专利名称：改进的无源红外运动传感器的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及运动传感器。
背景技术：
运动传感器用在安全系统中来检测所监控空间中的运动。一类传感器是无源红外(PIR)运动传感器，它检测由于物体(例如人体)及其背景环境之间的温度差而在远红外辐射(8-14微米波长)方面的变化。检测之后，运动传感器通常发送指示给主机，主机则启动侵入”报警”，改变室内照明，开门或实现某种其它功能。
提供运动感测能力的一种途径是提供红外摄像机。通过观察摄相机的输出可以很容易跟踪监控空间中的运动。但这种摄相机很昂贵。所以，需要一种使用例如简单热电检测器的简单而比较便宜的PIR运动传感器。由于检测器会占典型PIR运动传感器的很大一部分成本(5-10％)，大多数PIR运动传感器仅采用一个或两个这种检测器。
为了用一个或两个检测器监控大空间，典型的PIR运动传感器设计成具有多个光学部件(例如透镜和镜面)。这种”复合光学系统”的每个部件把来自所述监控空间的各个子容积中物体的红外辐射聚焦到出现在检测器上的图像中。监控的子容积可以与非监控的子容积交错，使得产生辐射的目标(例如人)经过一个又一个的子容积而在检测器上形成”目标辐射/背景辐射/目标辐射”图案。如果是人，这个图案就会在检测器上导致变化的IR辐射。
虽然有效，但利用最少数量检测器的简单PIR传感器会经常产生虚假报警，例如由于波长不在8-14微米波段之内的入射辐射的缘故。这种虚假报警可能促使例如安全人员作出不必要的响应。于是，为了减少虚假报警的可能性，添加了滤光器作为检测器窗口，以便屏蔽掉白光和近IR光。而且，还加上涂层(在镜面的情况下)和添加剂(对于透镜)，以防止白光和近IR光聚焦到检测器上，减少PIR运动传感器因例如汽车头灯照进窗户而产生虚假报警的可能性。
为进一步减少虚假报警的可能性，检测器可以包括一对大小相等而极性相反的元件。非聚焦的频带外的幅射同样辐射到两个元件上，使相等但极性相反的元件发出的信号大致互相抵消。而且，相等但极性相反的元件也减少了因震动和温度变化而发出的虚假报警。此外，如美国专利No.6,163,025所公开，(所述专利已作为参考包括在本文中)，可以将两对元件交错并分开连接，以便产生时间上互相偏移的运动信号。这便于区分运动目标和静止目标，然而在别的方面却是问题的来源，例如亮度变化的白光。
但是，本发明认识到’025专利中用于处理时移信号的计算要求是相当多的。本发明关键性地认识到需要减少简单PIR传感器的虚假报警，同时减少处理要求。此外，也认识到最好简单的PIR运动传感器能够区别较小的运动物体(例如动物)和较大的目标(例如人)，以便仅在出现越权人而非宠物时启动报警。本发明解决这些关键的观察问题中的一项或多项。
发明概述本发明是一个总体改进了的无源红外运动传感器。在以下各方面实现了改进抑制干扰，和/或确定运动方向，和/或抑制比人小得多的动物运动所产生的信号。
在本发明的第一方面，改进传感器的光电系统对人的运动作出响应而产生两个不同频率的信号。但是，所述系统对于干扰检测器的激励，例如白光、震动、温度变化、射频电磁辐射等等，仅产生单一频率的信号。信号被传送到信号处理系统，所述系统利用是否存在两个频率来区别运动物体和非运动的干扰激励。这样，改进的传感器就不大可能对那些不是对运动物体而是对干扰激励作出响应的运动作出指示。如果是用于检测人体入侵者的运动传感器，这就称为”虚假报警”。而且，传感器通过评估两个不同频率信号之间波形峰值的并列位置就可以确定运动方向，因此，例如，仅仅当人从某一特定方向接近时，传感器才可用来开门。
在本发明的第二方面，改进传感器的光电系统从传感器所监控空间中的子容积二维阵列产生多个信号。传感器的信号处理系统利用这些信号作为有关运动目标大小的信息，便于抑制由于非人体(例如小动物)的运动而发出的信号。如果需要，可以把这两方面结合起来，得到在上述三方面都改进的传感器。
