DE19628049C2 - Vorrichtung zur Erfassung der Position eines menschlichen Körpers unter Verwendung eines Infrarotstrahlsensors - Google Patents
Vorrichtung zur Erfassung der Position eines menschlichen Körpers unter Verwendung eines InfrarotstrahlsensorsInfo
- Publication number
- DE19628049C2 DE19628049C2 DE19628049A DE19628049A DE19628049C2 DE 19628049 C2 DE19628049 C2 DE 19628049C2 DE 19628049 A DE19628049 A DE 19628049A DE 19628049 A DE19628049 A DE 19628049A DE 19628049 C2 DE19628049 C2 DE 19628049C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- infrared
- infrared ray
- human body
- measuring device
- sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 9
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 8
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 9
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 2
- -1 LiTaO 3 Substances 0.000 description 1
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
- G08B13/00—Burglar, theft or intruder alarms
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
- G08B13/00—Burglar, theft or intruder alarms
- G08B13/18—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength
- G08B13/189—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems
- G08B13/19—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems using infrared-radiation detection systems
- G08B13/193—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems using infrared-radiation detection systems using focusing means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P13/00—Indicating or recording presence, absence, or direction, of movement
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P13/00—Indicating or recording presence, absence, or direction, of movement
- G01P13/02—Indicating direction only, e.g. by weather vane
- G01P13/04—Indicating positive or negative direction of a linear movement or clockwise or anti-clockwise direction of a rotational movement
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
- G01S3/78—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using electromagnetic waves other than radio waves
- G01S3/782—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S250/00—Radiant energy
- Y10S250/01—Passive intrusion detectors
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Burglar Alarm Systems (AREA)
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur
Erfassung der Position eines menschlichen Körpers unter
Verwendung eines Infrarotstrahlsensors, welche den Ort und
die Bewegungsrichtung einer vorhandenen Person erfassen kann,
sowie das Vorhandensein eines menschlichen Körpers und das
Ausmaß der Aktivität.
Bekanntlich werden Infrarotsensoren in pyroelektrische
Infrarotsensoren und quantenmechanische Sensoren unterteilt.
Obwohl die pyroelektrischen Sensoren eine geringere
Meßempfindlichkeit aufweisen, im Vergleich zu
quantenmechanischen Sensoren, sind ihre Herstellungskosten
gering, und ist ihre Herstellung einfach, da sie kein
Kühlsystem erfordern und daher bei Zimmertemperatur betrieben
werden können. Daher werden die pyroelektrischen Sensoren
immer stärker bei Verbrechensbekämpfungs- und
Schadensfallverhinderungsvorrichtungen sowie bei
Klimaanlagensystemen eingesetzt. Wenn eine pyroelektrische
Substanz, welche bei einem derartigem Meßgerät vorgesehen
ist, einen Infrarotstrahl empfängt, der von einer Wärmequelle
wie etwa einem menschlichen Körper ausgesandt wird, so ergibt
sich eine Änderung der Temperatur der pyroelektrischen
Substanz, wodurch ein Fluß eines pyroelektrischen Stroms
entsprechend der hiermit verbundenen Änderung der
Polarisation der pyroelektrischen Substanz hervorgerufen und
hierdurch die Wärmequelle erfaßt wird. In den vergangenen
Jahren wurden PbTiO3, ein Keramikwerkstoff wie etwa PZT,
LiTaO3, Polyvinylidenfluoridpolymer und dergleichen als
pyroelektrische Materialien verwendet, und ebenfalls wurde
ein Dünnfilm aus einer ferroelektrischen Substanz eingesetzt.
Aus der US 5,309,159 A sind ein Verfahren und ein System zur
Abtastung einer Szene für den Zweck bekannt, mehrere sich
bewegende Gegenstände zu klassifizieren, die sich in der
Szene befinden, und zwischen denen eine mittlere Entfernung
vorhanden ist, wobei eine Abtastung der Szene durchgeführt
wird, und während der Abtastung mehrere Erfassungen zumindest
eines Abschnitts der Szene mit einer solchen Rate
durchgeführt werden, daß die von den sich bewegenden
Gegenständen zwischen Erfassungsvorgängen zugelegte
Entfernung klein in bezug auf die mittlere Entfernung ist,
und schließlich aus den mehreren Erfassungsvorgängen
zweidimensionale Bewegungsinformation für zumindest einige
der sich bewegenden Gegenstände berechnet wird.
Hierbei wird ein Sensorsystem, welches als
Infrarotsensorsystem ausgebildet sein kann, durch einen
Motor, beispielsweise einen Schrittmotor so bewegt, daß über
ein optisches System, welches typischerweise zumindest eine
Linse enthält, ein interessierender Bereich abgetastet wird,
der in mehrere Abtastbereiche unterteilt ist. Die einzelnen
Messungen in einem Abtastbereich sind typischerweise Bilder,
welche zusammen mit dem Zeitpunkt der Messung in einem
Prozessor gespeichert und dort verarbeitet werden; hierdurch
werden zweidimensionale Ortskoordinaten eines Gegenstands
ermittelt.
