(57)【要約】【課題】  被監視空間内の存在および動作を感知するように構成された装置が提示される。【解決手段】  装置は、熱感知要素において受信されている熱エネルギの量に略比例するレベルに維持される直流出力を生成するように構成された第１の熱感知要素および第２の熱感知要素を備えたデュアル要素アセンブリを含む。レンズアレイ（または同等の光学素子）は要素に結合され、複数の光学的に定義された空間ゾーンからの入射熱エネルギを感知要素へと向ける複数のレンズを有する。電子回路は、デュアル要素アセンブリの結果的な信号と第１の熱感知要素および第２の熱感知要素のそれぞれの個別の出力信号とを読み取るように構成される。【選択図】図１
2017138305.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被監視空間内の存在および動作を感知するように構成された装置であって、前記装置は、
第１の極性を有する第１の端子と第２の極性を有する第２の端子とをさらに有する第１の熱感知要素と第２の熱感知要素とをさらに備えるデュアル要素アセンブリと、
１つまたは複数の熱感知要素に結合されたレンズアレイであって、前記レンズアレイは複数のレンズを備え、前記複数のレンズのそれぞれは、前記被監視空間内に位置する複数の光学的に定義された空間ゾーンのそれぞれのものからの入射熱エネルギを、前記第１および／または前記第２の熱感知要素へと向けるように構成される、レンズアレイと、
デュアル要素アセンブリと電気的に通信可能であり、前記デュアル要素アセンブリの結果的な信号と前記第１の熱感知要素および前記第２の熱感知要素のそれぞれの個別の出力信号とを読み取るように構成された電子回路と
を備え、
前記電子回路、前記第１の熱感知要素、および前記第２の熱感知要素は、それらの第１の端子または第２の端子を構成する接続ポイントにおいて電気的に接続される、装置。
【請求項２】
前記電子回路は、デジタルインターフェースをさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記電子回路は、割り込み端子をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記電子回路は、動作、存在ならびに／または温度レベルおよび／もしくはパターンを表す前記割り込み端子の信号に反応するように構成される、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記電子回路は、アナログ−デジタル変換器をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記第１の熱感知要素および前記第２の熱感知要素はそれぞれ、微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）赤外線センサ、サーモパイル、ボロメータおよび／または赤外線組込もしくは外付半導体からなる群のうちの１つをさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記レンズアレイは、交互に並ぶ前記入射熱エネルギに対して比較的高い出力信号の領域と前記入射熱エネルギに対して比較的低い出力信号の領域とを生成する、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記比較的低い出力信号の領域は、前記レンズの縁部または前記レンズアレイ内の前記レンズの間にある、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記比較的低い出力信号の領域は、前記被監視空間内の前記空間ゾーンの間の仮想的分割線に対応する、請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
前記レンズアレイの前記レンズは、フレネルレンズアレイ、フレネルゾーンアレイ、ホログラフィック光学要素、回折光学要素、屈折光学要素、二値光学要素、およびグリッドパターンからなる群から選択される、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記レンズは、前記レンズアレイ上に物理的に配置不能な光学パターンである、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記電子回路に結合されたコンピュータをベースとしたプロセッサと、前記プロセッサに結合されたコンピュータをベースとしたメモリ記憶デバイスとをさらに備え、
前記メモリ記憶デバイスは、前記プロセッサによって実行されたときに、前記１つまたは複数の熱感知デバイスから受信されたデータに基づいて、前記被監視空間内に存在するまたは前記被監視空間内を移動する生物体があるかを前記プロセッサに判定させる命令を記憶する、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記１つまたは複数の熱感知要素、前記レンズアレイ、前記プロセッサ、および前記メモリ記憶デバイスは、単一のチップレベルのパッケージに収容される、請求項８に記載の装置。
【請求項１４】
前記レンズアレイの第１のレンズは、前記被監視空間内の前記物理ゾーンのうちの対応するものからの入射熱エネルギを、前記熱感知要素のうちの第１のものおよび前記熱感知デバイスのうちの第２のものへと向けるように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
前記レンズアレイの第１のレンズは、前記被監視空間内の前記物理ゾーンのうちの対応する第１のものからの前記入射熱エネルギを、前記熱感知要素へと向けるが前記第２の熱感知要素へは向けないように構成され、前記レンズアレイの第２のレンズは、前記被監視空間内の前記物理ゾーンのうちの対応する第２のものからの前記入射熱エネルギを、前記第２の熱感知要素へと向けるが前記第１の熱感知要素へは向けないように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
前記１つまたは複数の熱感知要素は、４μｍから２０μｍの間の波長を有する放射を感知可能である、請求項１に記載の装置。
【請求項１７】
全体的な到来する熱信号強度を評価することによって、前記被監視空間全体にわたって温度値を判定するように適合される、請求項１に記載の装置。
【請求項１８】
前記第１および前記第２の熱感知要素はそれぞれ、前記熱感知要素において受信されている熱エネルギの量に略比例するレベルに維持される直流出力を生成するように構成される、請求項１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる２０１３年４月２２日出願の「ＴＨＥＲＭＡＬ  ＳＥＮＳＯＲ  ＭＯＤＵＬＥ  ＷＩＴＨ  ＬＥＮＳ  ＡＲＲＡＹ」と題された同時継続の米国特許出願第１３／８６７，３５６号の一部継続出願であり、その利益を主張する。
【０００２】
本出願は、レンズアレイを備えた熱センサモジュールに関し、より詳細には、レンズアレイを通過する入射熱エネルギに基づいて直流（ＤＣ）出力を生成する熱センサモジュールに関する。
【背景技術】
【０００３】