所以，在第一方面，无源红外(IR)运动传感器包括第一IR检测器，当运动物体在所述第一检测器的检测容积中通过时第一检测器输出具有第一频率的第一信号。当所述运动物体在第二检测器的检测容积中通过时，第二检测器输出具有第二频率的第二信号，处理系统接收所述第一和第二信号并输出代表运动物体的检测信号。
在优选实施例中，每个检测器包括至少两个元件，第一检测器的元件定义它们之间的第一个”中心到中心”的间距，而第二检测器的元件定义它们之间的第二个”中心到中心”的间距。通过使第一检测器的元件的大小和第二检测器的元件的大小不同，和/或通过将第一检测器配置成具有和第二检测器不同的元件数量，就可实现这一个点。
在一个非限制性实施例中，第一和第二检测器设置在单一外壳中的共用基底上。在另一实施例中，将第一和第二检测器互相分开地安装，第一检测器监控第一容积空间，所述第一容积空间与第二检测器所监控的第二容积空间至少部分光学重叠。
在优选实施例中，第一检测器可以具有至少两行元件，每行至少两个元件，并且第二检测器可以具有至少两行元件，每行至少两个元件。第一检测器所监控的子容积至少部分光学重叠在第二检测器所监控的子容积上。
在另一个方面，区别所监控空间中的运动物体和非运动物体(其特点在于非持续辐射)的方法包括从第一无源IR检测器接收第一频率和从第二无源IR检测器接收第二频率，第一和第二频率不相等。所述方法还包括仅在基本上同时接收到第一和第二频率时输出表示有运动物体存在的信号。否则，就不输出表示有运动物体存在的信号。
在又一个方面，处理系统连接到第一和第二PIR检测器，仅仅在从这两个检测器接收的信号具有相互不同的频率时才输出检测信号。
在再一个方面，运动传感器包括第一无源IP检测器，它具有至少两行元件，每行至少两个元件。第一无源IP检测器监控第一子容积空间。第二无源IP检测器具有至少两行元件，每行至少两个元件，并且第二无源IP检测器监控第二子容积空间。光学系统使第一和第二子容积至少部分光学重叠。
在这个方面的优选实施方案中，第一IP检测器输出代表第一维的一个点或多点的第一信号，而第二IP检测器输出代表第二维的一个点或多点的第二信号。第一维可以是笛卡尔坐标系中的x维，第二维可以是笛卡尔坐标系中的y维。或者，维数可以是正交维数，例如极坐标中的”r”和”Θ”。
信号可以代表正和负极性，处理器可以利用这些极性来确定物体的运动方向。而且，处理器可以利用这些信号确定活动坐标，至少可以确定运动物体的大小。具体地说，处理器可以确定许多同时活动的坐标是否等于某个阈值，并据此确定是否启动报警。
在另一个方面，PIR传感器包括第一检测器，它配置成输出代表沿第一维的至少两个点中的至少一个点的信号。第一检测器接收来自第一监控子容积空间的IR辐射。第二检测器配置成输出代表沿不同于第一维的第二维的至少两个点中的至少一个点的信号，第二检测器接收来自第二监控子容积空间的IR辐射，第二监控子容积空间与第一监控子容积空间至少部分光学重叠。
在替代的实施例中，无源红外(IR)运动传感器具有第一IR检测器，当运动物体在第一检测器的检测容积中通过时，第一检测器输出具有第一频率的第一信号；以及第二检测器，当所述运动物体在第二检测器的检测容积中通过时，第二检测器输出具有第二频率的第二信号，第二频率不同于第一频率。处理系统接收所述第一和第二信号并据此输出代表运动物体的检测信号。所述检测器具有相同的尺寸，第一检测器配备有限定第一焦距的第一光学部件；第二检测器配备有限定不同于第一焦距的第二焦距的第二光学部件。
如果需要，第一和第二检测器可以互相分开设置。在一个非限制性实施例中，每个检测器具有两个且仅有两个元件，元件尺寸相同，且第一检测器元件之间的间距和第二检测器元件之间的间距相同。
