器存儲(chǔ)設(shè)備和/或其他電路，以執(zhí)行和/或支持本文描述的功能中的一個(gè)或多個(gè)功能。設(shè)置電導(dǎo)體(例如，沿著襯底110的上表面和/或下表面延伸的跡線、延伸穿過(guò)襯底的通孔108、焊料凸起112等)以連接檢測(cè)器的電氣部件并將檢測(cè)器連接到外部部件。

圖3是示出圖1的檢測(cè)器100的示例性電氣布局的示意圖。

示例性布局示出了處理器302、存儲(chǔ)設(shè)備304、其中存儲(chǔ)有限定上面提到的功能中的至少一部分的軟件308的存儲(chǔ)器306、輸入和輸出(i/o)設(shè)備310(或外圍設(shè)備)、傳感器模塊102、允許檢測(cè)器100的子部件之間通信的局部總線或本地接口312。

本地接口312可以是例如一個(gè)或多個(gè)總線或其他有線或無(wú)線連接。本地接口312可具有為了簡(jiǎn)化而省略了的附加元件，例如控制器、緩沖器(緩存)、驅(qū)動(dòng)器、中繼器和接收器，以能夠進(jìn)行通信。此外，本地接口312可包括地址、控制和/或數(shù)據(jù)連接，以能夠在上面提到的子部件之間進(jìn)行合適的通信。

處理器302是用于運(yùn)行軟件例如存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器306中的軟件的硬件設(shè)備。處理器302可以是任何定制品或者市場(chǎng)上可買(mǎi)到的單核或多核處理器、中央處理單元(cpu)、與檢測(cè)器100關(guān)聯(lián)的數(shù)個(gè)處理器之間的輔助處理器、基于半導(dǎo)體的微處理器(處于微芯片或芯片組的形式)、宏處理器、或通常用于運(yùn)行軟件指令的任何設(shè)備。處理器302可集成到例如圖1的集成電路106中。

存儲(chǔ)器306可包括易失性存儲(chǔ)元件(例如，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(ram，例如dram、sram、sdram等))和/或非易失性存儲(chǔ)元件(例如，rom、硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、磁帶、cdrom等)中的任何一個(gè)或其組合。此外，存儲(chǔ)器306可包含電子、磁性、光學(xué)和/或其他類(lèi)型的存儲(chǔ)介質(zhì)。注意的是，存儲(chǔ)器306可具有分布式架構(gòu)，其中，各部件彼此遠(yuǎn)離地布置，但是可由處理器302訪問(wèn)。存儲(chǔ)器306可集成到例如圖1的集成電路106中。

一般來(lái)說(shuō)，軟件308包括指令，當(dāng)所述指令由處理器302運(yùn)行時(shí)，所述指令使得處理器302執(zhí)行本文公開(kāi)的檢測(cè)器的功能中的一個(gè)或多個(gè)功能。存儲(chǔ)器306中的軟件308可包括一個(gè)或多個(gè)單獨(dú)的程序，其中每個(gè)程序包含可執(zhí)行指令的有序列表。存儲(chǔ)器306可包含操作系統(tǒng)(o/s)308。操作系統(tǒng)被操作成控制檢測(cè)器100內(nèi)的程序的運(yùn)行，并可提供調(diào)度、輸入-輸出控制、文件和數(shù)據(jù)管理、存儲(chǔ)管理、通信控制和相關(guān)的服務(wù)。

i/o設(shè)備310可包括至外部設(shè)備的接口，以允許向各外圍部件輸出收集的數(shù)據(jù)或指令。i/o設(shè)備310還可便于將軟件等上傳到檢測(cè)器100。

傳感器模塊102可以是例如紅外傳感器或?qū)崮茏鞒鲰憫?yīng)的任何種類(lèi)的傳感器。傳感器模塊102可包括單元件傳感器或者包括兩個(gè)或多個(gè)傳感器元件的傳感器陣列。傳感器陣列可包括單個(gè)外殼內(nèi)的多個(gè)傳感器元件，或者可包括多個(gè)外殼，其中每個(gè)外殼包括兩個(gè)或多個(gè)傳感器元件。傳感器模塊102可配置為只檢測(cè)紅外輻射，或者可調(diào)整以接收更寬的帶寬。傳感器模塊102還可包括電壓調(diào)節(jié)和噪聲降低部件。傳感器模塊102可通過(guò)本地接口312向處理器302傳輸感測(cè)參數(shù)，例如環(huán)境溫度和感測(cè)對(duì)象的溫度。類(lèi)似地，對(duì)于陣列傳感器，傳感器模塊102可傳輸用于每個(gè)單獨(dú)的陣列元件的參數(shù)，或者可發(fā)送從所有單獨(dú)的陣列傳感器元件整理的導(dǎo)出參數(shù)。傳感器模塊102可包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器，例如以在模擬格式和數(shù)字格式之間轉(zhuǎn)換信號(hào)。另外，傳感器模塊102可配置為例如在啟動(dòng)時(shí)和當(dāng)參數(shù)變化被檢測(cè)到時(shí)或通過(guò)發(fā)送周期性參數(shù)報(bào)告，自主傳輸信息。傳感器模塊102可配置為當(dāng)例如由處理器302查詢(xún)或輪詢(xún)時(shí)，傳輸參數(shù)信息。