動作検出器は、移動物体、特に人を検出するデバイスである。動作検出器はしばしば、自動的にタスクを行うまたはエリア内の動作をユーザに警告するシステムのコンポーネントとして統合される。動作検出器は、セキュリティシステム、自動化された照明制御システム、住宅制御システムおよび他のシステムの重要部を形成することができる。
【０００４】
動作検出器は、通常、室内の人の動きを検出するために焦電性素材を採用している。もし（人の身体などの熱源から）到来する熱放射が変化した場合、焦電性素材は信号を生み出す。数学的には、焦電性検出器は、到来する熱束の時間導関数に従う電気信号を生み出す。従って、人が検出器の視界（ＦＯＶ）に入ってくるまたは出ていくと、熱束は変化し、それぞれの信号が生み出される。信号の高さは、熱源の温度およびいわゆる視界の充填率に依存する。
【０００５】
熱源の温度がより高く、熱源が検出器のＦＯＶをより多く充填するほど、結果的な信号は高くなる。この信号は、熱束の変化の後、限定的な時間の間だけしか存在せず、従って、熱束が一定のままである場合、信号が生み出されることはない。よって、じっとしている人またはセンサエリアを出た人などの動きのない暖かい物体の存在または不在を検出することはできない。
【０００６】
２つの異なるように配置された熱ＤＣセンサの使用が、例えば、デュアルサーモパイルを使用して周囲温度勾配に関連した誤差を最小化するための赤外線温度計を対象とした、Ｊｕｎｋｅｒｔらに特許が与えられた米国特許第４，７２２，６１２号によって説明されており、そこでは、第２のサーモパイルは補正要素として使用される。場合によっては、第２の要素は、メインセンサの熱ドリフトを熱的におよび電気的に補正するために使用され、よって、補正デバイスは、典型的には、到来する放射から遮蔽され、周囲温度補正だけを提供する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
サーモパイルをベースとした流量計において、２つの同一のセンサがローカルなヒータからの熱に、ヒータの両側において晒され得、センサ−ヒータ−センサの組合せにわたる気体の流れが熱の流れに影響し得、出力を与え得るが、固有熱ドリフトは補正されている。同様に、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）を使用する発熱デバイス（pyro device）は、ＤＣドリフトを防止するために同様の構成を使用してよいが、各発熱デバイスは、通常、例えばセンサの前方のレンズ配列によって異なる時間において異なる光によって照らされて、ＡＣ信号を生成するがＤＣ信号を抑制する。典型的な実施態様において、本明細書において開示される技術は、上述の欠陥のうちの１つまたは複数に対処する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施形態は、デュアル要素熱赤外線動作および存在検出器を提供する。簡単に説明すると、本発明は、被監視空間内の存在および動作を感知するように構成された装置を対象とする。装置は、熱感知要素において受信されている熱エネルギの量に略比例するレベルに維持される直流出力を生成するように構成された第１の熱感知要素および第２の熱感知要素を備えたデュアル要素アセンブリを含む。レンズアレイは熱感知要素に結合され、複数の光学的に定義された空間ゾーンからの入射熱エネルギを熱感知要素へと向ける複数のレンズを有する。電子回路は、デュアル要素アセンブリの結果的な信号と第１の熱感知要素および第２の熱感知要素のそれぞれの個別の出力信号とを読み取るように構成される。
【０００９】
本発明の他のシステム、方法、および特徴は、以降の図面および詳細な説明を分析することによって、当業者には明らかであり、または明らかになるであろう。全てのそのような追加的システム、方法、および特徴は、この説明に含まれ、本発明の範囲内にあり、添付の特許請求の範囲によって保護されると意図される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】例示的な検出器の概略的な断面側面図である。
【図２】図１の検出器の部分的な上面図である。
【図３】図１の検出器を実装するために使用されるコンピュータシステムの例示的な電気的レイアウトを図示する概略図である。
【図４】空間を監視するために配置された図１の検出器を図示する概略的な上面図である。
【図５】実質的に動きのない人が存在する図４の被監視空間の側面図である。
【図６】検出器が、被監視空間内の人の存在を同定することができる、例示的なプロセスのフローチャートである。
【図７】検出器が、被監視空間内の人の近似的位置を同定することができる、例示的なプロセスのフローチャートである。
【図８】被監視空間を通って移動する人を図示した、図４の被監視空間の側面図である。
【図９】検出器が、図８の人が移動していることを同定することができる、例示的なプロセスのフローチャートである。
【図１０】被監視空間内の動作を感知するように適合された図１の検出器の１つの特定の実施態様の概略的な表現である。
【図１１】検出器の例を図示した概略図である。
【図１２】概略的な光学素子および電子素子を備えた簡略化されたデュアル要素焦電性検出器を図示する概略図である。
【図１３】動作および存在の両方の検出を達成するための逆極性直列回路における直流（ＤＣ）熱センサの実施形態の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、被監視空間内の生物体（例えば人間）の存在、位置、動作および／または方向を検出するように構成された例示的な検出器１００の概略的な断面側面図である。概して、「被監視空間」という言葉は、検出器１００が配置され、検出器１００が潜在的に生物体を検出することができる物理的エリア（例えば、部屋、廊下、屋外エリアなど）を指す。
【００１２】
検出器１００は、１つまたは複数の熱感知デバイス（例えば、サーモパイル）を備えたセンサモジュール１０２と、少なくとも部分的にセンサモジュール１０２を覆うレンズアレイ１０４とを有する。レンズアレイ１０４は複数のレンズを有し、そのそれぞれは、被監視空間からの入射熱エネルギを、センサモジュール１０２の少なくとも一部へと向けるように配置される。いくつかの実施態様において、各個別のレンズは、被監視空間内の複数の異なる物理ゾーンのうちの１つからの入射熱エネルギを、センサモジュール１０２へと向ける。
【００１３】
図のように、レンズアレイは検出器１００に直接取り付け可能であるが、検出器から距離を空けて搭載されてもよい。
【００１４】
各熱感知デバイスは、概して、その熱感知デバイスにおいて受信されている熱エネルギの量に略比例する直流（ＤＣ）出力を生成するように動作可能である。熱感知デバイスに供給されている熱エネルギの量が概して一定のままである限り、その熱感知デバイスによって生成されるＤＣ出力は概して一定のままである。熱感知デバイスに供給されている熱エネルギの量が増加すると、概して、結果としてその感知デバイスによって生成されているＤＣ出力は比例して増加する。同じように、熱感知デバイスに供給されている熱エネルギの量が減少すると、結果としてその感知デバイスによって生成されているＤＣ出力は比例して減少するであろう。
【００１５】
熱感知デバイスからのＤＣ出力は、ＤＣ電圧またはＤＣ電流のどちらかであってよい。
【００１６】