在以上最后提到的实施例的另一个方面，区别所监控空间中的运动物体和非运动物体(其特征在于非持续辐射)的方法包括从第一无源IR检测器接收第一频率和从第二无源IR检测器接收第二频率，第一和第二频率不相等。检测器具有相同的大小和配置，但具有焦距不同的各自的光学部件。所述方法包括仅在基本上同时接收到第一和第二频率时才输出表示运动物体存在的信号，否则，就不输出表示运动物体存在的信号。
在另一个方面，运动传感器包括第一无源IR检测器，后者具有限定其间的第一间距的两个且仅有两个元件。第一无源IR检测器监控第一子容积空间。第二无源IR检测器具有限定其间的第二间距的两个且仅有两个元件。第二间距等于第一间距且全部四个元件具有相同的大小。第二无源IR检测器监控第二子容积空间。光学系统至少部分光学重叠第一和第二子容积。光学系统限定与第一检测器关联的第一焦距和与第二检测器关联的第二焦距。第一和第二焦距互不相等。
参阅以下附图就可更好地理解本发明的细节，包括其结构和工作。附图中相同的标号指相同的零件，附图中附图的简要说明
图1是本发明系统体系结构的方框图；图2是第一传感器实施例的示意图，它具有设置在一个外壳中同一基底上的尺寸不同的检测器，示出检测器的平面图以及传感器的符号和功能图；图3是第二传感器实施例的示意图，它具有设置在各自的外壳中的两个传感器，示出检测器的平面图以及传感器的符号和功能图；图3a是图3所示第二传感器实施例的替代实施例的示意图，它实现相同的功能图，但具有大小相等而光学部件的焦距不同的检测器，示出检测器的平面图以及传感器的符号和功能图；图4是图2和3的传感器所产生的信号的图形；图5是第三传感器实施例的示意图，其检测器设置在分开的外壳中，沿正交维数布线，示出检测器的平面图以及传感器的符号和功能图；图6是第三传感器实施例的另一实施方案示意图，其检测器设置在分开的外壳中，沿正交维数布线，示出检测器的平面图以及传感器的符号和功能图；图7是第四传感器实施例的示意图，其大小不同的检测器设置在分开的外壳中，沿正交维数布线，示出检测器的平面图以及传感器的符号和功能图；图8是第四传感器实施例的另一实施方案的示意图，其大小不同的检测器设置在分开的外壳中，沿正交维数布线，示出检测器的平面图以及传感器的符号和功能图；图9是第四传感器实施例的又一实施方案的示意图，其大小不同的检测器设置在分开的外壳中，沿正交维数布线，示出检测器的平面图以及传感器的符号和功能图；图10示出利用多个频率获得代表运动物体的输出的逻辑流程图；以及图11示出利用图5-9的二维传感器获得代表运动物体的输出的逻辑流程图。
优选实施例的详细说明参阅图1，图中示出用于检测运动物体12(例如人)的系统，总的编号为10。系统10包括光学系统14，后者可以包括适当的镜面、透镜、和先有技术中已知的其它组件，用于将物体12的图像聚焦到无源红外(PIR)检测器系统16上。以下说明讨论了PIR检测器系统16的各种实施例。
对运动物体12作出响应，PIR检测器系统16产生信号，所述信号可由信号处理电路18滤波、放大、和数字化，处理系统20(例如计算机或专用集成电路)接收所述信号并按照本文的流程图确定是否启动声音或可视报警器22或其它输出装置，例如门启动系统等。
说明了总体系统体系结构之后，现参阅图2，图中示出本发明PIR传感器的第一示范实施例。如图所示，PIR传感器24的IR检测装置可以包括单个的最好是陶瓷基底26，其上形成第一和第二检测器28、30。在图2所示的实施例中，第一检测器28有四个元件32(电连接在一起的两对正负极性的元件)，第二检测器30有两个元件34(一对正负极性的元件)，每对元件32、34由连线结合起来，大致形成一个”H”。应理解，检测器28、30包括所示基底26反面的互补组件(例如以下说明的”板”)，它们和图中所示的一起形成元件32、34。这些反面板之间的连接用虚线表示。