Die US 4,767,937 A beschreibt ein Abtastsensorsystem, welches
mit einem sogenannten Detektor-Array einen beobachteten
Bereich abtastet, wobei der Detektor-Array mehrere
Infrarotdetektorelemente aufweist, die voneinander
beabstandet in dem Array angeordnet sind. Das System führt
mit getrennten Detektorelementen Abtastungen getrennter
Abschnitte des interessierenden Bereichs mit niedriger
Abtastrate durch, und schaltet dann schnell auf die Abtastung
eines unterschiedlichen Abschnitts des interessierenden
Bereiches um, wodurch eine hohe Bildrate trotz einer
niedrigen Zielerfassungsabtastrate erzielt wird, um so die
erforderliche Gesamtabtastrate zu verringern, die
erforderlichen Verarbeitungsschaltungen einfacher
auszubilden, und die Anzahl erforderlicher Verbindungen
zwischen dem Array in der Brennebene und kardanisch
aufgehängten Verarbeitungsschaltungen zu verringern.
Das Abtastsystem weist eine kardanisch aufgehängte
Sensoreinheit auf, die mit einem optischen System versehen
ist, welches einen Abschnitt des interessierenden Bereichs
auf eine Brennebene projiziert, in welcher sich ein Array aus
Infrarotdetektorelementen und zugehörige
Verarbeitungsschaltungen befinden. Die Ausgänge der
Detektorelemente des Arrays sind über Multiplexerschaltungen
und Verbindungskabel an eine Verarbeitungsschaltung
angeschlossen, die in der beweglichen Sensoreinheit
angebracht und daher ebenfalls kardanisch aufgehängt ist. Die
Signale der Detektorelemente werden analog-digital gewandelt
und an eine außerhalb der kardanischen Aufhängung angeordnete
Verarbeitungsschaltung geschickt, die einen digitalen
Signalprozessor und zusätzliche Datenverarbeitungsschaltungen
zur Untersuchung von Informationen aufweisen kann, die von
der Sensoreinheit festgestellt werden.
Aus der DE 42 15 183 A1 ist ein Infrarot-Bewegungsmelder mit
einem vor einem Infrarotsensor montierten Linsenschirm
bekannt, dessen Linsen jeweils einen Überwachungsbereich
erfassen, und die Strahlung einer sich im Überwachungsbereich
befindlichen Infrarotstrahlungsquelle auf den Infrarotsensor
fokussieren, wobei die sich im mittleren Bereich des
Linsenschirms befindlichen Linsen die einfallende Strahlung
im direkten Strahlengang dem Infrarotsensor zuleiten, während
zur Erfassung zeitlich einfallender Randstrahlen zumindest
ein Reflektor vorgesehen ist. Um Lücken im Erfassungsbereich
durch auf die Rückseite des Reflektors fallende Strahlen zu
vermeiden, und um die Anzahl der Überwachungsbereiche zu
erhöhen, beispielsweise um auch hinter dem Sensor liegende
Strahlungsquellen zu erfassen, ist im Strahlengang vor dem
Sensor ein Strahlteiler mit wenigstens einem
schräggestellten, planparallelen Strahlteilerelement
angeordnet, dessen Transmissionsgrad größer oder gleich dem
Reflexionsgrad ist, wobei die Transmissionsstrahlung aus dem
mittleren Bereich des Linsenschirms im direkten Strahlengang
auf den Sensor fällt, und die Reflexionsstrahlung aus dem
Bereich der seitlich einfallenden Randstrahlung auf den
Sensor umgelenkt wird.
Der Linsenschirm ist bogenförmig ausgebildet, und weist
zahlreiche auf seiner Oberfläche verteilt angeordnete
Einzellinsen auf, die je einen Überwachungsbereich erfassen;
die Einzellinsen können als Fresnellinsen oder als konvexe
Linsen ausgebildet sein.
Die DE 40 36 342 C1 beschreibt ein passives Infrarot-
Überwachungssystem mit mehreren Infrarotdetektoren, die in
einer Säule voneinander beabstandet übereinander angeordnet
sind, und deren Empfangsbereiche eine zu überwachende Strecke
lückenlos erfassen. Dabei betrachten mindestens zwei
Infrarotdetektoren mindestens einen Abschnitt der zu
überwachenden Strecke aus unterschiedlichen Winkeln.
Ein Infrarotdetektor weist einen konkaven, infrarotes Licht
reflektierenden Spiegel auf, auf dessen optischer Achse ein
Detektorelement angeordnet ist, das mit einem
pyroelektrischen Doppelkristall versehen ist, wobei beide
Kristallteile geringfügig neben der optischen Achse
angeordnet sind. Hierdurch sehen beide Kristallhälften in
unterschiedliche Richtungen, die etwas von der optischen
Achse abweichen und zu dieser symmetrisch sind.