いくつかの実施態様において、熱センサモジュール１０２は、ただ１つの熱感知デバイス（例えば、１つのサーモパイル）を有する。概して、サーモパイルは、熱エネルギを電気エネルギに変換する電子デバイスである。それは、概して、通常は直列に、またはより希には並列に電気的に接続されて単一の直流（ＤＣ）出力を生成するいくつかのサーモカップルからなる。
【００１７】
いくつかの実施態様において、熱センサモジュール１０２は、複数の熱感知デバイス（例えば、複数のサーモパイル）を有する。いくつかの実施態様において、センサモジュール１０２内の全ての熱感知デバイスは電気的に接続されて、センサモジュール１０２から単一のＤＣ出力信号を生成する。いくつかの実施態様において、熱感知デバイスは、センサモジュール１０２から複数の異なるＤＣ出力信号を生成するように構成される。
【００１８】
例示された実施態様において、センサモジュール１０２は、基板または筐体１１０内に埋め込まれ、レンズアレイ１０４は、基板１１０の頂上部でセンサモジュール１０２の上方に支持される。
【００１９】
レンズアレイ１０４は、種々の可能な構成を有することができる。例えば、レンズアレイは、フレネルまたは他のレンズ、フレネルゾーン、ゾーンプレート、ホログラフィック光学要素、回折光学要素、屈折光学要素、二値光学要素、およびこれらの任意の組合せ、または複数のレンズを含む任意の他の配列を含むことができる。
【００２０】
図２は、図１の検出器１００の部分的な上面図である。例示された図は、検出器のレンズアレイ１０４の１つの例示的な実施態様を図示する。レンズアレイのタスクは、被監視空間を異なる区域へと分割することである。この区分けは、ある区域からの放射のみをモジュール１０２内のある熱感知デバイスへと向ける光学要素をレンズアレイ上に有することで達成される。これらの光学要素は、図２に例示された図に示されるように別々の物理的領域に一致してよいが、ホログラフィック光学要素を使用する場合などにあり得るように、レンズアレイ表面上に分散も可能である。
【００２１】
各光学要素は、典型的には、被監視空間を区域に分割するだけでなく、その区域から入射する放射を特定の熱感知デバイス上に束ねることも行う。もし人が区域を通って移動する場合、それぞれの熱感知デバイスによって生み出される信号は、始まりは低く、区域の中央にいる人に対して最大に達する。人がさらに移動すると、信号は再び小さくなる。従って、複数のゾーンを通って移動する人は、完全に区域内にいるときに信号が最大になり、区域の間の境界にいるときに信号が最小になるような変化する出力パターンを生み出すであろう。
【００２２】
被監視空間区域の総数は、モジュール１０２内の熱感知デバイスの数の２倍のレンズアレイの光学領域の数に等しいかそれよりも少なくてよい。
【００２３】
一実施形態において、レンズアレイ１０４は、交互に並ぶ比較的透過率の高い領域と比較的透過率の低い領域とを有する。概して、比較的透過率の高い領域は、対象となる波長の入射熱エネルギのうち比較的多くの部分がセンサモジュール１０２へ通過することを許容し、その一方で、比較的透過率の低い領域は、対象となる波長の熱エネルギのうち比較的少ない部分がセンサモジュール１０２へ通過することを許容する。さらなる実施形態において、図２に例示されるように、各レンズ２１４の中央部分２１６は、感知デバイスからの比較的高い出力信号を生成する領域を形成し、各レンズ２１４の周辺部分および隣り合うレンズ２１４の間の空間は、比較的低い出力信号の領域を形成する。
【００２４】
交互に並ぶ比較的高い出力信号の領域および比較的低い出力信号の領域は、動作検出を容易にすることを助ける。なぜなら、人が被監視空間を通って、例えば、レンズアレイ１０４の比較的高い出力信号領域に対応する空間からレンズアレイ１０４の比較的低い出力信号領域に移動すると、レンズアレイ１０４の下の熱センサモジュール１０２に達するその人からの熱エネルギの部分が変化するからである。事実上、レンズアレイは、人間の一定の熱エネルギを得て、それを変調して感知デバイスにおいて交流信号を形成する。
【００２５】
概して、「対象となる波長」という言葉は、熱感知デバイスが反応を示す波長（または波長帯）（すなわち、熱感知デバイスからのＤＣ出力に影響を与え得る波長である限りどのような波長でもよい）を指す。典型的な実施態様において、対象となる波長は、生物体（例えば、人間）によって発せられる熱エネルギに対応する波長である。いくつかの実施態様において、対象となる波長は、４μｍから２０μｍの間である。
【００２６】
再び図１を参照すると、例示された検出器１００は、コンピュータをベースとしたプロセッサ、コンピュータをベースとしたメモリ記憶デバイス、および／または本明細書において説明される機能性のうちの１つまたは複数を行うおよび／または支援する他の回路を、様々な実施態様において形成し得る集積回路１０６を有する。電気導体（例えば、基板１１０の上面および／または下面に沿って延びる配線（trace）、基板を貫通して延びるビア１０８、半田バンプ１１２など）は、検出器の電気コンポーネントを接続するために、および検出器を外部コンポーネントに接続するために設けられる。
【００２７】
図３は、図１の検出器１００の例示的な電気的レイアウトを図示する概略図である。
【００２８】
例示的なレイアウトは、プロセッサ３０２、記憶デバイス３０４、上述の機能性の少なくとも一部を規定するソフトウェア３０８が内部に記憶されたメモリ３０６、入力および出力（Ｉ／Ｏ）デバイス３１０（または周辺機器）、センサモジュール１０２、および検出器１００のサブコンポーネントにわたる通信を可能にするローカルバスまたはローカルインターフェース３１２を図示する。
【００２９】
ローカルインターフェース３１２は、例えば、１つまたは複数のバスまたは他の有線もしくは無線接続であってよい。ローカルインターフェース３１２は、通信を可能にするためにコントローラ、バッファ（キャッシュ）、ドライバ、リピータ、およびレシーバなどの追加的要素を有してよいが、それらは簡略化のために省略されている。さらに、ローカルインターフェース３１２は、前述のサブコンポーネント間での適切な通信を可能にするためにアドレス、コントロール、および／またはデータ接続を含んでよい。
【００３０】
プロセッサ３０２は、メモリ３０６内に記憶されたソフトウェアなどのソフトウェアを実行するためのハードウェアデバイスである。プロセッサ３０２は、任意の特注のまたは市販のシングルコアまたはマルチコアプロセッサ、中央処理ユニット（ＣＰＵ）、検出器１００に関連付けられたいくつかのプロセッサのうちの補助的なプロセッサ、半導体をベースとした（マイクロチップまたはチップセットの形態の）マイクロプロセッサ、マクロプロセッサ、またはソフトウェア命令を実行するための概して任意のデバイスであってよい。プロセッサ３０２は、例えば、図１の集積回路１０６内に統合可能である。
【００３１】
メモリ３０６は、揮発性メモリ要素（例えば、ランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、ＳＤＲＡＭなどのＲＡＭ））および／または不揮発性メモリ要素（例えば、ＲＯＭ、ハードドライブ、テープ、ＣＤＲＯＭなど）のうちの任意のものまたはその組合せを含むことができる。さらには、メモリ３０６は、電子的、磁気的、光学的および／または他のタイプの記憶媒体を内蔵してよい。メモリ３０６は、様々なコンポーネントが互いから隔てられて位置しているがプロセッサ３０２によってアクセス可能であるような、分散アーキテクチャを有することができることに留意されたい。メモリ３０６は、例えば、図１の集積回路１０６内に統合可能である。