检测器28、30可以是测量远红外辐射变化的热电检测器。这种检测器靠压电效应工作，在有机械应力时会使电荷迁移。热电检测器取电容器的形状，即两块导电板用电介质分隔开。电介质常常是压电陶瓷，此文中称为”基底”。当远红外辐射引起陶瓷中温度改变(以及某种机械应力)时，电荷就从一块板迁移到另一块板。如果没有外部电路连接到检测器，则由于”电容器”充电而出现电压。如果将外部电路连接在两板之间，就有电流流动。
按照本发明的原理，第一检测器28相邻元件32之间的”中心到中心”的间距”d1”小于第二检测器30相邻元件34之间的”中心到中心”的间距”d2”。如图2中所示，可以使第二检测器30的元件34大于第一检测器28的元件32来实现这个差别。还可以通过以下方法做到这一个点使各第二检测器元件34的间隔大于各第一检测器32，和/或提供其数量比第一检测器元件32的数量少的第二检测器元件34。
图2还示出按照以上总结的热电检测器原理的具有元件32、34的检测器28、30的功能图，示出传感器所监控的子容积的大小、形状和极性(即元件的大小、形状和极性的投影)，并示出检测器28、30都安装在单一外壳35中。而且，图2示出代表作为电容器的检测器28、30的元件32、34的示意符号图，点表示极性。
图3示出PIR传感器35的IR检测装置，它具有第一和第二检测器36、38，它们在所有基本方面在配置上和图2所示的检测器28、30都相同，不同的是每个检测器36、38安装在其各自的基底40、42上。基底40、42可以设置在各自的外壳44、46中。按照图3所示的实施例，这样设置光学系统14(图1)，使得两个最好不相同的空间子容积分别由检测器36、38监控，并且两个子容积在类似的光学部件后面互相光学重叠。实质上，这样选择复合光学部件的光学部件组合，使得两个检测器所监控的子容积占用至少部分相同的空间。
和图2所示的实施例不同，由于大小不等的元件的完全功能重叠，图3的传感器不论图像大小都产生两个信号频率。所以，它较少依赖物体的大小来产生检测，而图2所示的传感器需要物体足够大，能出现在两个监控的子容积中。
图3还包括一个功能图，后者示出两组监控的子容积的纵横比和纵向截面的并置。如果需要，可将两组检测器连接在一起提供组合信号，这样可减少传感器中所需的放大器数量，但要有附加的信号处理来分开两个频率。
图3a示出能实现图3所示相同功能图的附加的检测器配置。PIR传感器35a具有第一和第二检测器36a、38a，它们在所有基本方面在配置上和大小上都相同，每个检测器36a、38a安装在其各自的基底40a、40b上。基底40a、40b可设置在各自的外壳44a、46b中。每个检测器36a、38a具有两个并且仅有两个元件(正和负)，如图所示，图3a所示的全部四个元件大小相等，第一检测器36a的元件之间的间距和第二检测器38a的元件之间的间距相同。
按照图3a所示的实施例，检测器36a、38a在具有不同焦距的光学系统14中配备有各自的光学部件。在例如焦距比为2∶1的情况下，光学部件是复合的，与检测器36a关联的光学部件具有的光学元件数量是与检测器38a关联的光学部件的两倍。这样设置检测器36a、38a的光学部件，使得两个检测器所监控的子容积占用至少部分相同的空间。
和图2所示的实施例不同，由于大小不等的元件的完全功能重叠，图3的传感器不论图像大小都产生两个信号频率。所以，它较少依赖物体的大小来产生检测，而图2所示的传感器需要物体足够大，能出现在两个监控的子容积中。
图4示出图2和3所示的传感器输出的信号。为简明起见，现参阅图3中的检测器36、38。在信号集(a)中上面两个信号48、50是在有人通过检测器所监控的子容积运动时由第一检测器36的各元件输出的，而信号集(a)中的信号52、54是在有运动人体时由第二检测器38的各元件输出的。如图所示，元件总加的检测器输出信号49的频率不同于(而在所示实例中高于)元件总加的检测器输出信号53的频率。当”中心到中心”的间距为2∶1的比例时，各检测器输出信号的频率也有2∶1的比例。此外，在有运动物体时，第一检测器高频信号49的第一峰值与第二检测器低频信号52的最大正斜率在时间上基本上是同时的。通过识别是否有这些特征(以及不同峰值/斜率极性的类似的随后特征)的存在，就可识别运动物体。