存儲(chǔ)設(shè)備304可以是任何類(lèi)型的存儲(chǔ)器存儲(chǔ)設(shè)備。一般來(lái)說(shuō)，存儲(chǔ)設(shè)備304被操作成存儲(chǔ)將幫助檢測(cè)器100執(zhí)行本文公開(kāi)的功能中的一個(gè)或多個(gè)功能的任何數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)設(shè)備304可集成到圖1中的集成電路106中。

當(dāng)檢測(cè)器100操作時(shí)，處理器302運(yùn)行存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器306中的軟件308、向存儲(chǔ)器306和存儲(chǔ)設(shè)備304傳達(dá)數(shù)據(jù)以及傳達(dá)來(lái)自存儲(chǔ)器306和存儲(chǔ)設(shè)備304的數(shù)據(jù)、通常控制檢測(cè)器100的操作。應(yīng)該注意的是，在一些實(shí)施例中，可以不存在示例性實(shí)施例中的元件中的一個(gè)或多個(gè)元件。另外，在一些實(shí)現(xiàn)中，示例性實(shí)施例中的元件中的一個(gè)或多個(gè)元件可位于檢測(cè)器100的外部。

圖4是示出布置為對(duì)空間320進(jìn)行監(jiān)控以獲得在監(jiān)控空間中人的存在、運(yùn)動(dòng)、位置和/或方向的檢測(cè)器100的示意性俯視圖。

在示出的實(shí)現(xiàn)中，透鏡陣列104多次將傳感器模塊102在監(jiān)控空間320中成像。透鏡陣列104中的每個(gè)透鏡布置為將來(lái)自監(jiān)控空間中的多個(gè)不同的區(qū)域中相應(yīng)的區(qū)域的入射熱能導(dǎo)引到熱傳感器模塊102上。因此，透鏡陣列104將監(jiān)控空間虛擬地分成多個(gè)不同的區(qū)域。在示出的示例中，不同的區(qū)域322a、322b、322c和322d由從檢測(cè)器100延伸到監(jiān)控空間中的虛線虛擬地劃界。

在示出的示例中，每個(gè)區(qū)域322a、322b、322c和322d是大致楔形或錐形、起源于檢測(cè)器100處、從檢測(cè)器100張開(kāi)到監(jiān)控空間320中。在一些實(shí)現(xiàn)中，每個(gè)區(qū)域可從監(jiān)控空間的地面延伸到監(jiān)控空間的天花板。此外，區(qū)域布置為使得走過(guò)房間的人可橫穿兩個(gè)或多個(gè)區(qū)域。在典型的實(shí)現(xiàn)中，傳感器的透鏡陣列中的每個(gè)透鏡可配置為將來(lái)自示出的區(qū)域322a、322b、322c和322d中對(duì)應(yīng)的一個(gè)(或多個(gè))區(qū)域的入射熱能導(dǎo)引到檢測(cè)器的傳感器模塊102的至少一部分上。

在各種實(shí)現(xiàn)中，檢測(cè)器100能夠基于在傳感器模塊102處接收的熱能確定在監(jiān)控空間內(nèi)是否存在有人。在一些實(shí)現(xiàn)中，檢測(cè)器100能夠基于在傳感器模塊102處接收的熱能確定人位于一個(gè)或多個(gè)區(qū)域322a、322b、322c和322d中的哪個(gè)區(qū)域。在一些實(shí)現(xiàn)中，檢測(cè)器100能夠基于在傳感器模塊102處接收的熱能確定人是否在監(jiān)控空間內(nèi)來(lái)回運(yùn)動(dòng)。在一些實(shí)現(xiàn)中，檢測(cè)器100能夠基于在傳感器模塊102處接收的熱能確定人在監(jiān)控空間內(nèi)運(yùn)動(dòng)的方向。本文描述這些功能(即，存在檢測(cè)、位置、運(yùn)動(dòng)檢測(cè)和方向檢測(cè))中的每個(gè)的示例。

圖5是示出坐在圖4的監(jiān)控空間320中的計(jì)算機(jī)工作站426處的人424的側(cè)視圖。在示出的示例中，人424幾乎完全坐在區(qū)域322b內(nèi)，除了與在計(jì)算機(jī)工作站426處工作關(guān)聯(lián)的相對(duì)小的運(yùn)動(dòng)之外，可預(yù)計(jì)人424大致保持靜止。

在示出的構(gòu)造中，檢測(cè)器100安裝到人424和計(jì)算機(jī)工作站426所在的房間的壁上。如本文討論的，在一些實(shí)現(xiàn)中，檢測(cè)器100可檢測(cè)人424的存在，以及在一些實(shí)現(xiàn)中，檢測(cè)器100可檢測(cè)人424在監(jiān)控空間320內(nèi)的大概位置。在工作站426處的人424將一定量的處于特定波長(zhǎng)的熱能發(fā)射(即，輻射)到監(jiān)控空間中。一般來(lái)說(shuō)，監(jiān)控空間中的其他項(xiàng)(例如，計(jì)算機(jī)等)也會(huì)將熱能輻射到監(jiān)控空間中。