【００３２】
概して、ソフトウェア３０８は、プロセッサ３０２によって実行されたときに、本明細書において開示される検出器の機能性のうちの１つまたは複数をプロセッサ３０２に行わせる命令を含む。メモリ３０６内のソフトウェア３０８は、１つまたは複数の別個のプログラムを含んでよく、そのそれぞれは、実行可能な命令の順序付けられたリストを含む。メモリ３０６は、オペレーティングシステム（ＯＳ）３１８を含んでよい。オペレーティングシステムは、検出器１００内でのプログラムの実行を制御するように動作可能でよく、スケジューリング、入力−出力制御、ファイルおよびデータ管理、メモリ管理、通信制御、および関連するサービスを提供してよい。
【００３３】
Ｉ／Ｏデバイス３１０は、収集されたデータまたは命令を様々な周辺コンポーネントに出力することを可能にするために外部デバイスへのインターフェースを含んでよい。Ｉ／Ｏデバイス３１０は、検出器１００へのソフトウェアなどのアップロードを容易にもし得る。
【００３４】
センサモジュール１０２は、例えば、赤外線センサまたは熱エネルギに反応を示す任意の種類のセンサでよい。センサモジュール１０２は、単一要素センサまたは２つ以上のセンサ要素を含むセンサアレイを含んでよい。センサアレイは、複数のセンサ要素を単一の筐体内に含んでよく、または複数の筐体を含み、各筐体が２つ以上のセンサ要素を含んでもよい。センサモジュール１０２は、赤外線放射だけを検出するように構成されてよく、またはより広い帯域を受信するように調整されてもよい。センサモジュール１０２は、電圧調整コンポーネントおよびノイズ減少コンポーネントをさらに含んでよい。センサモジュール１０２は、感知パラメータ、例えば、周囲温度および感知された物体の温度をローカルインターフェース３１２を介してプロセッサ３０２に伝達してよい。同様に、アレイセンサについては、センサモジュール１０２は、各個別のアレイ要素に対するパラメータを伝達してよく、または個別のアレイセンサ要素の全てから照合され、導出されたパラメータを送信してもよい。センサモジュール１０２は、例えばアナログフォーマットとデジタルデジタルフォーマットとの間で信号を変換するためのアナログ−デジタル変換器を含んでよい。加えて、センサモジュール１０２は、例えば始動時およびパラメータの変化の検出時に、または定期的なパラメータレポートを送信することによって、自律的に情報を伝達するように構成されてよい。センサモジュール１０２は、例えばプロセッサ３０２によって照会されたときまたはポーリングされたときに、パラメータ情報を伝達するように構成されてよい。
【００３５】
記憶デバイス３０４は、任意のタイプのメモリ記憶デバイスであってよい。概して、記憶デバイス３０４は、検出器１００が本明細書において開示される機能性のうちの１つまたは複数を行うことを補助する任意のデータを記憶するように動作可能である。記憶デバイス３０４は、図１の集積回路１０６内に統合されてよい。
【００３６】
検出器１００が稼働中であるとき、プロセッサ３０２は、メモリ３０６内に記憶されたソフトウェア３０８を実行し、メモリ３０６および記憶デバイス３０４との間でデータを通信し、および、概して、検出器１００の稼働を制御する。いくつかの実施形態において、例示的な実施形態の要素のうちの１つまたは複数は、存在しなくてよいことに留意されたい。加えて、いくつかの実施態様において、例示的な実施形態の要素のうちの１つまたは複数は、検出器１００の外部に配置されてよい。
【００３７】
図４は、被監視空間内の人の存在、動作、位置および／または方向について空間３２０を監視するために配置された検出器１００を図示する概略的な上面図である。
【００３８】
例示された実施態様において、レンズアレイ１０４は、被監視空間３２０内にセンサモジュール１０２を複数回撮像する。レンズアレイ１０４の各レンズは、被監視空間内の複数の異なるゾーンのそれぞれのものからの入射熱エネルギを熱センサモジュール１０２へと向けるように配置される。従って、レンズアレイ１０４は、被監視空間を複数の異なるゾーンに仮想的に分割する。例示された例において、異なるゾーン３２２ａ、３２２ｂ、３２２ｃおよび３２２ｄは、検出器１００から被監視空間内に延びる破線によって仮想的に境界を定められている。
【００３９】
例示された例における各ゾーン３２２ａ、３２２ｂ、３２２ｃおよび３２２ｄは、略くさび形状または三角錐形状であり、検出器１００に端を発し、検出器１００から被監視空間３２０へと広がっている。いくつかの実施態様において、各ゾーンは、被監視空間の床から被監視空間の天井まで延在することになる。さらには、ゾーンは、部屋を通って歩く人が、２つ以上のゾーンを横切るように配置されている。典型的な実施態様において、センサのレンズアレイの各レンズは、例示されたゾーン３２２ａ、３２２ｂ、３２２ｃおよび３２２ｄのうちの対応する１つ（または複数）からの入射熱エネルギを、検出器のセンサモジュール１０２の少なくとも一部へと向けるように構成されることになる。
【００４０】
様々な実施態様において、検出器１００は、センサモジュール１０２において受信された熱エネルギに基づいて、被監視空間内に人が存在するかどうかを判定することが可能である。いくつかの実施態様において、検出器１００は、センサモジュール１０２において受信された熱エネルギに基づいて、１つまたは複数のゾーン３２２ａ、３２２ｂ、３２２ｃおよび３２２ｄのうちのどのゾーンに人が位置するかを判定することが可能である。いくつかの実施態様において、検出器１００は、センサモジュール１０２において受信された熱エネルギに基づいて、被監視空間内で人が移動しているかどうかを判定することが可能である。いくつかの実施態様において、検出器１００は、センサモジュール１０２において受信された熱エネルギに基づいて、被監視空間内で人が移動している方向を判定することが可能である。これらの機能性（すなわち、存在検出、位置、動作検出および方向検出）のそれぞれの例は、本明細書において説明される。
【００４１】
図５は、図４の被監視空間３２０内においてコンピュータワークステーション４２６に座っている人４２４を図示した側面図である。例示された例において、人４２４は、ほとんど完全にゾーン３２２ｂ内で着座しており、コンピュータワークステーション４２６における作業に関連する比較的小さな動きを除いて、人４２４は、実質的に静止したままであると期待できる。
【００４２】
例示された構成において、検出器１００は、人４２４およびワークステーション４２６が位置している部屋の壁に搭載されている。本明細書において論じられるように、いくつかの実施態様において、検出器１００は、人４２４の存在を検出することができ、いくつかの実施態様において、検出器１００は、被監視空間３２０内での人４２４の近似的位置を検出することができる。ワークステーション４２６にいる人４２４は、ある量の特定の波長の熱エネルギを被監視空間内に発している（すなわち放射している）。概して、被監視空間内の他のアイテム（例えば、コンピュータなど）もまた、被監視空間内に熱エネルギを放射しているであろう。
【００４３】
図６は、検出器１００が、被監視空間３２０内に図５の人が存在していることを同定することができる、例示的なプロセスのフローチャートである。
【００４４】