相反，信号集(b)代表的检测器输出是来自静止来源的强度改变的非聚焦白光作出的响应。这些信号的出现是因为相等且相反元件的响应只能大致互相抵消。参阅图4可见，在这些情况下，分别由检测器36、38输出的元件总加信号57和61相等，因此很容易和信号集(a)中的双频信号相区别，从而减少了因这种强度改变的非聚焦白光而产生虚假报警的可能性。
此外，根据由两个检测器36、38产生的信号图案，可以从信号波形峰值的极性图案来确定人体12的运动方向。例如，如上述并参阅图3的功能图，运动物体12从其左侧进入较大的(+)监控子容积同时引发了相应的检测器元件的(+)信号斜率，以及对应于左手(+)较小重叠子容积的元件的(+)信号峰值。继续在较大的监控子容积中向相同方向(运动)，目标就引发相应的检测器元件的(+)信号峰值。仍然继续运动，目标同时引发相应的检测器元件的(-)信号斜率，以及对应于右手(-)较小重叠子容积的元件的(-)信号峰值。在上述情况下，极性匹配的同时信号斜率和峰值指示一个运动方向，而极性不匹配的斜率和峰值表示相反的运动方向。利用以上公开的信号序列原理，就可以确定物体运动的方向。
现参阅图5，可见本发明改进的PIR运动传感器的另一实施例。如图所示，PIR传感器64的IR检测装置包括第一检测器66和第二检测器68。检测器66和68可以安装在各自的外壳中。如上部检测器的的平面图和示意符号图所示，第一检测器66具有两对双极性元件70、72，它们沿x轴连接，而第二检测器68具有两对双极性元件74、76，它们沿y轴连接。每对双极性元件70-74建立一行元件。利用这种配置，第一检测器66输出的信号代表在第一维的运动(例如在笛卡尔系统中的y维或极坐标系统中的径向维)，第二检测器68输出的信号代表在与第一维成正交的第二维的运动(例如在笛卡尔系统中的x维或极坐标系统中的角度维)。
按照图5所示的发明，通过适当配置光学系统14(图1)，由检测器66、68监控的子容积空间是光学重叠的。利用这种配置，图5所示的传感器64建立了热电检测器监控的子容积的二维阵列，它是因在类似的光学部件后面安装具有正交元件连线的两个检测器66、68，导致监控空间子容积的光学重叠而形成的。换句话说，光学系统14使两个检测器监控的子容积占用相同的空间，如虚拟复合检测器78的功能图所示。运动物体可以和改变强度的白光相区别，因为运动导致在坐标系统上产生连续的信号，而改变的白光却不能。用不同的说法，二维空间中的位置由检测器66、68的同时信号来定义，当信号随时间指示坐标的改变时，就意味着物体的运动。处理系统就是将坐标的这种改变和运动关联起来，例如，当这样检测到运动时就启动报警器。
如考察图5的功能图中虚拟复合检测器78可以理解的，通过检查检测器66、68同时接收的信号极性，物体12的位置就可以确定，在此例中，即，确认来自特定坐标的同时信号所提供的坐标位置。具体地说，两个正极性信号表示物体在重叠子容积的左上象限，而两个负极性信号表示物体在重叠子容积的右下象限。另一方面，来自第一检测器66的负极性信号，如果和第二检测器68的正极性信号一起到达，表示物体在右上象限，依此类推。很容易理解此文提出的原理可适用于大于2×2的阵列。
例如，图6示出PIR传感器80的IR检测装置，它包括第一和第二8-元件检测器82、84，它们除了元件数外和图5所示的传感器64基本上相同。和传感器64的情况相同，图6所示的传感器80中，检测器82、84的子容积光学重叠，这样各监控的子容积占据相同的空间，得到功能图中所示的虚拟复合检测器86。