Die Signale eines Detektorelementes werden in einem
Verstärker verstärkt und einer Kompensationsschaltung
zugeführt, wodurch eine Unabhängigkeit des Signalpegels von
der Bewegungsgeschwindigkeit des zu erfassenden Gegenstands
erzielt wird. Das aufbereitete Detektorsignal wird einem
Multiplexer einer Auswerteschaltung zugeführt, in einem
Analog-Digital-Wandler digitalisiert und in einen Rechner
eingegeben, der die aus den unterschiedlichen Detektoren
eingehenden Signale verwertet und so verknüpft, daß der
Streckenabschnitt angegeben werden kann, in welchen ein sich
interessierender Gegenstand eingedrungen ist.
Die folgende Beschreibung betrifft einen konventionellen
Infrarotsensor, der anhand der Zeichnungen erläutert wird.
Fig. 1 ist eine Schnittansicht des Aufbaus eines
konventionellen Infrarotsensors, und Fig. 2 zeigt ein
Diagramm der Temperatur-Polarisationseigenschaften einer
üblichen ferroelektrischen Substanz. Fig. 3 ist ein
Äquivalenzschaltbild des konventionellen Infrarotsensors.
Das konventionelle Infrarotmeßgerät weist, wie in Fig. 1
gezeigt, einen pyroelektrischen oder ferroelektrischen Chip 1
auf, der ein Infrarotstrahlmeßelement darstellt und in der
Luft angebracht ist, gehaltert durch eine Halterung 2, und
ist mit einem Gatewiderstand 4 und einem Feldeffekttransistor
5 versehen, die auf einem Schaltungssubstrat 3 unter dem
pyroelektrischen Chip 1 angebracht sind, einem über dem
pyroelektrischen Chip 1 vorgesehenen Filter 6, und einem
Metallgehäuse 7 zur Ausbildung einer abgedichteten Anordnung.
Wenn die Temperatur der ferroelektrischen Substanz des
Infrarotmeßgeräts ansteigt, erhöht sich die Polarisation des
Infrarotmeßgeräts, wie aus Fig. 2 hervorgeht. Die
Polarisation des pyroelektrischen Meßgeräts erreicht den Wert
P1 bei der Temperatur T1, und proportional zur Polarisation
werden Dipole erzeugt, die positive und negative Ladungen
aufweisen. Wenn an diesem Punkt die Temperatur auf einen Wert
T2 ansteigt, wird die Polarisation des pyroelektrischen
Meßgeräts auf P2 verringert, und die Anzahl der Dipole um P2
verringert, wodurch negative und positive Ladungen
entsprechend der Anzahl an Dipolen, nämlich P1 - P2 (ΔP:
Dekrement (schrittweise Verringerung) der Polarisation) durch
eine Metalleitung fließen. Diese negativen und positiven
Ladungen bilden einen Fluß eines pyroelektrischen Stroms, und
das Meßgerät erfaßt empfindlich Temperaturen anhand der
Änderung des Flusses des pyroelektrischen Stroms.
Wie aus Fig. 3 hervorgeht, wird dann, wenn die Temperatur
von T1 auf T2 ansteigt, die Polarisation des pyroelektrischen
oder ferroelektrischen Chips 1 von P1 auf P2 verringert, was
die Anzahl an Dipolen verringert, sowie die Erzeugung
positiver und negativer Ladungen infolge der Abnahme der
Dipole.
Der pyroelektrische Strom wird in einen Impedanzwert durch
den Gatewiderstand 4 umgewandelt, und an das Gate des FET 5
angelegt, und der FET 5 reagiert hierauf empfindlich zur
Erzeugung eines Sensormeßsignals.
Ein derartiger konventioneller Infrarotsensor kann das
Vorhandensein eines menschlichen Körpers und das Ausmaß der
Aktivität erfassen, kann jedoch nicht den Ort und die
Bewegungsrichtung oder die Entfernung zwischen dem
menschlichen Körper und dem Sensor erfassen.
Weiterhin gibt es ein Verfahren zur Erfassung von
Infrarotstrahlen, bei welchem mehrere Sensoren vorgesehen
werden, jedoch ist hierzu eine große Anzahl an Sensoren
erforderlich, und daher sind die Herstellungskosten hoch.
Die vorliegende Erfindung wurde zur Lösung der beim Stand der
Technik auftretenden Probleme entwickelt, um eine Vorrichtung
zur Erfassung der Position eines menschlichen Körpers unter
Verwendung eines Infrarotsensors zur Verfügung zu stellen,
welches nicht nur das Vorhandensein eines menschlichen
Körpers und das Ausmaß der Aktivität erfassen kann, sondern
auch den Ort und die Bewegungsrichtung einer vorhandenen
Person. Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den im
Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst; vorteilhaft
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
angegeben.