例示された方法によると、入射熱エネルギ（人４２４からの熱エネルギと被監視空間３２０内の他のアイテムからの熱エネルギとを含む）は部屋を通って進み、検出器１００のレンズアレイ１０４に到達する（工程５３０）。
【００４５】
レンズアレイ１０４は、入射熱エネルギの一部分を、熱センサモジュール１０２の少なくとも一部へと向ける（工程５３２）。
【００４６】
それに応じて、熱センサモジュール１０２は、熱センサモジュール１０２に向けられた入射熱エネルギの部分に略比例するＤＣ出力を生成する（工程５３４）。熱センサモジュールに受信されている熱エネルギが一定のままである限り、ＤＣ出力は実質的に一定のままである。従って、被監視空間３２０内で人４２４が実質的にじっとしている限り、ＤＣ出力は実質的に一定のままになることになり、被監視空間３２０内に他の著しい熱的な変化はない。
【００４７】
プロセッサ３０２は、（工程５３６において）熱センサモジュール１０２からのＤＣ出力が被監視空間３２０内に人が存在していることを示すかどうかを検討する。この判定は、例えば、ＤＣ出力を閾値と比較することによって遂行されてよい。もしそうである場合、プロセッサは、（工程５３８において）その判定の適切な指標を提供する。この指標は、例えば、被監視空間の様々な環境的態様を制御する（例えば、被監視空間３２０において照明を点灯する）ために使用されてよい。
【００４８】
もしプロセッサが（工程５３６において）ゾーン３２２ｂに関連付けられた１つまたは複数の熱感知デバイスからのＤＣ出力は被監視空間３２０内に人が存在していることを示さないと判定した場合、それは監視を継続する。
【００４９】
いくつかの実施態様において、検出器１００は、被監視空間３２０内の人４２４の近似的位置を判定することが可能である。より詳細には、それらの実施態様において、検出器１００は、人４２４が主に被監視空間３２０のゾーン３２２ｂ内に存在することを判定することが可能であり得る。この情報によって、プロセッサ３０２は、関連する様々な機能性を制御する（例えば、被監視空間の特定のゾーンにある照明を制御する）ことが可能であり得る。
【００５０】
図７は、検出器１００が、図５の人４２４が被監視空間３２０内のどのゾーンに存在するかを同定することができる、例示的なプロセスのフローチャートである。
【００５１】
例示された方法によると、入射熱エネルギ（人４２４からの熱エネルギと被監視空間３２０内の他のアイテムからの熱エネルギとを含む）は部屋を通って進み、検出器１００のレンズアレイ１０４に到達する（工程６３０）。
【００５２】
レンズアレイ１０４は、入射熱エネルギの一部分を、熱センサモジュール１０２の少なくとも一部へと向ける（工程６３２）。より詳細には、人４２４が位置するゾーン３２２ｂに対応するアレイのレンズのうちの１つまたは複数は、そのゾーン３２２ｂからの入射熱エネルギの大部分を、熱センサモジュール１０２の特定の部分へと（例えば、ゾーン３２２ｂに論理的に関連付けられた１つまたは複数の特定の熱感知デバイスへと）向ける。
【００５３】
工程６３２において、ゾーン３２２ｂに論理的に関連付けられた１つまたは複数の熱感知デバイスは、（工程６３４において）それらの熱感知デバイスに向けられた入射熱エネルギの部分に略比例するＤＣ出力を生成する。それらの熱感知デバイスに受信されている熱エネルギが一定のままである限り、それらの感知デバイスからのＤＣ出力は実質的に一定のままである。従って、被監視空間３２０のゾーン３２２ｂ内で人４２４が実質的にじっとしている限り、ＤＣ出力は実質的に一定のままになり、ゾーン３２２ｂ内に他の著しい熱的な変化はない。
【００５４】
プロセッサ３０２は、（工程６３６において）ゾーン３２２ｂに関連付けられた１つまたは複数の熱感知デバイスからのＤＣ出力がゾーン３２２ｂ内に人が存在していることを示すかどうかを検討する。この判定は、例えば、ＤＣ出力を閾値と比較することによって遂行されてよい。もしそうである場合、プロセッサは、（工程６３８において）その判定の適切な指標を提供する。この指標は、例えば、ゾーン３２２ｂの様々な環境的態様を制御する（例えば、ゾーン３２２ｂにおいて照明を点灯する）ために使用されてよい。
【００５５】
もしプロセッサが（工程６３６において）ゾーン３２２ｂに関連付けられた１つまたは複数の熱感知デバイスからのＤＣ出力はゾーン３２２ｂ内に人が存在していることを示さないと判定した場合、それは監視を継続する。
【００５６】
いくつかの実施態様において、図１の検出器１００は、被監視空間（例えば、３２０）全体にわたって、生物体（例えば、人）による動作を検出するように構成される。
【００５７】
図８は、図５においてはコンピュータワークステーション４２６に座っていたが、立ち上がってゾーン３２２ｂからゾーン３２２ｃへと歩行した人４２４を図示した側面図である。検出器１００は、人４２４が歩行している部屋の壁に搭載されている。
【００５８】
本明細書において論じられるように、いくつかの実施態様において、検出器１００は、被監視空間３２０（図４、８）全体にわたって人の動作を検出することができるように構成される。人４２４は、ある量の特定の波長の熱エネルギを被監視空間内に発している（すなわち放射している）。概して、被監視空間内の他のアイテム（例えば、コンピュータなど）もまた、被監視空間内に熱エネルギを放射しているであろう。
【００５９】
図９は、検出器１００が、被監視空間３２０（図４、８）を通って図８の人が移動していることを同定することができる、例示的なプロセスのフローチャートである。ブロック９３０に示されるように、入射熱エネルギは検出器１００に到達する。ブロック５３２に図示されるように、検出器レンズアレイは、入射熱エネルギを熱センサモジュールへと向ける。ブロック５３４に示されるように、熱センサモジュールは、入射熱エネルギに略比例するＤＣ出力を生成する。もし（決定ブロック５３６によって示されるように）被監視空間３２０（図４、８）内に人４２４が存在することが検出された場合、ブロック５３６に示されるように、人が存在するという指標が提供される。もし被監視空間３２０（図４、８）内に人４２４が存在することが検出されない場合、プロセスは被監視空間３２０（図４、８）の監視を、人４２４が存在するまで継続する。
【００６０】
上に論じたように、図５を参照すると、人がゾーン３２２ｂ内で実質的に動いておらず、コンピュータワークステーション４２６に座っているとき、レンズアレイ１０４は、実質的に一定の量の熱エネルギを熱センサモジュール１０２の様々な部分に向ける。人がゾーン３２２ｂから３２２ｃへ（さらにそれを超えて）移動すると、熱センサモジュール１０２の様々な部分に供給されている熱エネルギプロファイルは変化する。これは、レンズアレイ１０４に起因する交互に並ぶ比較的高い出力信号の領域と比較的低い出力信号の領域とによるものである。
【００６１】
より詳細には、人が、ゾーン３２２ｂ（これはレンズアレイの第１の高出力信号領域に対応してよい）からゾーン３２２ｃ（これはレンズアレイの第２の高出力信号領域に対応してよい）へ移動すると、人は、レンズアレイの低出力信号領域に対応するエリアを通過する。この領域は、図８においてゾーン３２２ｂとゾーン３２２ｃとの間の縦方向の破線によって表現される。人が、レンズアレイの低出力信号領域に対応するエリアを通って歩行すると、熱センサモジュールの様々な部分に供給されている熱プロファイルは変化する。
【００６２】