图5和6所示的两个传感器64、80在运动物体12通过监控的子容积时提供两个同时信号(笛卡尔坐标这的”x”和”y”)。物体12在每个检测器上一次激励一个坐标，以便可以通过同时获取”x”和”y”信号来确定物体12的位置。很容易理解，图6所示的传感器80比图5所示的传感器64具有更高的分辨率。而且，根据以上所讨论的原理，如果将信号的极性考虑在内，可以获得额外的位置分辨率。
图5和6所示的两个传感器64、80可以使用光学系统14，后者在光学上这样按比例绘制人形图像，使得当物体12是人时，将立即产生来自阵列中两个或两个以上(x，y)位置的信号，而较小的物体，例如动物，则引发较少(x，y)位置的同时信号。这样，可以把从其同时接收到信号的阵列位置的数目与物体大小相关联，以区别(例如)宠物和人，且仅在有后者时启动报警器，或仅在有后者时开门，等等。
图7示出图2和3所示的双频概念可以和图5和6所示的二维阵列概念结合，根据接收的频率数来区别运动物体和非运动物体、确定运动方向、以及根据大小(同时启动的阵列点数)来区别运动物体。具体地说，传感器88的IR检测装置可以包括第一检测器90，它具有某一尺寸的元件91；以及第二检测器92，它具有不同(在此例中较大)尺寸的元件93，使得对于运动物体，第一检测器90所产生的信号频率不同于第二检测器92所产生的信号频率。实质上，如功能图中虚拟复合检测器94所示，传感器88建立了监控子容积的2x2阵列，这是由检测器90、92所监控的子容积的光学重叠而创建的。较大的检测器元件93通过极性建立”x”坐标，即如图所示，来自负极性元件的信号表示向右的”x”坐标，而来自正极性元件93的信号表示向左的”x”坐标。来自阵列中各元件的运动引发的信号是可识别的，因为在x轴元件的波峰发生的同时有两倍那么多的y轴元件的波峰发生(以两倍的频率发生)。
图8示出传感器96的另一IR检测装置，它包括第一检测器98，它有两行两个双极性元件对100，沿x轴布线，产生代表”y”坐标的信号；以及第二检测器102，它有两行单个双极性元件对104，沿y轴布线，产生代表”x”坐标的信号。第一检测器98的元件对100小于第二检测器102的元件对104，所以对于运动物体，第一检测器98产生的信号频率不同于第二检测器102产生的信号频率。监控的子容积光学重叠，以便建立如功能图中所示的复合检测器106。这种二维检测器阵列比图7所示的传感器88能提供更高的位置分辨率。
图9示出传感器108的IR检测装置，它在所有实质方面和图5所示的传感器64都相同，即，它具有第一和第二检测器110、112，各有大小相同和正交布线的元件114、116，不同的是图9所示的传感器108中每个检测器具有8个双极性元件对。第一检测器110的元件114排列成两纵行，在”y”维布线，将一对的负极性元件连接到其下方一对的正极性元件。另一方面，第二检测器112的元件116排列成两横行，在”x”维布线，将一对的负极性元件连接到其左边一对的正极性元件。如示意的符号图所示，第一检测器110的y维布线的元件对114提供x维位置信息，而第二检测器112的x维布线的元件对116提供y维位置信息。为求出位置信息，如功能图中虚拟复合检测器118所示，物体的位置表示为在同时接收到信号的二维空间(x＝1，y＝2)的象限119中，以及由信号极性(x＝正，y＝负)表示为点120。而且，通过观察虚拟复合检测器118中各点的顺序激励，可以将运动物体和非运动干扰光加以区别。
现参阅图10，图中示出使用来自图2、3、7、8中所示传感器的不同频率的示范逻辑流程图。在方框122开始，在例如一个时钟周期中接收来自两个检测器的信号。移到判定菱形框124，确定信号是否具有两个不同的频率，必要时确定来自第一检测器的信号的第一峰值是否在时间上与来自第二检测器的信号的最大斜率一致。必要时，还可以比较峰值和斜率是否在用户定义的标准范围内一致。如果检测到两个频率，并且必要时峰值/斜率在时间上一致，和/或峰值和斜率在定义的标准范围内相匹配，则在状态126输出”运动物体”。否则，在状态128输出”无运动物体”。
应理解”频率”不仅是指当物体向单一方向以恒定速度运动通过监控子容积时通常产生的正弦形信号的频率，也是当例如一个人向各个方向并以各种速度随机运动通过监控子容积时基本上以脉冲出现的非正弦形或半正弦形信号的频率。在后一情况下，具有比较接近的”中心到中心”元件间距的检测器所产生的单位时间脉冲数大于具有比较大的”中心到中心”元件间距的检测器所产生的单位时间脉冲数。所以”频率”包含了单位时间的脉冲或峰值数目。
图11示出一种逻辑，借助于所述逻辑，来自图5-9中所示的二维传感器的信号可以用来确定物体是否在运动。在方框130接收来自传感器的两个检测器的信号，并且通过在判定菱形框132判定在例如预定时段内物体坐标已经改变，在方框136指示有运动。否则，在方框134指示无运动，逻辑环回到方框130。
对于本文公开的某些传感器，除了确定运动外，所述逻辑可继续进行到判定菱形框130，以便确定是否至少有阈值数量的坐标立即被激活。换句话说，就是确定是否从检测器的多个元件同时接收阈值数量的信号，表明有等于或超过预定大小的运动物体。一般来说，较大的运动物体是人，为对其作出响应，通常需要启动报警器、开门或采取某种其它动作，而较小的运动物体通常是宠物，对于它们一般不需采取任何动作。于是，对于在判定菱形框138确定的较大物体，逻辑进到方框140，指示有”目标物体”，并例如启动报警器。另一方面，如果物体不够大，就不采取任何动作。
方框142进一步表明必要时信号的极性可以如上述用来确定运动的方向，而与物体的大小无关。在某些情况下，可能需要不仅在有大运动物体存在时，而且要在有大运动物体在向预定方向运动时采取行动(例如启动报警器22或开门)。在这些情况下，仅在方框142的确定表明大运动物体确实正在向预定方向运动时才产生信号，表示需采取某种预定的动作。
现在可以理解，上述传感器区别了干扰白光和运动物体，而且在某些实施例中，还本质上基于物体的大小将运动物体彼此区分。上述一个或多个传感器还可以大致确定物体运动的方向。
虽然本文所示和详细说明的特定改进的PIR运动传感器完全能够达到本发明的上述目的，但是应理解这是本发明目前的优选实施例，所以它代表了本发明所广泛考虑到的主题事项；本发明的范围完全涵盖了对本专业技术人员已很明显的其它实施例；所以本发明的范围仅受所附权利要求书的限制；在权利要求书中，提到单数的元件，除非另有明确说明，并不是指”一个和仅有一个”，而是指”一个或多个”。所述优选实施例的所有结构性和功能性等效物(本专业技术人员已知的或将来会知道的)均作为参考明确包括在本文内，并应由本权利要求书所涵盖。此外，不需要只是因为应由本权利要求书所涵盖而使装置和方法去处理本发明寻求解决的每个和所有问题。此外，本公开中的元件、部件或方法步骤均不是专门提供给公众，无论所述元件、部件或方法步骤是否在权利要求书中明确引述。本文的权利要求项目均不应认为是在35U.S.C.§112，第六段的规定之下，除非所述项利用短语”装置用于”明确引述，或如果是方法权利要求，所述项引述为”步骤”而非”动作”。本文中未明确表示的定义、权利要求术语应具有和本说明书和文档历史不相抵触的所有普通和习惯的意义。
权利要求
1.一种无源红外(IR)运动传感器，它包括至少一个第一IR检测器(36a)，当运动物体在所述第一检测器(36a)的检测容积中通过时，输出具有第一频率的第一信号；至少一个第二IR检测器(38a)，当运动物体在所述第二检测器(38a)的检测容积中通过时，输出具有第二频率的第二信号，所述第二频率不同于所述第一频率；以及处理系统(20)，它接收所述第一和第二信号，并且至少部分基于所述第一和第二信号输出代表所述运动物体的检测信号，其中所述检测器(36a、38a)具有相同的尺寸，所述第一检测器(36a)配备有限定第一焦距的第一光学部件(14)，而所述第二检测器(38a)配备有限定不同于所述第一焦距的第二焦距的第二光学部件(14)。