Daher erfaßt die Vorrichtung zur Erfassung der Position
eines menschlichen Körpers unter Verwendung eines
Infrarotsensors gemäß der vorliegenden Erfindung das
Vorhandensein des menschlichen Körpers durch eine
Richtungsverschiebungsvorrichtung, welche einen von dem
menschlichen Körper ausgesandten Infrarotstrahl nach oben,
unten, rechts und links abtastet, und darüber hinaus das
Vorhandensein und die Aktivität des menschlichen Körpers
durch den Verschiebungswinkel des Abtastvorgangs feststellt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch
dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus
welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:
Fig. 1 den Aufbau eines konventionellen
Infrarotsensors;
Fig. 2 ein Diagramm der Abhängigkeit des Ausmaßes der
Polarisation von der Temperatur bei einem
üblichen Infrarotsensor;
Fig. 3 ein Äquivalenzschaltbild eines konventionellen
Infrarotsensors;
Fig. 4 den Aufbau eines Geräts zur Erfassung der
Position eines menschlichen Körpers unter
Verwendung eines Infrarotsensors gemäß der
vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen
Gerätes; und
Fig. 6 ein Diagramm zur Erläuterung der Bestimmung
der Position eines menschlichen Körpers gemäß
der Erfindung.
Wie aus den Fig. 4 und 5 hervorgeht, weist das Gerät gemäß
der Erfindung ein Lichtfokussierungsteil 10 zum Sammeln eines
von einem menschlichen Körper ausgesandten Infrarotstrahls
(IR) auf; ein Führungsteil 11, welches ein zylindrisches
Metall- oder Kunststoffteil aufweist, das innen mit Metall
beschichtet ist, um selektiv einen Infrarotstrahl von einer
bestimmten Position unter den in dem Lichtfokussierungsteil
10 gesammelten Infrarotstrahlen abzuteilen und durchzulassen;
ein Infrarotstrahlmeßteil (eine Thermodetektorvorrichtung)
12, welches ein Thermosäulensensor oder ein pyroelektrischer
Infrarotsensor ist, zur Erfassung des Infrarotstrahls IR
durch das Führungsteil 11; eine
Richtungsverschiebungsvorrichtung 13 zur Verschiebung der
Meßrichtung des Infrarotstrahlmeßteils 12 nach oben, unten,
rechts und links; einen Treiber 14 zum Liefern von Energie
zum Antrieb der Richtungsverschiebungsvorrichtung; ein
Verstärkungsteil 15 zum Verstärken des pyroelektrischen
Stroms, der in dem Infrarotstrahlmeßteil 12 erzeugt wird;
eine Schaltungsvorrichtung 17, welche eine A/D-
Wandlervorrichtung 16 zur Umwandlung eines analogen Signals
des Verstärkungsteils 15 in ein Logiksignal (Digitalsignal)
darstellt; und ein Bestimmungsteil 20 zur Bestimmung der
Position und der Verschiebungsrichtung des menschlichen
Körpers, unter Verwendung eines in der Schaltungsanordnung
erzeugten Meßsignals und eines Treiberzeitpunkts der
Richtungsverschiebungsvorrichtung.
Die Richtungsverschiebungsvorrichtung 13 weist ein Fern/Nah-
Verschiebungsteil 19 zur Änderung der Meßbereiche innerhalb
der Bereiche für große Entfernung, mittlere Entfernung und
kurze Entfernung durch Verschiebung der Meßrichtung des
Infrarotmeßteils 12 nach oben und unten auf, und ein
Rechts/Links-Antriebsteil 19 zur Änderung des Meßbereiches
durch Verschiebung der Meßrichtung des Infrarotmeßteils 12
von rechts nach links, und arbeitet daher so, daß jede
Abtastlinie von rechts nach links abgetastet wird, innerhalb
des Bereiches für große Entfernungen, mittlere Entfernungen
und kurze Entfernungen.
Nachstehend wird der Betrieb der wie voranstehend geschildert
aufgebauten Vorrichtung zur Messung der Position eines
menschlichen Körpers unter Verwendung eines Infrarotsensors
gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Wie aus den Fig. 4 und 6 hervorgeht, wird ein von dem
menschlichen Körper ausgesandter Infrarotstrahl auf dem
Lichtfokussierungsteil 10 gesammelt, und auf das
Infrarotstrahlmeßteil 12 fokussiert, welches den
Infrarotstrahlmeßsensor aufweist. Da das zylindrische oder
rechteckige Führungsteil 11 zwischen dem
Lichtfokussierungsteil 10 und dem Infrarotstrahlmeßteil 12 in
derselben Richtung angebracht ist wie das
Infrarotstrahlmeßteil 12, wird nicht jeder Infrarotstrahl,
der durch das Lichtfokussierungsteil 10 gesammelt wird, auf
das Infrarotstrahlmeßteil 12 einfallen; nur ein solcher
Infrarotstrahl, der in der Richtung einfällt, in welcher das
Führungsteil 11 und das Infrarotstrahlmeßteil 12 auf einer
Linie liegen, fällt auf das Infrarotstrahlmeßteil 12 über das
Führungsteil 11 ein. Da das Infrarotstrahlmeßteil 12, welches
mit dem Führungsteil 11 und dem Infrarotstrahl-IR-Sensor
versehen ist, nach oben, unten, rechts und links durch das
Fern/Nah-Verschiebungsteil 18 und das Rechts/Links-
Verschiebungsteil 19 der Richtungsverschiebungsvorrichtung 13
abgetastet wird, wird hierbei die Position des menschlichen
Körpers unter Verwendung des Ausgangssignals des
Infrarotstrahlsensors des Infrarotstrahlmeßteils 12 bestimmt,
entsprechend dem von dem menschlichen Körper ausgesandeten
Infrarotstrahl, wobei die Abtastzeit dem Abtastdrehwinkel
nach rechts und links und dem dreistufigen Abtastvorgang
innerhalb der Bereiche für große Entfernungen, mittlere
Entfernungen und kurze Entfernungen entspricht. Hierbei liegt
der Bereich für kurze Entfernungen zwischen 1 m und 3 m, der
Bereich für mittlere Entfernungen zwischen 4 m und 5 m, und
der Bereich für große Entfernungen bei mehr als 6 m.