圖6是檢測(cè)器100可識(shí)別圖5中的人存在于監(jiān)控空間320中所憑借的示例性過(guò)程的流程圖。

根據(jù)示出的方法，入射熱能(包括來(lái)自人424和監(jiān)控空間320中的其他項(xiàng)的熱能)穿越房間并到達(dá)檢測(cè)器100的透鏡陣列104處(步驟530)。

透鏡陣列104將入射熱能中的一部分導(dǎo)引到熱傳感器模塊102的至少一部分上(步驟532)。

作為響應(yīng)，熱傳感器模塊102產(chǎn)生dc輸出，dc輸出與入射熱能中被導(dǎo)引到熱傳感器模塊102的那一部分大致成比例(步驟534)。只要在熱傳感器模塊處接收的熱能保持不變，則dc輸出大致保持不變。因此，只要人424在監(jiān)控空間320中大致保持靜止且在監(jiān)控空間320中不存在其他明顯的熱變化，則dc輸出大致保持不變。

處理器302(在536)考慮來(lái)自熱傳感器模塊102的dc輸出是否指示人存在于監(jiān)控空間320中。例如通過(guò)將dc輸出與閾值比較，可實(shí)現(xiàn)該確定。如果dc輸出指示人存在于監(jiān)控空間320中，則處理器(在538)提供其確定的合適指示。該指示可例如用于控制監(jiān)控空間的各個(gè)環(huán)境因素(例如，打開(kāi)監(jiān)控空間320中的燈)。

如果處理器(在536)確定來(lái)自與區(qū)域322b關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)熱感測(cè)器件的dc輸出不指示人存在于監(jiān)控空間320中，則處理器繼續(xù)監(jiān)測(cè)。

在一些實(shí)現(xiàn)中，檢測(cè)器100能夠確定人424在監(jiān)控空間320內(nèi)的大概位置。更具體地，在那些實(shí)現(xiàn)中，檢測(cè)器100能夠確定人424主要存在于監(jiān)控空間320的區(qū)域322b中。通過(guò)該信息，處理器302能夠控制關(guān)聯(lián)的各種功能(例如，控制位于監(jiān)控空間的特定區(qū)域中的燈)。

圖7是檢測(cè)器100可識(shí)別圖5中的人424存在于監(jiān)控空間320中的哪個(gè)區(qū)域所憑借的示例性過(guò)程的流程圖。

根據(jù)示出的方法，入射熱能(包括來(lái)自人424和監(jiān)控空間320中的其他項(xiàng)的熱能)穿越房間并到達(dá)檢測(cè)器100的透鏡陣列104處(步驟630)。

透鏡陣列104將入射熱能中的一部分導(dǎo)引到熱傳感器模塊102的至少一部分上(步驟632)。更具體地，陣列中對(duì)應(yīng)于人424所在的區(qū)域322b的一個(gè)或多個(gè)透鏡將來(lái)自該區(qū)域322b的入射熱能中的一大部分導(dǎo)引到熱傳感器模塊102的特定部分上(例如，導(dǎo)引到與區(qū)域322b邏輯關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)特定熱感測(cè)器件上)。

在步驟632，與區(qū)域322b邏輯關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)熱感測(cè)器件(在步驟634)產(chǎn)生dc輸出，dc輸出與入射熱能中被導(dǎo)引到那些熱感測(cè)器件的那一部分大致成比例。只要在那些熱感測(cè)器件處接收的熱能保持不變，則來(lái)自那些感測(cè)器件的dc輸出大致保持不變。因此，只要人424在監(jiān)控空間320的區(qū)域322b中大致保持靜止且在區(qū)域322b中不存在其他明顯的熱變化，則dc輸出大致保持不變。

處理器302(在636)考慮來(lái)自與區(qū)域322b關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)熱感測(cè)器件的dc輸出是否指示人存在于區(qū)域322b中。例如通過(guò)將dc輸出與閾值比較，可實(shí)現(xiàn)該確定。如果dc輸出指示人存在于區(qū)域322b中，則處理器(在638)提供其確定的合適指示。該指示可例如用于控制區(qū)域322b的各個(gè)環(huán)境因素(例如，打開(kāi)區(qū)域322b中的燈)。

如果處理器(在636)確定來(lái)自與區(qū)域322b關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)熱感測(cè)器件的dc輸出不指示人存在于區(qū)域322b中，則處理器繼續(xù)監(jiān)測(cè)。

在一些實(shí)現(xiàn)中，圖1的檢測(cè)器100配置為檢測(cè)由生物(例如，人)在整個(gè)監(jiān)控空間(例如，320)中導(dǎo)致的運(yùn)動(dòng)。

圖8是示出坐在圖5中的計(jì)算機(jī)工作站426處的人424站起來(lái)且已從區(qū)域322b走到區(qū)域322c的側(cè)視圖。檢測(cè)器100安裝到人424在其中行走的房間的壁上。

如本文討論的，在一些實(shí)現(xiàn)中，檢測(cè)器100配置為使得它可檢測(cè)人在整個(gè)監(jiān)控空間320(圖4和8)中的運(yùn)動(dòng)。人424將一定量的處于特定波長(zhǎng)的熱能發(fā)射(即，輻射)到監(jiān)控空間中。一般來(lái)說(shuō)，監(jiān)控空間中的其他項(xiàng)(例如，計(jì)算機(jī)等)也會(huì)將熱能輻射到監(jiān)控空間中。

