[實用新型]準靜態被動紅外人體探測器的折反式光學系統

有效

• 申請號: 200920019573.3
• 申請日: 2009-02-19
• 公開（公告）號: CN201387418Y
• 公開（公告）日: 2010-01-20
• 發明（設計）人: 黃程云;馬斌斌
• 申請（專利權）人: 濟南賽英立德電子科技有限公司
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84;G02B17/08;G02B5/08;G02B1/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型公開了一種準靜態被動紅外人體探測器的折反式光學系統，屬于日用電器控制技術領域。

背景技術

被動紅外人體探測器的一個重要組件是光學系統，由于人體輻射的紅外線能量相當微弱，如不采用光學系統，探測器的探測距離將會很小。光學系統的作用一是聚焦，將紅外線能量聚焦在紅外傳感器上；二是將探測區域劃分為若干個視區，把區域內人體的運動轉化為傳感器表面的脈動熱能變化，為信號的后續處理創造條件。

光學系統主要有拋物面反射鏡和菲涅爾透鏡等。拋物面反射鏡具有熱能吸收少，散射損失小，效率高，成像精度好等優點，探測距離可達60米。但體積大，不好密封，在防塵、防水、抗沖擊、隱蔽性方面不易做好；菲涅爾透鏡是一種塑料注成的薄膜片，片上刻有精細的鏡面和排列有序的紋理，它是根據對靈敏度和接收角度的要求來設計和制作的，技術精度要求相當高。主要缺點是紅外衰減大、靈敏度低。但體積小，密封容易，穩定性好，價格相對較低。因此國內外廣泛采用菲涅爾透鏡作為被動紅外人體探測的光學系統。

目前，幾乎所有的菲涅爾透鏡都是為安防的入侵探測器和樓梯走廊燈具控制所設計的，從抗干擾的角度考慮，視區的數量有限，屬于檢測運動型人體的光學系統，對運動人體的檢測效果較好。但用于人體準靜止狀態，如辦公、學習和工作時的人體檢測，由于此時人體動作的幅度很小，無法在菲涅爾透鏡的視區間形成有效的運動，會使探測器的靈敏度降低很多，探測信號幅度很小，甚至沒有，造成檢測電路的漏檢測而沒有控制信號輸出。之后人體如有大一點的動作時，又會被檢測到而產生控制信號輸出。這樣就會造成被控設備的頻繁啟停，嚴重時將無法正常工作。如用于燈具控制，頻繁的啟停不但影響人員的學習效果，而且還會嚴重地縮短燈具的壽命。因此運動型人體檢測的菲涅爾透鏡不能適應準靜態的人體檢測要求。

發明內容

本實用新型針對已有技術的不足，提供一種可以提高準靜止狀態下人體探測精度的準靜態被動紅外人體探測器的折反式光學系統。

由于每一個熱電元件的大小約為2×1mm，經過透鏡能夠投射到元件矩形范圍內的現場景物就局限在一個漏斗型的空間里，換言之，熱電元件只能“看”到這個漏斗形空間內的熱能景物，我們稱這個漏斗形熱敏感空間為熱電元件的視區。單一鏡頭所能形成的視區只有兩個，為了提高探測精度，需要增加不重疊的視區數目。普遍做法是設置多個鏡頭，鏡頭法線匯聚熱電元件中心，法線向外輻射，形成一系列視區分布。為了適應準靜態人體檢測的要求，需要將菲涅爾透鏡視區的數目大大提高。這就需要專門設計的菲涅爾透鏡，但菲涅爾透鏡系統的設計很復雜，需要考慮到各種影響因素，技術和加工的精度要求很高，不是一般的生產廠家所能完成的。

本實用新型的技術特征是在運動型人體檢測的菲涅爾透鏡和探測器之間，加裝一個匹配的反射鏡，將菲涅爾透鏡折射后偏離探測器視角的紅外線重新反射回探測器，達到增加視區數量，提高探測精度的目的。所述匹配反射鏡采用對中遠紅外波段具有高反射率金屬或用塑料制造并鍍上高反射率金屬鍍層制成。所述匹配反射鏡的外形為喇叭型，口部大，朝向菲涅爾透鏡；底部小，直接套在探測器上，由形狀、張角和分段數量參數決定。

以下詳細介紹本實用新型的結構，折反式光學系統主要由菲涅爾透鏡和安裝在透鏡與探測器之間的匹配反射鏡組成。匹配反射鏡采用對中遠紅外波段具有高反射率金屬或用塑料制造并鍍上高反射率金屬而制成的特殊形狀反射鏡，它匹配菲涅爾透鏡本身的視區特性和探測器的視角等性能，將經過菲涅爾透鏡折射后偏離探測器視角的紅外線，按照我們的要求重新反射回探測器，達到增強整個光學系統性能的目的。這種方法充分利用了折射式透鏡和反射鏡的優點，彌補了菲涅爾透鏡的不足，滿足準靜態人體探測的要求。

本實用新型與菲涅爾透鏡系統相比優點有：

1、顯著增加光學系統的視區的數量，提高檢測精度；

2、改變探測區域的大小和形狀，使之符合我們的要求；

3、改善透鏡與探測器之間視角的匹配，降低了噪聲；

4、設計生產容易。

附圖說明

圖1為本實用新型的原理圖；

圖2為折反式光學系統的光路圖。

其中，1.探測器，2.匹配反射鏡，3.菲涅爾透鏡。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步的詳述：

折反式光學系統主要由菲涅爾透鏡3和安裝在透鏡與探測器1之間的匹配反射鏡2組成。匹配反射鏡2采用對中遠紅外波段具有高反射率的金屬制成，或用塑料制造再鍍上高反射率的金屬鍍層。它的外形一般為喇叭型，口部大，朝向菲涅爾透鏡3；底部小，直接套在探測器1上。結構如圖1所示。