Wie aus Fig. 6 hervorgeht, erfolgt die Bestimmung des
Vorhandenseins des menschlichen Körpers entsprechend dem
nachstehend angegebenen Ausdruck:
In dem voranstehenden Ausdruck bezeichnet θ einen Winkel der
Abtastung durch das Führungsteil 11 und das
Infrarotstrahlmeßteil 12. T1 ist die Zeit zur Abtastung des
Winkels θ. Die Ausgabezeit des Infrarotstrahlsensors des
Infrarotstrahlmeßteils 12 infolge des Infrarotstrahls, der
von dem menschlichen Körper ausgesandt wird, ist der Punkt
t1, an welchem sich das Ausgangssignal von dem hohen Pegel
von 5 V Gleichspannung auf den niedrigen Pegel von 0 V
Gleichspannung ändert. Die Position des menschlichen Körpers
ist durch P bezeichnet.
Daher wird die Antriebszeit des Rechts/Links-Antriebsteils
19, welches das Ausgangssignal abtastet, das von dem A/D-
Wandlerteil 16 der Schaltungsanordnung 17 erzeugt wird, von
dem Führungsteil 11 und dem Infrarotstrahlmeßteil 12 in einem
vorbestimmten Winkel, an dem Bestimmungsteil 20 verarbeitet,
so daß die Position des menschlichen Körpers, die
Verschiebungsrichtung und die Aktivität entsprechend der
Positionsänderung des menschlichen Körpers exakt erfaßt
werden können.
Das Führungsteil 11 und das Infrarotstrahlmeßteil 12, welche
eine Abtastung von rechts nach links durchführen, führen
nunmehr eine zeilenweise Abtastung in den drei Stufen,
nämlich dem entfernten, mittleren und kurzen Bereich durch
das Fern/Nah-Verschiebungsteil 18 durch, und führen diese
dreistufige Zeilenabtastung innerhalb der Bereiche für große
Entfernungen, mittlere Entfernungen und kurze Entfernungen
wiederholt durch, und ebenfalls innerhalb des rechten, des
zentralen, und des linken Bereiches, obwohl die Position des
menschlichen Körpers bereits bestimmt wurde.
Der voranstehend geschilderte Infrarotsensor für den
menschlichen Körper kann nicht nur das Vorhandensein des
menschlichen Körpers erfassen, sondern auch dessen
Positionsverschiebungsrichtung und Aktivität. Da er die
Position des menschlichen Körpers durch das Führungsteil und
das Infrarotstrahlmeßteil bestimmt, ist die Erfindung so
genau, daß sie bei Klimaanlagen eingesetzt werden kann, und
daher die Verschiebungsrichtung oder die Stärke des
Luftstroms der Klimaanlage unter Verwendung der Information
über die Position und Aktivität des menschlichen Körpers
regeln kann, so daß sich Menschen wohl fühlen, und der
Energieverbrauch verringert wird.
Bei der Erfindung wird die Vorrichtung zur Erfassung der
Position eines menschlichen Körpers durch Verwendung des
Lichtfokussierungsteils, des Infrarotstrahlmeßteils, und der
Richtungsverschiebungsvorrichtung gebildet. Darüber hinaus
verwendet die Erfindung einen Einheitssensor als
Infrarotstrahlmeßteil sowie eine Lichtsammellinse als
Lichtfokussierungsteil, so daß ihr Aufbau äußerst einfach
ist, und sie daher kostengünstig hergestellt werden kann.
Darüber hinaus kann die Erfindung bei einer Vorrichtung
eingesetzt werden, welche die sichere Erfassung eines
menschlichen Körpers erfordert, beispielsweise bei der
Verbrechensbekämpfung, da gemäß der Erfindung die Position
und die Aktivität des menschlichen Körpers erfaßt werden
können.