典型的な実施態様において、この変化はプロセッサ３０２によって検出可能であり、プロセッサ３０２は適切な出力を生成することができる。図１０は、被監視空間（例えば、３２０）内の動作を感知するように適合された図１の検出器１００の１つの特定の実施態様を図示する概略的な表現である。
【００６３】
図１０の検出器１００は、２つの熱感知デバイス４２５ａ、４２５ｂを備えたセンサモジュール１０２を有する。例示された検出器１００のレンズアレイは、被監視空間３２０を６つの別々のゾーンに分割し、そのそれぞれは、例示された例において「Ａ」または「Ｂ」として符号が付されている。図８の例において、ゾーン３２２ｂは「Ａ」ゾーンとみなされてよく、その一方で、ゾーン３２２ｃは「Ｂ」ゾーンとみなされてよい。
【００６４】
例示された例において「Ａ」と符号が付されたゾーンは、熱感知デバイス４２５ａに対応し、その一方で、例示された例において「Ｂ」と符号が付されたゾーンは、熱感知デバイス４２５ｂに対応する。換言すれば、例示された検出器１００のレンズアレイ（図１０においては図示されない）は、「Ａ」と符号が付されたゾーンからの入射熱エネルギを熱感知デバイス４２５ａへと向け、例示された検出器１００のレンズアレイは、「Ｂ」と符号が付されたゾーンからの入射熱エネルギを熱感知デバイス４２５ｂへと向ける。
【００６５】
熱感知デバイス４２５ａおよび４２５ｂの出力端子は、図示されるように、任意選択的な出力デバイス４２６ａおよび４２６ｂに接続される。出力デバイス４２６ａおよび４２６ｂは、増幅器または任意のタイプの電気的連結器でよい。各出力デバイス４２６ａ、４２６ｂは、熱感知デバイスのうちの対応するものにおいて受信された熱エネルギに比例するＤＣ出力（例示された例においてＡDCおよびＢDCと符号が付されている）を生成する。
【００６６】
各出力デバイス４２６ａ、４２６ｂは、図示されるように、微分器４２８に接続される。典型的な実施態様において、微分器４２８は、ＤＣ出力（ＡDCおよびＢDC）に基づいて、ＤＣ出力（ＡDCおよびＢDC）間の差の変化率を表現する出力信号を生成するように構成された回路を備える。例示された例において、微分器４２８の出力信号は、「ｄ（Ａ−Ｂ）／ｄｔ」と符号が付されている。
【００６７】
典型的な実施態様において、出力デバイス４２６ａ、４２６ｂの出力端子および微分器４２８の出力端子はプロセッサ（例えば、３０２）に接続され、プロセッサは、図１の集積回路１０６の一部であってよく、または検出器１００の完全な外部にあってもよい。
【００６８】
マルチゾーン光学要素（例えば、図１のレンズアレイ１０４）をＤＣベースの熱検出器（例えば、図１にあるような、１つまたは複数の熱感知デバイスを備えた熱センサ１０２）に追加することは、１つのゾーンから次のゾーンへの生物体の動きに対して信号変化が記録可能であるという利点を提供することを理解されたい。
【００６９】
概して、稼働中に、熱感知デバイス４２５ａのＤＣ出力は、人が被監視空間３２０（図８）内の「Ａ」ゾーンのうちの１つに入ると増加し、人がその「Ａ」ゾーンから外に移動すると減少するであろう。同じように、熱感知デバイス４２５ｂのＤＣ出力は、人が被監視空間３２０（図８）内の「Ｂ」ゾーンのうちの１つに入ると増加し、人が被監視空間３２０（図８）内の「Ｂ」ゾーンのうちの１つから外に移動すると減少するであろう。それ故、人が「Ａ」ゾーンから隣接する「Ｂ」ゾーンに移動すると、熱感知デバイス４２５ａのＤＣ出力は減少し、同時に熱感知デバイス４２５ｂのＤＣ出力は増加する。典型的な実施態様において、微分器４２８は、比較的基礎的なアナログまたはデジタル回路を使用して、大きく比較的判別しやすいこの種のイベントから時間導関数信号を生成する。
【００７０】
注目すべきは、稼働中に、たとえ人がじっとしていても、例示された検出器１００はＤＣ出力を生み出すことである。この信号は、生物体の存在を検出するために使用可能であり、光学ゾーンがどのように配置されているかに応じて、特には熱センサ１０２に対しての近似的な人の位置に関する追加的情報も提供し得る。
【００７１】
いくつかの実施態様において、被監視空間全体にわたって生物体の動作を検出することに加えて、検出器１００は、生物体の動作の方向を判定することが可能である。このことに関して、動作がひとたび検出された場合、レンズアレイ１０４から熱センサモジュール１０２に供給されている熱エネルギの変化プロファイルに基づいて、複数の異なる熱感知デバイス（または熱感知デバイスのグループ）のそれぞれにおいてどのように熱エネルギプロファイルが変化しているかを正確に分析することによって、動作の方向が判定されてよい。例えば、「Ａ」ゾーン信号の変化が「Ｂ」ゾーン信号よりも前に起こる場合、または微分された信号の極性がポジティブである場合、動作は一方の方向へのものであり、その一方で、「Ｂ」信号が「Ａ」信号よりも前に起こる場合、または微分された信号がネガティブである場合、動作は逆方向へのものである。
【００７２】
いくつかの実施態様において、検出器１００の処理機能性は、マイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）を用いたデジタルドメインにおいて行われる。図１１は、この例を図示した概略図であり、そこでは、検出器１００は４つの熱感知デバイス４２５ａ〜４２５ｄを含む。マルチプレクサおよびアナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換器１１５０は、熱感知デバイス４２５ａ〜４２５ｄの出力をデジタルドメイン内に転送し、それらを、例示された例においてはＩ２Ｃバスである適切なインターフェース１１５２を介してマイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）１１５４に送信する。ＭＣＵは、センサ自体の外部にあってよく、検出器１００のホストとなる他の機器（例えば、ＴＶ、コンピュータ、モバイルデバイス、家庭用品）の一部であってよい。例示された実施態様において、ソフトウェアアプリケーション自体は、典型的には、ＭＣＵ内にあり、ソフトウェアコードによって規定される。
【００７３】
本発明のいくつかの実施形態が説明された。しかし、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく様々な修正がなされてよいことは理解されよう。
【００７４】
例えば、コンピュータをベースとしたプロセッサ、コンピュータをベースとしたメモリおよび／または本明細書において開示される検出器の機能性を援助する任意の他の電気回路は、検出器自体の外部に配置されてよい。
【００７５】
本明細書は多くの実施態様の詳細を提供する。しかしながら、これらは本開示の範囲または特許請求され得るものに対する制限と解釈されるべきではない。その代わりに、それらは、本開示の特定の実施態様または実施形態に特有の特徴の説明である。別個の実施態様の文脈において説明されるある特徴は、単一の実施態様において組み合わせて実施可能である。その一方で、単一の実施態様の文脈において説明される様々な特徴は、異なる複数の実施態様において、または特徴の任意の適切な副組合せにおいて実施可能である。さらには、特徴は、ある組合せにおいて作用するものとして説明され得るが、これらの特徴のうちの１つまたは複数のものは、場合によっては組合せから省略可能である。
【００７６】
同様に、動作は、本明細書において特定の順序で起こるものとして描写されている。しかしながら、これは、望ましい結果を達成するために、これらの動作が、図示されている順序または連続的な順序で行われること、または全ての動作が実際に行われることが必要であるものと理解されるべきではない。ある場合には、マルチタスクおよび並行処理が実施されてよく、望ましいことがある。加えて、本明細書において開示されるプロセスおよび機能性のいくつかの工程は、全体的に省略されてよい。
【００７７】
さらには、本明細書において説明された実施態様の様々なシステムコンポーネントの分離は、全ての実施態様でこのような分離を必要とするものと理解されるべきではなく、説明されたコンポーネントおよびシステムは、概して、単一の製品に統合可能であり、または複数の製品にパッケージング可能であることを理解されたい。
【００７８】
コンポーネントおよびサブコンポーネントの物理的寸法および相対的配列は、大きく変更可能である。レンズアレイの設計は、大きく変更可能である。
【００７９】
プロセッサは、それが熱感知デバイスから受信した情報に基づいて、全てのゾーンにわたる平均温度の測定、個別のゾーン束の平均温度の測定を提供することを含む追加的機能性を提供するように適合可能である。プロセッサは、室温制御、過熱制御のための温度調節器を制御するように適合可能である。検出器１００は、火災検出システムに統合可能である。伝送窓が気体の吸収波長（例えば、ＣＯ２では４．２６μｍ）に調整される事例では、気体検出も可能である。
【００８０】
図１２は、概略的な光学素子および電子素子を備えた簡略化されたデュアル要素焦電性ＡＣ検出器１２００を図示した概略図である。簡略化のために、上記の実施形態のいくつかの焦電性検出器は、２つの検出器要素１２２１、１２２２としてモデル化され得ており、それらは逆極性で直列に接続されている。ゾーン光学素子１２１０は、複数の視界（ＦＯＶ）ゾーン内に２つの要素１２２１、１２２２を交互に撮像する。ＦＯＶにおいて移動する人は、両方の要素１２２１、１２２２に交互に信号を生み出す。
【００８１】
既に指摘したように、基本的には、光学素子１２１０がセンサ要素のうちの１つまたは複数に十分な振幅変位を供給する場合、単一の要素１２２１もまた、動作を検出することができる。このアプローチは、初めて市場に登場したときの初期の焦電性動作検出器において使用されていた。デュアル要素アプローチの利点は、両方の要素１２２１、１２２２に同時に見られる信号の除去（熱信号のコモンモード除去）である。複数のＦＯＶ要素に見られる信号は、典型的には、雲が移動している明るい空または開いた窓などの大きな熱源からのものである。また、検出器の温度が熱源に起因して変化している場合、結果的な信号は減衰され得、そのため動作イベントを始動させ得ない。結果として、最新の焦電性検出器は、典型的には、動作信号を検出するために少なくとも２つの要素を使用する。
【００８２】
焦電性検出器は変化する信号だけに反応するという事実は、静的な熱源からの信号は検出器の時定数によってフェードアウトし、従って、読み出し電子素子入力の入力レンジに関する問題を招くことはないことを意味する。しかしながら、この振る舞いは、検出器を静的な熱源に対して本質的に反応しないようにすることにもなり得るため、移動していない物体は検出されない。焦電性検出器はしばしば、オフィスなどの部屋に対する「占有」センサとして使用されるが、実際には、それらが「占有」信号を始動するのは、室内で物理的動作があったときだけである。
【００８３】
図１３は、動作および存在の両方の検出を達成するための逆極性直列回路におけるＤＣ熱センサを有する直流（ＤＣ）熱動作および存在検出器１３００の実施形態の概略図である。検出器１３００は、焦電性検出器の既に提示された実施形態を改良し、真の動作および存在検出器になるようにそれらを拡張する。検出器１３００に対するこの実施形態の目的は、スマートホームおよび／またはオフィスならびにスマート照明システムの最近の需要に対処すると同時に、最新式の微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）および超小型電子技術の概念および関連するパッケージング概念を採用することである。
【００８４】
概して、検出器１３００は、ＡＣ検出器１２００（図１２）と同様であり、交流（ＡＣ）応答焦電性素材１２２１、１２２２がＤＣ熱感知要素１３２１、１３２２、例えばＭＥＭＳサーモパイル、で置き換えられている。概略は、図１３に図示される。
【００８５】
ＡＣ検出器１２００（図１２）とは異なり、検出器１３００の感知要素１３２１、１３２２（ＡおよびＢ）は、入射放射の絶対レベルを感知可能であり、このレベルに応じてＤＣ信号を生み出す。そのような感知要素１３２１、１３２２は、典型的には、体温計または耳式体温計におけるような温度の遠隔測定のために既に採用されているが、（移動していない）人体によって発せられる熱放射を感知することによって存在検出器としても機能することができる。
【００８６】
以前の実施形態は感知要素１３２１、１３２２を動作検出器として採用していたが、それらは古典的な発熱検出器（pyro-Detector）と同等のレベルでは動作しない場合がある。さらに、感知要素１３２１、１３２２によって提供され、存在検出を行うために使用される追加的ＤＣコンポーネントは、大きな熱源または周囲温度スイングによる熱サージのどちらかに起因する熱過渡の際に、関連する増幅器またはアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器１２３０（図１２）の入力段階のオーバーフローにつながることがある。
【００８７】
図１２のＡＣ検出器１２００は、第１の要素１２２１のポジティブ端子から第１のリード線１２３１を介して第１の信号を差動増幅器１２３０へと提供し、第２の要素１２２２のポジティブ端子から第２のリード線１２３２を介して第２の信号を差動増幅器１２３０へと提供する。同じように、図１３の検出器１３００は、第１の感知要素１３２１のポジティブ端子から第１のリード線１３３１を介して第１の信号を電子回路１３３０へと提供し、第２の感知要素１３２２のポジティブ端子から第２のリード線１３３２を介して第２の信号を電子回路１３３０へと提供する。代替的な実施形態において、第１および第２の感知デバイス１３３１、１３３２の端子の極性は逆であってよい。
【００８８】
図１２のＡＣ検出器１２２０における入力段階オーバーフローを克服するために、検出器１３００は、第１の感知要素１３２１および第２の感知要素１３２２を逆極性で直列に配置し、第１の感知要素１３２１および第２の感知要素１３２２のそれぞれのネガティブ端子から電子回路１３３０への中央リード線１３３３を設けている。従って、電子回路１３３０、例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）またはフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）は、デュアル要素アセンブリの結果的な信号または第１の感知要素１３２１および第２の感知要素１３２２のそれぞれからの出力信号のどちらかを個別に読み取ってよい。
【００８９】