圖9是檢測(cè)器100可識(shí)別圖8中的人穿過(guò)監(jiān)控空間320(圖4和8)所憑借的示例性過(guò)程的流程圖。入射熱能到達(dá)檢測(cè)器100處，如框930所示。檢測(cè)器的透鏡陣列將入射熱能導(dǎo)引到熱傳感器模塊上，如框532所示。熱傳感器模塊產(chǎn)生與入射熱能大致成比例的dc輸出，如框534所示。如果檢測(cè)到人424存在于監(jiān)控空間320(圖4和8)中(如確定框536所示)，則提供存在人的指示，如框538所示。如果沒(méi)有檢測(cè)到人424存在于監(jiān)控空間320(圖4和8)中，則過(guò)程繼續(xù)監(jiān)測(cè)監(jiān)控空間320(圖4和8)，一直到存在人424。

如上討論的，參照?qǐng)D5，當(dāng)人在區(qū)域322b中大致靜止且坐在計(jì)算機(jī)工作站426處時(shí)，透鏡陣列104將大致恒定量的熱能導(dǎo)引到熱傳感器模塊102的各部分。當(dāng)人從區(qū)域322b運(yùn)動(dòng)到區(qū)域322c(及后面的區(qū)域)時(shí)，輸送到熱傳感器模塊102的各部分的熱能特性(profile)改變。這是由于因透鏡陣列104所導(dǎo)致的交替的、輸出信號(hào)相對(duì)高的區(qū)域和輸出信號(hào)相對(duì)低的區(qū)域。

更具體地，當(dāng)人從區(qū)域322b(可對(duì)應(yīng)于透鏡陣列中第一高輸出信號(hào)區(qū)域)運(yùn)動(dòng)到區(qū)域322c(可對(duì)應(yīng)于透鏡陣列中第二高輸出信號(hào)區(qū)域)時(shí)，人穿過(guò)對(duì)應(yīng)于透鏡陣列的低輸出信號(hào)區(qū)域的地方。該地方在圖8中由區(qū)域322b和322c之間的垂直虛線表示。當(dāng)人走過(guò)對(duì)應(yīng)于透鏡陣列的低輸出信號(hào)區(qū)域的地方時(shí)，輸送到熱傳感器模塊的各部分的熱能特性改變。

在典型的實(shí)現(xiàn)中，該改變可被可產(chǎn)生合適輸出的處理器302檢測(cè)到。圖10是示出適合于感測(cè)監(jiān)控空間(例如，320)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)的、圖1中的檢測(cè)器100的一個(gè)具體實(shí)現(xiàn)的示意性表示。

圖10中的檢測(cè)器100具有傳感器模塊102，傳感器模塊102具有兩個(gè)熱感測(cè)器件425a、425b。示出的檢測(cè)器100的透鏡陣列將監(jiān)控空間320分成6個(gè)離散區(qū)域，在示出的示例中每個(gè)離散區(qū)域標(biāo)記為“a”或“b”。在圖8的示例中，區(qū)域322b可認(rèn)為是“a”區(qū)域，而區(qū)域322c可認(rèn)為是“b”區(qū)域。

在示出的示例中標(biāo)記為“a”的區(qū)域?qū)?yīng)于熱感測(cè)器件425a，而在示出的示例中標(biāo)記為“b”的區(qū)域?qū)?yīng)于熱感測(cè)器件425b。換句話說(shuō)，示出的檢測(cè)器100的透鏡陣列(未在圖10中示出)將來(lái)自標(biāo)記為“a”的區(qū)域的入射熱能導(dǎo)引到熱感測(cè)器件425a上，示出的檢測(cè)器100的透鏡陣列將來(lái)自標(biāo)記為“b”的區(qū)域的入射熱能導(dǎo)引到熱感測(cè)器件425b上。

熱感測(cè)器件425a和425b的輸出端子如所示出的連接到可選的輸出設(shè)備426a和426b。輸出設(shè)備426a和426b可以是放大器或任何類(lèi)型的電耦合器件。每個(gè)輸出設(shè)備426a、426b產(chǎn)生d.c.輸出(在示出的示例中標(biāo)記為adc和bdc)，d.c.輸出與在熱感測(cè)器件中對(duì)應(yīng)的熱感測(cè)器件處接收的熱能成比例。

每個(gè)輸出設(shè)備426a和426b如所示出的連接到微分器428。在典型的實(shí)現(xiàn)中，微分器428包括配置為基于d.c.輸出(adc和bdc)產(chǎn)生輸出信號(hào)的電路，該輸出信號(hào)表示d.c.輸出(adc和bdc)之差的變化率。在示出的示例中微分器428的輸出信號(hào)標(biāo)記為“d(a-b)/dt”。

在典型的實(shí)現(xiàn)中，輸出設(shè)備426a、426b的輸出端子和微分器428的輸出端子連接到處理器(例如，302)，處理器可以是圖1中的集成電路106的一部分或者可完全位于檢測(cè)器100外部。

應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，給基于d.c.的熱檢測(cè)器(例如，如圖1中具有一個(gè)或多個(gè)熱感測(cè)器件的熱傳感器102)增加多區(qū)域光學(xué)元件(例如，圖1的透鏡陣列104)，提供了在生物從一個(gè)區(qū)域運(yùn)動(dòng)到下一個(gè)區(qū)域時(shí)可記錄信號(hào)變化的優(yōu)點(diǎn)。