Claims (6)
1. Vorrichtung zur Erfassung der Position eines
menschlichen Körpers unter Verwendung eines
Infrarotstrahlsensors, mit
einer Lichtfokussierungsvorrichtung (10) zum Sammeln eines Infrarotstrahls, der von dem menschlichen Körper ausgesandet wird;
einer Führungsvorrichtung (11) zum Führen nur eines Infrarotstrahls in vorbestimmter Richtung unter den Infrarotstrahlen, die von der Lichtfokussierungsvorrichtung (10) gesammelt werden;
einer Infrarotstrahlmeßvorrichtung (12) zur Erfassung des Infrarotstrahls, der von der Führungsvorrichtung (11) empfangen wird;
einer Richtungsverschiebungsvorrichtung (13) zur zeilenweisen Abtastung der Führungsvorrichtung (11) und der Meßrichtung der Infrarotstrahlmeßvorrichtung nach rechts, links, über große Entfernungen, mittlere Entfernungen und kurze Entfernungen;
einer Schaltungsanordnung (17) zum Verstärken des Ausgangssignals der Infrarotmeßvorrichtung, zu dessen A/D-Wandlung, und nachfolgenden Antrieb der Richtungsverschiebungsvorrichtung; und
einer Bestimmungsvorrichtung (20) zur Bestimmung der Position, der Bewegungsrichtung und der Aktivität eines menschlichen Körpers, unter Verwendung eines Ausgangssignals der Schaltungsanordnung (15, 16) und eines Antriebszeitpunkts der Richtungsverschiebungsvorrichtung.
einer Lichtfokussierungsvorrichtung (10) zum Sammeln eines Infrarotstrahls, der von dem menschlichen Körper ausgesandet wird;
einer Führungsvorrichtung (11) zum Führen nur eines Infrarotstrahls in vorbestimmter Richtung unter den Infrarotstrahlen, die von der Lichtfokussierungsvorrichtung (10) gesammelt werden;
einer Infrarotstrahlmeßvorrichtung (12) zur Erfassung des Infrarotstrahls, der von der Führungsvorrichtung (11) empfangen wird;
einer Richtungsverschiebungsvorrichtung (13) zur zeilenweisen Abtastung der Führungsvorrichtung (11) und der Meßrichtung der Infrarotstrahlmeßvorrichtung nach rechts, links, über große Entfernungen, mittlere Entfernungen und kurze Entfernungen;
einer Schaltungsanordnung (17) zum Verstärken des Ausgangssignals der Infrarotmeßvorrichtung, zu dessen A/D-Wandlung, und nachfolgenden Antrieb der Richtungsverschiebungsvorrichtung; und
einer Bestimmungsvorrichtung (20) zur Bestimmung der Position, der Bewegungsrichtung und der Aktivität eines menschlichen Körpers, unter Verwendung eines Ausgangssignals der Schaltungsanordnung (15, 16) und eines Antriebszeitpunkts der Richtungsverschiebungsvorrichtung.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Führungsvorrichtung (11) und die
Infrarotstrahlmeßvorrichtung (12) einstückig in einer
Richtung vorgesehen sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Führungsvorrichtung (11) nur den Infrarotstrahl
durchläßt, der in derselben vorbestimmten Richtung
einfällt, in welcher die Infrarotstrahlmeßvorrichtung
(12) arbeitet.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Lichtfokussierungsvorrichtung (10) eine Fresnellinse
verwendet, und daß die Infrarotstrahlmeßvorrichtung (12)
einen pyroelektrischen Infrarotstrahlsensor oder einen
Thermosäulensensor verwendet.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Richtungsverschiebungsvorrichtung (13) aufweist:
ein Fern/Nah-Verschiebungsteil (18), welches die Meßrichtungen der Führungsvorrichtung (11) und der Infrarotstrahlmeßvorrichtung (12) nach oben und unten verschiebt, und daher eine Abtastung innerhalb eines Bereiches für große Entfernungen, für mittlere Entfernungen und für kurze Entfernungen durchführt; und
ein Rechts/Links-Verschiebungsteil (19), welches die Abtastrichtungen der Führungsvorrichtung (11) und der Infrarotstrahlmeßvorrichtung (12) von rechts nach links abtastet.
ein Fern/Nah-Verschiebungsteil (18), welches die Meßrichtungen der Führungsvorrichtung (11) und der Infrarotstrahlmeßvorrichtung (12) nach oben und unten verschiebt, und daher eine Abtastung innerhalb eines Bereiches für große Entfernungen, für mittlere Entfernungen und für kurze Entfernungen durchführt; und
ein Rechts/Links-Verschiebungsteil (19), welches die Abtastrichtungen der Führungsvorrichtung (11) und der Infrarotstrahlmeßvorrichtung (12) von rechts nach links abtastet.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Schaltungsanordnung (17) aufweist:
ein Verstärkungsteil (15) zum Verstärken des Ausgangssignals der Infrarotstrahlmeßvorrichtung (12);
ein A/D-Wandlerteil (16) zur Umwandlung des Ausgangssignals des Verstärkungsteils (15) in ein Digitalsignal; und
ein Antriebsteil (14) zum Liefern von Energie an die Richtungsverschiebungsvorrichtung (13).
ein Verstärkungsteil (15) zum Verstärken des Ausgangssignals der Infrarotstrahlmeßvorrichtung (12);
ein A/D-Wandlerteil (16) zur Umwandlung des Ausgangssignals des Verstärkungsteils (15) in ein Digitalsignal; und
ein Antriebsteil (14) zum Liefern von Energie an die Richtungsverschiebungsvorrichtung (13).