2.如权利要求1所述的传感器，其中所述第一和第二检测器(36a、38a)分别设置在各自的外壳中，并且所述第一检测器(36a)监控第一容积空间，所述第一容积空间和所述第二检测器(38a)所监控的第二容积空间至少部分光学重叠。
3.如权利要求1所述的传感器，其中每个检测器(36a、38a)具有两个且仅有两个各自的元件，所述元件大小相等，且所述第一检测器(36a)的所述元件之间的间距和所述第二检测器(38a)的所述元件之间的间距相同。
4.一种无源红外(IR)运动传感器，它包括至少第一IR检测器(28，36，36a，66，82，90，98，110)，当运动物体在所述第一检测器的检测容积中通过时，输出具有第一频率的第一信号；至少第二IR检测器(30，38，38a，68，84，92，102，112)，当运动物体在所述第二检测器的检测容积中通过时，输出具有第二频率的第二信号，所述第二频率不同于所述第一频率；以及处理系统(20)，它接收所述第一和第二信号，并至少部分基于所述第一和第二信号输出代表所述运动物体的检测信号。
5.如权利要求4所述的传感器，其中每个检测器(28，36，90，98)(30，38，92，102)包括至少两个元件，所述第一检测器(28，36，90，98)的所述元件限定它们之间的第一”中心到中心”的间距，所述第二检测器(30，38，92，102)的所述元件限定它们之间的第二”中心到中心”的间距，所述第一”中心到中心”的间距不等于所述第二”中心到中心”的间距。
6.如权利要求5所述的传感器，其中所述第一检测器(28，36，90，98)的所述元件和所述第二检测器(30，38，92，102)的所述元件的大小不相等。
7.如权利要求5所述的传感器，其中所述第一检测器(28，36，90，98)具有第一数量的元件而所述第二检测器(30，38，92，102)具有不同于第一数量的第二数量的元件。
8.如权利要求4所述的传感器，其中所述第一和第二检测器(30，32)设置在单一外壳(35)中的同一基底(26)上。
9.如权利要求4所述的传感器，其中所述第一和第二检测器(36，36a，66，82，90，98，110)(38，38a，68，84，92，102，112)分别设置在各自的外壳中，并且所述第一检测器监控第一容积空间，所述第一容积空间和所述第二检测器监控的第二容积空间至少部分光学重叠。
10.如权利要求4所述的传感器，其中所述第一检测器(66，82，90，98，110)具有至少两行元件，每行至少两个元件，所述第二检测器(68，84，92，102，112)具有至少两个元件，并且由所述第一检测器监控的子容积至少部分光学重叠在由所述第二检测器监控的子容积上。
全文摘要
一种无源红外传感器利用两个检测器(32、34)，检测器具有不同配置(d1，d2)的元件，使得当物体从其前面经过时每个元件输出其各自的频率。根据具有类似峰值和/或斜率特性的两个频率的出现，就输出运动信号，例如启动报警。在另一实施例中，检测器具有多个元件，一个检测器的元件连线维数与另一检测器的元件连线维数成正交。将检测器发出的信号加以组合，以确定物体的方向和大小。还可以如第一实施例中那样彼此不同地配置检测器元件，且信号的极性可以用来确定运动方向。在又一实施例中，检测器可以具有同样大小，但具有不同焦距的光学部件。
文档编号G08B13/19GK1739008SQ200380108910
公开日2006年2月22日 申请日期2003年11月20日 优先权日2003年1月21日
发明者埃里克·斯科特·米科 申请人:西荣科技有限公司