一般來(lái)說(shuō)，在操作期間，如果人進(jìn)入監(jiān)控空間320(圖8)中的“a”區(qū)域中的一個(gè)，則熱感測(cè)器件425a的d.c.輸出將增加，如果人從該“a”區(qū)域離開(kāi)，則熱感測(cè)器件425a的d.c.輸出將減小。同樣地，如果人進(jìn)入監(jiān)控空間320(圖8)中的“b”區(qū)域中的一個(gè)，則熱感測(cè)器件425b的d.c.輸出將增加，如果人從監(jiān)控空間320(圖8)中的“b”區(qū)域中的一個(gè)離開(kāi)，則熱感測(cè)器件425b的d.c.輸出將減小。因此，當(dāng)人從“a”區(qū)域運(yùn)動(dòng)到相鄰的“b”區(qū)域時(shí)，熱感測(cè)器件425a的d.c.輸出減小且熱感測(cè)器件425b的d.c.輸出同時(shí)增加。在典型的實(shí)現(xiàn)中，微分器428從這種事件產(chǎn)生時(shí)間導(dǎo)數(shù)信號(hào)，該時(shí)間導(dǎo)數(shù)信號(hào)是大的且易于使用相對(duì)基本的模擬電路或數(shù)字電路來(lái)辨別。

特別地，在操作期間，即使人站著不動(dòng)，示出的檢測(cè)器100也生成d.c.輸出。該信號(hào)可用于檢測(cè)生物的存在，且根據(jù)尤其相對(duì)于熱傳感器102如何布置光學(xué)區(qū)域，該信號(hào)還可提供關(guān)于人的大概位置的附加信息。

在一些實(shí)現(xiàn)中，除了檢測(cè)生物在整個(gè)監(jiān)控空間中的運(yùn)動(dòng)之外，檢測(cè)器100還能夠確定生物的運(yùn)動(dòng)方向。就這一點(diǎn)而言，一旦基于從透鏡陣列104輸送到熱傳感器模塊102的熱能的特性改變而檢測(cè)到運(yùn)動(dòng)，則通過(guò)精確地檢查熱能特性在多個(gè)不同的熱感測(cè)器件(或多組熱感測(cè)器件)中的每一個(gè)處如何改變，可確定運(yùn)動(dòng)的方向。例如，如果在“b”區(qū)域信號(hào)之前出現(xiàn)“a”區(qū)域信號(hào)改變，或者如果辨別的信號(hào)的極性是正的，則運(yùn)動(dòng)沿著一個(gè)方向，而如果在“a”信號(hào)之前出現(xiàn)“b”信號(hào)，或者如果辨別的信號(hào)是負(fù)的，則運(yùn)動(dòng)沿著相反的方向。

在一些實(shí)現(xiàn)中，檢測(cè)器100的處理功能在數(shù)字域中通過(guò)微控制器單元(mcu)執(zhí)行。圖11是示出檢測(cè)器的示例的示意圖，其中檢測(cè)器100包括四個(gè)熱感測(cè)器件425a-425d。多路復(fù)用器和模數(shù)(a/d)轉(zhuǎn)換器1150將熱感測(cè)器件425a-425d的輸出傳遞到數(shù)字域中，并通過(guò)合適的接口1152將所述輸出傳輸?shù)轿⒖刂破鲉卧?mcu)1154，在示出的示例中接口1152是i²c總線。mcu可位于傳感器本身的外部，可以是控制檢測(cè)器100的其他設(shè)備(例如，tv、計(jì)算機(jī)，移動(dòng)設(shè)備、家庭用品)的一部分。在示出的實(shí)現(xiàn)中，軟件應(yīng)用本身通常存在于mcu中并由軟件代碼限定。

已經(jīng)描述了本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例。然而，將理解的是，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可進(jìn)行各種修改。

例如，基于計(jì)算機(jī)的處理器、基于計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器和/或支持本文公開(kāi)的檢測(cè)器功能的任何其他電氣電路可位于檢測(cè)器本身的外部。

本說(shuō)明書(shū)提供多個(gè)實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。然而，這些不應(yīng)該解釋為對(duì)本公開(kāi)的范圍進(jìn)行限制或者對(duì)可要求保護(hù)的項(xiàng)目進(jìn)行限制。相反，它們是對(duì)本公開(kāi)的特定實(shí)現(xiàn)或?qū)嵤├赜械奶卣鞯拿枋?。在單?dú)的實(shí)現(xiàn)的上下文中描述的某些特征可在單個(gè)實(shí)現(xiàn)中組合地實(shí)現(xiàn)。另一方面，在單個(gè)實(shí)現(xiàn)的上下文中描述的各個(gè)特征可在多個(gè)不同的實(shí)現(xiàn)中實(shí)現(xiàn)或者以特征的任何合適的子組合實(shí)現(xiàn)。此外，雖然特征可描述成以某些組合起作用，但是在一些情況下可從組合中省略這些特征中的一個(gè)或多個(gè)。

類(lèi)似地，操作在本文中描繪成以特定順序發(fā)生。然而，這不應(yīng)該理解成為了實(shí)現(xiàn)期望的結(jié)果，要求這些操作以示出的順序或以先后順序執(zhí)行，或者實(shí)際上要求執(zhí)行所有操作。在某些情況下，多任務(wù)處理和并行處理可實(shí)現(xiàn)且是可期望的。另外，可完全省略本文公開(kāi)的過(guò)程和功能中的一些步驟。

此外，在本文描述的實(shí)現(xiàn)中各個(gè)系統(tǒng)部件的分離不應(yīng)該理解為在所有實(shí)現(xiàn)中要求這種分離，應(yīng)該理解的是，描述的部件和系統(tǒng)通?？梢黄鸺稍趩蝹€(gè)產(chǎn)品中或封裝在多個(gè)產(chǎn)品中。

部件和子部件的物理尺寸和相對(duì)布置可相當(dāng)程度地改變。透鏡陣列的設(shè)計(jì)可相當(dāng)程度地改變。

處理器可適合于基于它從熱感測(cè)器件接收的信息提供附加功能，包括提供所有區(qū)域上的平均溫度的測(cè)量、單獨(dú)區(qū)域集合(bundle)的平均溫度的測(cè)量。處理器可適合于控制用于室溫控制、過(guò)熱控制的恒溫器。檢測(cè)器100可集成在火災(zāi)檢測(cè)系統(tǒng)中。在透射窗調(diào)節(jié)到氣體的吸收波長(zhǎng)(例如，co2的吸收波長(zhǎng)在4.26μm)的情況下，氣體檢測(cè)也是可行的。

圖12是示出具有示意性光學(xué)器件和電子器件的、簡(jiǎn)化的雙元件熱釋電ac檢測(cè)器1200的示意圖。為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，上述實(shí)施例中數(shù)個(gè)實(shí)施例的熱釋電檢測(cè)器可建模成兩個(gè)檢測(cè)器元件1221、1222，兩個(gè)檢測(cè)器元件1221、1222極性相反地串聯(lián)連接。區(qū)域光學(xué)器件1210將兩個(gè)元件1221、1222交替地成像到多個(gè)視場(chǎng)(fov)區(qū)域中。fov中運(yùn)動(dòng)的人交替地在兩個(gè)元件1221、1222上生成信號(hào)。

如之前提出的，原則上，如果光學(xué)器件1210將足夠的幅度變化輸送到傳感器元件中的一個(gè)或多個(gè)上，則單個(gè)元件1221也能夠檢測(cè)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)早期的熱釋電運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器最初進(jìn)入市場(chǎng)時(shí)，該方法可用于早期的熱釋電運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器。雙元件方法的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)兩個(gè)元件1221、1222都檢測(cè)到的信號(hào)的抑制(熱信號(hào)的共模抑制)。由多個(gè)fov元件檢測(cè)到的信號(hào)通常來(lái)自大的熱源，例如有云彩在運(yùn)動(dòng)的明亮天空或者打開(kāi)的窗戶。此外，如果由于熱源導(dǎo)致檢測(cè)器的溫度改變，則所得到的信號(hào)可被衰減，因此可不觸發(fā)運(yùn)動(dòng)事件。因此，較新的熱釋電檢測(cè)器通常使用至少兩個(gè)元件以檢測(cè)運(yùn)動(dòng)信號(hào)。

熱釋電檢測(cè)器僅對(duì)改變的信號(hào)作出反應(yīng)的事實(shí)，意味著來(lái)自靜態(tài)熱源的信號(hào)按照檢測(cè)器的時(shí)間常數(shù)逐漸減弱，因此不會(huì)給讀出電子器件輸入的輸入范圍造成問(wèn)題。然而，這種行為還可使檢測(cè)器對(duì)靜態(tài)熱源基本上視而不見(jiàn)，所以不會(huì)檢測(cè)靜止對(duì)象。熱釋電檢測(cè)器通常用作用于房間例如辦公室的“占用”傳感器，但是實(shí)際上，如果在房間中存在物理運(yùn)動(dòng)，則熱釋電檢測(cè)器僅觸發(fā)“占用”信號(hào)。

圖13是用于實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和存在兩者的檢測(cè)的dc熱運(yùn)動(dòng)和存在傳感器1300的實(shí)施例的示意圖，該傳感器1300具有處于反極性串聯(lián)電路中的直流(dc)熱傳感器。檢測(cè)器1300改進(jìn)了之前提出的熱釋電檢測(cè)器的實(shí)施例，并擴(kuò)展了熱釋電檢測(cè)器的實(shí)施例以變成真正的運(yùn)動(dòng)和存在檢測(cè)器。用于檢測(cè)器1300的本實(shí)施例的目的是滿足智能家居和/或辦公室和智能照明系統(tǒng)的現(xiàn)代需求，同時(shí)使用最先進(jìn)的微機(jī)電系統(tǒng)(mems)和微電子技術(shù)的概念以及相關(guān)聯(lián)的封裝概念。

總體上，檢測(cè)器1300類(lèi)似于ac檢測(cè)器1200(圖12)，將交流(ac)響應(yīng)熱釋電材料1221、1222替換成dc熱感測(cè)元件1321、1322，例如mems熱電堆。原理圖在圖13中示出。