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1019950020671A KR0166870B1 (ko) | 1995-07-13 | 1995-07-13 | 적외선 센서를 이용한 인체의 위치판별장치 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19628049A1 DE19628049A1 (de) | 1997-01-16 |
DE19628049C2 true DE19628049C2 (de) | 1999-06-17 |
Family
ID=19420574
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19628049A Expired - Fee Related DE19628049C2 (de) | 1995-07-13 | 1996-07-11 | Vorrichtung zur Erfassung der Position eines menschlichen Körpers unter Verwendung eines Infrarotstrahlsensors |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5742055A (de) |
JP (1) | JPH0933343A (de) |
KR (1) | KR0166870B1 (de) |
DE (1) | DE19628049C2 (de) |
GB (1) | GB2303700B (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102004011108A1 (de) * | 2004-03-08 | 2005-10-06 | Insta Elektro Gmbh | Bewegungsmelderanordnung |
Families Citing this family (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100372309B1 (ko) * | 1999-10-13 | 2003-02-17 | 최종주 | 인체부위의 이동거리 측정장치 및 방법 |
US6762679B1 (en) * | 2000-11-06 | 2004-07-13 | Trn Business Trust | Remote monitoring adapter for levelmeter |
EP1249690A1 (de) * | 2001-04-13 | 2002-10-16 | Francesco Porzio | Wärmemesser |
KR100490229B1 (ko) * | 2001-05-31 | 2005-05-17 | 손영석 | 방문자 위치감시 및 안전관리 시스템 |
KR20030018687A (ko) * | 2001-08-30 | 2003-03-06 | 박정훈 | 무인 원격감시 시스템용 지능형 인체감지 장치 |
US6736006B2 (en) * | 2001-12-31 | 2004-05-18 | Trn Business Trust | Level detector for a material in a container |
US7139411B2 (en) * | 2002-06-14 | 2006-11-21 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Pedestrian detection and tracking with night vision |
US20040093939A1 (en) * | 2002-11-14 | 2004-05-20 | Arias Herman Diaz | Non-contact level detector for fluids in a container |
US6938478B2 (en) * | 2002-11-14 | 2005-09-06 | Herman Diaz Arias | Impedance level meter for liquids in tanks |
US20050012477A1 (en) * | 2003-07-18 | 2005-01-20 | Piana Joseph M. | JBOX and safety zone PIR system |
US7145455B2 (en) * | 2004-08-18 | 2006-12-05 | Honeywell International, Inc. | MEMS based space safety infrared sensor apparatus and method |
US8098485B2 (en) * | 2007-07-03 | 2012-01-17 | 3M Innovative Properties Company | Wireless network sensors for detecting events occurring proximate the sensors |
US8013731B2 (en) * | 2007-07-03 | 2011-09-06 | 3M Innovative Properties Company | Apparatus and method for processing data collected via wireless network sensors |
US8026808B2 (en) * | 2007-07-03 | 2011-09-27 | 3M Innovative Properties Company | Display of information related to data collected via wireless network sensors |
US8035511B2 (en) * | 2007-07-03 | 2011-10-11 | 3M Innovative Properties Company | Methods for providing services and information based upon data collected via wireless network sensors |
US20090009339A1 (en) * | 2007-07-03 | 2009-01-08 | 3M Innovative Properties Company | Apparatus and method for locally processing data on wireless network sensors |
KR101947214B1 (ko) * | 2011-10-28 | 2019-02-12 | 브람세 인스텔링 부르 테크놀로지스크 온데르죄크(비토) 엔브이 | 감시 영역 내의 객체의 존재를 검출하는 적외선 존재 검출기 |
CN103247115A (zh) * | 2013-05-15 | 2013-08-14 | 苏州卫生职业技术学院 | 一种热释电红外线发声装置 |
CN104422524B (zh) * | 2013-09-04 | 2018-04-27 | 海尔集团公司 | 一种基于红外热源探测的人体探测装置 |
US9814410B2 (en) | 2014-05-06 | 2017-11-14 | Stryker Corporation | Person support apparatus with position monitoring |
CN105333865B (zh) * | 2015-11-13 | 2018-09-18 | 深圳市小羽科技有限公司 | 无人飞行器红外定位*** |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4767937A (en) * | 1986-12-30 | 1988-08-30 | The Boeing Company | Scanning system with low scan rate and high effective frame rate |
DE4036342C1 (en) * | 1990-11-15 | 1992-03-26 | Messerschmitt-Boelkow-Blohm Gmbh, 8012 Ottobrunn, De | Passive IR monitoring system - comprises stack of IR detectors distributed on column at various angles to cover complete field without gaps |
US5309159A (en) * | 1991-02-19 | 1994-05-03 | Israel Aircraft Industries Ltd. | Method and system for moving object detection |
DE4315183A1 (de) * | 1993-05-07 | 1994-11-10 | Merten Gmbh & Co Kg Geb | Bewegungsmelder |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