電子回路１３３０は、デュアル感知要素１３２１、１３２２を含むアセンブリの真の差動出力を読み取るように構成されてよい。この構成において、検出器１３００は、動作信号を焦電性ＡＣ検出器１２００（図１２）と同じやり方で捕捉してよい。検出器１３００のデュアル要素配列の出力信号は、デュアル感知要素１３２１、１３２２によって生み出された信号の差を含む。デュアル感知要素１３２１および１３２２の両方が同一の熱流を検出した場合、出力はゼロである、マルチゾーン光学素子１３１０は、焦電性ＡＣ検出器１２００（図１２）の光学素子１２１０と同じようにＦＯＶを区分けし、ゾーンパターンを通過する移動物体を感知要素１３２１および１３２２で二者択一的に撮像する。これにより、出力信号は、ＤＣオフセットがなく、例えば、電子回路１３３０によって、信号限界を超える（例えば、回路への過負荷）恐れもなく、より大きなレベルへと増幅され得る。
【００９０】
加えて、電子回路１３３０は、第１の感知要素１３２１だけ、または第２の感知要素１３２２だけを読み取り、次いで入射放射の真のＤＣレベルを判定するように構成されてよい。この設定は、既に説明した実施形態と同様であるが、検出器１３００の光学素子１３１０は、第１の感知要素１３２１だけまたは第２の感知要素１３２２だけに二者択一的に焦点を合わせる一方で、以前の実施形態においては、光学素子は、同一のセンサ要素に到来する信号を変調するように設計されてよいことに違いがある。
【００９１】
ＡＣ焦電性検出器１２００は、概して、切替えユニットまたはアラームシステムにおいて動作を感知するように構成される。機能は素材およびアセンブリによってほとんど決定される。発熱素材（Pyro-material）の出力信号は比較的大きく、そのため、数十年もの間入手可能であった単純な読み出し回路が、動作感知始動信号を提供するタスクを行うことができるであろう。
【００９２】
検出器１３００を採用すると、ごく最近になって入手可能となった、よりいっそう洗練された電子素子が必要となる。感知要素１３２１、１３２２の信号レベルは、ＡＣ検出器１２００の焦電性センサ１２２１、１２２２の信号レベルよりも小さい。例えば、より新しい世代の電子素子を用いると、１００ｎＶレンジの信号レベル差をＡＣ検出器１２００の場合と等しい信号対雑音比で解像することが可能となる。ＤＣ検出器の典型的なフルレンジダイナミックレンジは、５０ｍＶレンジ＋／−５である。感知要素１３２１、１３２２のＤＣオフセットは、到来する放射レベルの良好な解像度およびダイナミックレンジを達成することを殊に困難にしている。上に説明したハードウェアをベースとした電子回路１３３０は、動作検出モードの検出器１３００に対するＤＣ値を抑制し、同時に存在検出および／または遠隔温度測定のための到来する熱放射のＤＣレベルの測定を可能にするように構成されてよい。
【００９３】
ＤＣ熱動作および存在検出器１３００の焦電性検出器１２００（図２）に優る利点には、より小さなサイズ、組み立ての容易さ、改良された機能性がある。サイズに関しては、ＭＥＭＳをベースとした熱検出器（サーモパイルまたはボロメータ）は、焦電性結晶よりもいっそう小型化可能である。例えば、焦電性結晶は、移動する人を検出するために必要とされる低動作周波数への十分な感度を得るために、概して、より大きなサイズ（典型的な感知可能面積＞１ｍｍ２）を有する。熱ＤＣセンサは、本来この低周波数能力を、サイズに関わらず有している。
【００９４】
組み立ての容易さに関しては、熱ＭＥＭＳ感知要素１３２１、１３２２は、シリコン処理（ＣＭＯＳ）ウエハ製造によって製造され得る。デバイスは、小さなダイの形態で製造され、シリコンウエハから切り出され得る。これらのダイは、ＡＳＩＣダイなどの読み出しおよび処理電子素子回路１３３０とともに、標準的なパッケージング技術を用いて、焦電性素材（例えば、ＰＺＴまたはＬｉＴａ）を使用するセンサよりも容易にパッケージング可能である。このことは、量産規模の拡大を可能にする。
【００９５】
機能性に関しては、ＡＣ検出器１２００は単純な動作検出に限定されているので、ＤＣ検出器１３００は、ＡＣ検出器１２００よりも大きな機能性を有する。到来する熱放射のＤＣコンポーネントを評価することによって、ＤＣ検出器１３００は、静止した人の存在検出または遠隔温度感知を追加的に行い得る。
【００９６】
ＤＣ検出器１３００は、例えば、３μｍから２０μｍの間の波長帯（またはその一部）の放射を感知可能であるように構成されてよいが、その範囲に限定されるわけではない。感知要素１３２１、１３２２は、例えば、ＭＥＭＳ赤外線センサ、サーモパイル、ボロメータ、および／または赤外線組込もしくは外付半導体であってよいが、それらに限定されるわけではない。
【００９７】
光学素子１３１０は、マルチレンズアレイ（研磨または成型されたレンズ）、成型されたフレネルレンズアレイ、またはマルチレンズおよびフレネルレンズアレイの組合せによって提供される赤外線透過マルチゾーン光学素子であってよい。検出器１３００のＩＲ光学素子１３１０内またはＩＲ光学素子１３１０上の適切なパターンは、感知要素１３２１、１３２２のマルチゾーン画像を提供可能な光学窓内または光学窓上のフレネルレンズアレイ、フレネルゾーンアレイ、ホログラフィック光学要素（ＨＯＥ）、回折光学要素、二値光学要素、または任意の回折、屈折、ホログラフィックパターンのうちの１つまたはそれらの組合せを表現してよい。
【００９８】
マルチゾーン光学素子１３１０は、例えば、物体空間、二者択一的な撮像およびブロック領域内へのセンサ（アレイ）の複数の画像として構成されてよく、および／またはゾーンの形態は任意である。例えば、光学素子１３１０は、チェッカーボード状のパターンを有してよいが、ゾーニングはリングパターンを有することによって達成されてもよい。光学素子１３１０のためのパターンはこれらの例のいかなるものにも制限されない。
【００９９】
電子回路１３３０は、１つまたは複数アプリケーションを規定して場合により割り込み線１３４０において割り込み信号を提供し得るソフトウェアライブラリ要素を含んでよい。電子回路１３３０は、ＦＯＶ内の人の動作に典型的なある高さおよび周波数のピークパターンを探すように構成されてよい。同様に、電子回路１３３０は、人、例えば静止した人の存在を示すＤＣ信号パターンを探すように構成されてよい。電子回路１３３０は、動作中のゾーン変化パターンを評価し、動きの方向を判定してよい。多要素センサ、例えば、クワッドセンサは、２つの方向または角度に動作ベクトルを提供することができるので有利であり得る。電子回路１３３０は、数ある機能の中でも、ＦＯＶの全てのゾーンにわたる平均温度を測定し、個別のゾーン束の平均温度を測定し、室温の温度調節制御を提供し、過熱制御を提供し、および／または火災検出を提供し得る。光学素子１３１０および／または感知要素１３２１、１３２２が、気体の吸収波長、例えば、数ある中でも４．２６μｍのＣＯ２の吸収波長、に調整された場合、検出器１３００は気体の存在も検出し得る。
【０１００】
検出器１３００の用途としては、例えば、数ある中でも、照明の切替えおよび制御、侵入者警報、ディスプレイの切替えおよび制御（例えば、テレビ、コンピュータ、およびモバイルデバイス）、家庭用品、家庭電化製品、自動車用途、スマートホーム用途、またはジェスチャ認識があり得るが、それらに限定されるものではない。
【図１】
2017138305.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【外国語明細書】
2017138305000001.pdf