與ac檢測(cè)器1200(圖12)不同，檢測(cè)器1300的感測(cè)元件1321、1322(a和b)對(duì)入射輻射的絕對(duì)水平敏感并根據(jù)該水平生成dc信號(hào)。這種感測(cè)元件1321、1322之前通常用于溫度的遠(yuǎn)程測(cè)量，如體溫計(jì)或耳溫計(jì)中那樣，但是通過(guò)感測(cè)由(靜止的)人體發(fā)射的熱輻射，這種感測(cè)元件1321、1322還可用作存在檢測(cè)器。

雖然早前的實(shí)施例將感測(cè)元件1321、1322用作運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器，但是感測(cè)元件1321、1322可以不與傳統(tǒng)的熱釋電檢測(cè)器處于同一水平來(lái)執(zhí)行。此外，在由于大的熱源或由于因環(huán)境溫度波動(dòng)造成的熱激增而導(dǎo)致的熱瞬態(tài)的情況下，由用于執(zhí)行存在檢測(cè)的感測(cè)元件1321、1322提供的附加dc分量可導(dǎo)致關(guān)聯(lián)的放大器或模/數(shù)(a/d)轉(zhuǎn)換器1230(圖12)的輸入級(jí)的溢出。

圖12的ac檢測(cè)器1200通過(guò)從第一元件1221的正端到差動(dòng)放大器1230的第一引線1231提供第一信號(hào)，通過(guò)從第二元件1222的正端到差動(dòng)放大器1230的第二引線1232提供第二信號(hào)。同樣地，圖13的檢測(cè)器1300通過(guò)從第一感測(cè)元件1321的正端到電子電路1330的第一引線1331提供第一信號(hào)，通過(guò)從第二感測(cè)元件1322的正端到電子電路1330的第二引線1332提供第二信號(hào)。在可選的實(shí)施例中，第一感測(cè)器件1331和第二感測(cè)器件1332的端子的極性可以相反。

為了克服圖12的ac檢測(cè)器1220的輸入級(jí)溢出，檢測(cè)器1300將第一感測(cè)元件1321和第二感測(cè)元件1322極性相反地串聯(lián)布置、提供從第一感測(cè)元件1321和第二感測(cè)元件1322中的每個(gè)的負(fù)端到電子電路1330的中央引線1333。電子電路1330例如特定用途集成電路(asic)或現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(fpga)，可因此讀取雙元件組件所得到的信號(hào)或單獨(dú)地讀取第一感測(cè)元件1321和第二感測(cè)元件1322中的每個(gè)的輸出信號(hào)。

電子電路1330可配置為讀取包含雙感測(cè)元件1321、1322的組件的實(shí)際差分輸出。在這種構(gòu)造中，檢測(cè)器1300可以以與熱釋電ac檢測(cè)器1200(圖12)類(lèi)似的方式捕獲運(yùn)動(dòng)信號(hào)。檢測(cè)器1300的雙元件布置的輸出信號(hào)包括由雙感測(cè)元件1321、1322生成的信號(hào)的差異。如果雙感測(cè)元件1321和1322均檢測(cè)相同的熱流，則輸出為零。多區(qū)域光學(xué)器件1310以與熱釋電ac檢測(cè)器1200(圖12)的光學(xué)器件1210相同的方式分割fov、通過(guò)區(qū)域圖案使運(yùn)動(dòng)對(duì)象交替地在感測(cè)元件1321和1322上成像。然后，輸出信號(hào)免于dc偏移，且例如通過(guò)電子電路1330可放大到更大的水平，但不存在超過(guò)信號(hào)限制(例如，使電路過(guò)載)的風(fēng)險(xiǎn)。

另外，電子電路1330可配置為僅讀取第一感測(cè)元件1321或僅讀取第二感測(cè)元件1322，然后確定入射輻射的實(shí)際dc電平。該設(shè)置類(lèi)似于之前描述的實(shí)施例，該設(shè)置的不同之處在于檢測(cè)器1300中的光學(xué)器件1310交替地僅聚焦于第一感測(cè)元件1321或僅聚焦于第二感測(cè)元件1322，而在之前的實(shí)施例中，光學(xué)器件可設(shè)計(jì)為將輸入信號(hào)調(diào)整到相同的傳感器元件上。

ac熱釋電檢測(cè)器1200通常配置為感測(cè)切換單元或報(bào)警系統(tǒng)中的運(yùn)動(dòng)。該功能主要通過(guò)材料和組裝確定。熱釋電材料的輸出信號(hào)相當(dāng)大，所以數(shù)十年來(lái)使用的簡(jiǎn)單讀出電路可執(zhí)行提供運(yùn)動(dòng)感測(cè)觸發(fā)器信號(hào)的任務(wù)。

檢測(cè)器1300的使用需要復(fù)雜得多的電子器件，這些電子器件最近才變得可購(gòu)得。感測(cè)元件1321、1322的信號(hào)電平小于ac檢測(cè)器1200的熱釋電傳感器1221、1222的信號(hào)電平。例如，通過(guò)更新一代的電子器件，能夠以與用于ac檢測(cè)器1200的信噪比相等的信噪比解決在100nv范圍內(nèi)的信號(hào)電平差。通常，用于dc檢測(cè)器的全域動(dòng)態(tài)范圍在±5mv至50mv的范圍內(nèi)。感測(cè)元件1321、1322中的dc偏移使之尤其難以實(shí)現(xiàn)入射輻射水平的良好的分辨率和動(dòng)態(tài)范圍。上面描述的基于硬件的電子電路1330，可配置為抑制用于處于運(yùn)動(dòng)檢測(cè)模式的檢測(cè)器1300的dc值，同時(shí)允許熱輻射的輸入dc電平的測(cè)量，以用于存在檢測(cè)和/或遠(yuǎn)程溫度測(cè)量。

與熱釋電檢測(cè)器1200(圖12)相比，dc熱運(yùn)動(dòng)和存在檢測(cè)器1300的優(yōu)點(diǎn)包括更小的尺寸、組裝的容易度和改進(jìn)的功能。關(guān)于尺寸，與熱釋電晶體相比，基于mems的熱檢測(cè)器(熱電堆或輻射熱測(cè)量計(jì))可被制造成小得多的尺寸。例如，熱釋電晶體通常具有更大的尺寸(典型的敏感區(qū)域>1mm²)以對(duì)檢測(cè)運(yùn)動(dòng)的人所需要的低運(yùn)動(dòng)頻率具有足夠的靈敏度。熱dc傳感器天生具有這種低頻能力，不管尺寸如何。

關(guān)于組裝的容易度，熱mems感測(cè)元件1321、1322可在硅加工(cmos)晶圓制造時(shí)生產(chǎn)。進(jìn)入小晶片形式的器件可隨后從硅晶圓切除。與使用熱釋電材料(例如，pzt或lita)的傳感器相比，這些晶片與讀出和處理電子電路1330例如asic晶片一起，可更加容易地通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)封裝技術(shù)封裝。這允許縮放到更大的容量。

關(guān)于功能，與ac檢測(cè)器1200相比，dc檢測(cè)器1300具有更大的功能，其原因是ac檢測(cè)器1200限于簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)。通過(guò)評(píng)估輸入熱輻射的dc分量，dc檢測(cè)器1300可附加執(zhí)行靜止的人的存在檢測(cè)或遠(yuǎn)程溫度感測(cè)。

dc檢測(cè)器1300可配置為對(duì)處于例如但不限于3μm和20μm之間的波長(zhǎng)范圍(或其一部分)內(nèi)的輻射敏感。感測(cè)元件1321、1322可以是例如但不限于mems紅外傳感器、熱電堆、輻射熱測(cè)量計(jì)和/或紅外本征或非本征半導(dǎo)體。

光學(xué)器件1310可以是通過(guò)多透鏡陣列(研磨或模制透鏡)提供的紅外透射多區(qū)域光學(xué)器件、模制菲涅爾透鏡陣列、或多透鏡和菲涅爾透鏡陣列的組合。檢測(cè)器1300上的ir光學(xué)器件1310中或ir光學(xué)器件1310上的合適的圖案可表示菲涅爾透鏡陣列、菲涅爾帶陣列、全息光學(xué)元件(hoe)、衍射光學(xué)元件、二元光學(xué)元件、或者能夠提供感測(cè)元件1321、1322的多區(qū)域圖像的、光學(xué)窗口中或光學(xué)窗口上的任何衍射、折射或全息圖案中的一個(gè)或其組合。

多區(qū)域光學(xué)器件1310可例如配置物體空間中的傳感器(陣列)的多個(gè)圖像、交替的成像和遮擋區(qū)域、和/或任意形式的區(qū)域。例如，光學(xué)器件1310可具有類(lèi)似棋盤(pán)的圖案，但是還可通過(guò)具有環(huán)形圖案實(shí)現(xiàn)分區(qū)。用于光學(xué)器件1310的圖案不限于這些示例中的任何示例。

電子電路1330可包括軟件庫(kù)元件，軟件庫(kù)元件可限定一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用并能夠在中斷線1340處提供中斷信號(hào)。電子電路1330可配置為尋找代表fov中人的運(yùn)動(dòng)的、具有特定高度和頻率的峰值圖案。類(lèi)似地，電子電路1330可配置為尋找指示人例如靜止的人的存在的dc信號(hào)圖案。電子電路1330可評(píng)估在運(yùn)動(dòng)的作用下區(qū)域變化模式并確定運(yùn)動(dòng)的方向。多元件傳感器例如象限傳感器可以是有利的，其原因是該傳感器可提供處于兩個(gè)方向或角度的運(yùn)動(dòng)矢量。電子電路1330可測(cè)量fov的所有區(qū)域上的平均溫度、測(cè)量單獨(dú)區(qū)域集合的平均溫度、提供室溫的恒溫控制、提供過(guò)熱控制、和/或提供火災(zāi)檢測(cè)以及其他功能。如果光學(xué)器件1310和/或感測(cè)元件1321、1322調(diào)節(jié)到氣體的吸收波長(zhǎng)(例如，co2的吸收波長(zhǎng)在4.26μm等)，則檢測(cè)器1300還可檢測(cè)氣體的存在。

檢測(cè)器1300的應(yīng)用可包括但不限于例如燈開(kāi)關(guān)和控制、闖入警報(bào)、顯示器開(kāi)關(guān)和控制(例如，電視、計(jì)算機(jī)和移動(dòng)設(shè)備)、家庭用品、家用電器、汽車(chē)應(yīng)用、智能家居應(yīng)用和/或手勢(shì)識(shí)別等。