IE821530L (en) * | 1982-06-25 | 1983-12-25 | John Anthony Bloice | Infra-red intrusion detector system |
JPH06105306B2 (ja) * | 1988-04-30 | 1994-12-21 | シャープ株式会社 | 光学的物体検出装置 |
FR2637977B1 (fr) * | 1988-10-13 | 1992-03-13 | Brown De Colstoun Francois | Procede et systeme pour la detection notamment de feu de forets |
JPH032590A (ja) * | 1989-05-30 | 1991-01-08 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 熱源検出装置 |
JP3241835B2 (ja) * | 1992-12-04 | 2001-12-25 | 株式会社日立製作所 | 人体検出器およびこれを用いた居室環境制御機器 |
JPH06229824A (ja) * | 1993-02-02 | 1994-08-19 | Hitachi Ltd | 人体検知器 |
-
1995
- 1995-07-13 KR KR1019950020671A patent/KR0166870B1/ko not_active IP Right Cessation
-
1996
- 1996-07-10 US US08/677,501 patent/US5742055A/en not_active Expired - Fee Related
- 1996-07-11 DE DE19628049A patent/DE19628049C2/de not_active Expired - Fee Related
- 1996-07-12 JP JP18385996A patent/JPH0933343A/ja active Pending
- 1996-07-15 GB GB9614820A patent/GB2303700B/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4767937A (en) * | 1986-12-30 | 1988-08-30 | The Boeing Company | Scanning system with low scan rate and high effective frame rate |
DE4036342C1 (en) * | 1990-11-15 | 1992-03-26 | Messerschmitt-Boelkow-Blohm Gmbh, 8012 Ottobrunn, De | Passive IR monitoring system - comprises stack of IR detectors distributed on column at various angles to cover complete field without gaps |
US5309159A (en) * | 1991-02-19 | 1994-05-03 | Israel Aircraft Industries Ltd. | Method and system for moving object detection |
DE4315183A1 (de) * | 1993-05-07 | 1994-11-10 | Merten Gmbh & Co Kg Geb | Bewegungsmelder |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102004011108A1 (de) * | 2004-03-08 | 2005-10-06 | Insta Elektro Gmbh | Bewegungsmelderanordnung |
DE102004011108B4 (de) * | 2004-03-08 | 2012-10-04 | Insta Elektro Gmbh | Bewegungsmelderanordnung |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR0166870B1 (ko) | 1999-03-20 |
JPH0933343A (ja) | 1997-02-07 |
GB2303700B (en) | 1997-09-03 |
GB9614820D0 (en) | 1996-09-04 |
GB2303700A (en) | 1997-02-26 |
US5742055A (en) | 1998-04-21 |
DE19628049A1 (de) | 1997-01-16 |
KR970007740A (ko) | 1997-02-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE19628049C2 (de) | Vorrichtung zur Erfassung der Position eines menschlichen Körpers unter Verwendung eines Infrarotstrahlsensors | |
DE69704485T2 (de) | Sichtsystem | |
EP0116321B1 (de) | Infrarot-Spektrometer | |
DE69221054T2 (de) | Lese-System und Verfahren für Infrarotdetektoranordnungen | |
DE19628050C2 (de) | Infrarotmeßgerät und Verfahren der Erfassung eines menschlichen Körpers durch dieses | |
EP0307714B1 (de) | Lichttaster | |
EP1062524A1 (de) | Optisches sensorsystem zur detektion der position eines objektes | |
DE10116723C1 (de) | Vorrichtung zur Ablenkung von optischen Strahlen | |
DE3710199C2 (de) | Automatische Fokussiereinrichtung für Kameras | |
DE3007893C2 (de) | Wärmebildgerät | |
EP1503240B1 (de) | Kamerasystem | |
DE3340647A1 (de) | Verfahren zur fokussierung eines mikroskopes sowie mikroskop zur durchfuehrung des verfahrens | |
WO2018054671A1 (de) | Verfahren zur kontaktfreien ermittlung einer zweidimensionalen temperaturin-formation sowie infrarot-messsystem | |
DE4218678C2 (de) | Vorrichtung zum Erfassen der Scharfeinstellung eines Objektivs | |
WO1990001688A1 (de) | Wärmebildkamera mit einem gekühlten detektormosaik | |
DE69830323T2 (de) | Vorrichtung und verfahren zur bestimmung der optischen verzerrung eines transparenten substrats | |
DE10306417A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur optischen Abtastung | |
DE3614277A1 (de) | Abtastfeuerueberwachungssystem | |
DE102010020537A1 (de) | Wasserdetektor | |
WO2013010871A1 (de) | Verfahren und system zur emissivitätsbestimmung | |
DE2942181C2 (de) | Optisch-elektronische Anordnung für ein thermografisches Bild- und Trackergerät | |
DE3812560C2 (de) | Thermokamera | |
DE69017968T2 (de) | Reflektierender Zerhacker für Infrarot-Abbildungssysteme. | |
DE102005003658A1 (de) | Modular aufgebauter Infrarotstrahlungsdetektor | |
DE4221833C2 (de) | Unglücksverhütende Erfassungsvorrichtung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |