專利名稱：準靜態(tài)被動紅外人體探測器的折反式光學系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型公開了一種準靜態(tài)被動紅外人體探測器的折反式光學系統(tǒng)，屬于 曰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(tǒng)，由于人體輻射的紅外線能 量相當微弱，如不采用光學系統(tǒng)，探測器的探測距離將會很小。光學系統(tǒng)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(qū)域劃分為若干個視 區(qū)，把區(qū)域內(nèi)人體的運動轉(zhuǎn)化為傳感器表面的脈動熱能變化，為信號的后續(xù)處理 創(chuàng)造條件。
光學系統(tǒng)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(yōu)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(jù)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(wěn)定性好，價格相對較低。因此國內(nèi)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(tǒng)。
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(qū)的數(shù)量有限，屬于檢測運動型人體的光學 系統(tǒng)，對運動人體的檢測效果較好。但用于人體準靜止狀態(tài)，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(qū)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(chǎn)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(tài)的 人體檢測要求。發(fā)明內(nèi)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(tài)下人體探測 精度的準靜態(tài)被動紅外人體探測器的折反式光學系統(tǒng)。
由于每一個熱電元件的大小約為2xlmm，經(jīng)過透鏡能夠投射到元件矩形范 圍內(nèi)的現(xiàn)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(nèi)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(qū)。單一鏡頭所能形成的視區(qū)只有兩個，為了提高探測精度，需要增加不重疊的 視區(qū)數(shù)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(qū)分布。為了適應準靜態(tài)人體檢測的要求，需要將菲涅爾透鏡 視區(qū)的數(shù)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(tǒng)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(chǎn)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(qū)數(shù)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(shù)量參數(shù)決定。
以下詳細介紹本實用新型的結構，折反式光學系統(tǒng)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(qū)特性和探測器的視角等性能,將經(jīng)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(tǒng)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(yōu)點，彌補了菲涅 爾透鏡的不足，滿足準靜態(tài)人體探測的要求。
本實用新型與菲涅爾透鏡系統(tǒng)相比優(yōu)點有
1、 顯著增加光學系統(tǒng)的視區(qū)的數(shù)量，提高檢測精度；
2、 改變探測區(qū)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(chǎn)容易。

圖l為本實用新型的原理圖2為折反式光學系統(tǒng)的光路圖。
其中，l.探測器，2.匹配反射鏡，3.菲涅爾透鏡。
具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型作進一步的詳述-
折反式光學系統(tǒng)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l上。結構如圖l所示。
匹配反射鏡2主要由形狀、張角和分段數(shù)量等參數(shù)決定。形狀要根據(jù)菲涅 爾透鏡3的形狀、視區(qū)數(shù)量和所需增加的視區(qū)數(shù)量及加工的難易程度等因素確 定；張角由菲涅爾透鏡3和探測器1的視角及整個系統(tǒng)所需的探測角度決定；分 段數(shù)量由菲涅爾透鏡視區(qū)的數(shù)量和張角及探測器1的視角等參數(shù)來決定。由于反 射鏡的各種參數(shù)必須和菲涅爾透鏡3及探測器1的參數(shù)相匹配，因此稱之為匹配 反射鏡2。
匹配反射鏡2的光路圖如圖2所示，假設菲涅爾透鏡3是由三段透鏡組成， 如果單純使用菲涅爾透鏡系統(tǒng)，只會在三段透鏡的光軸方向形成三段視區(qū)，在三 段透鏡之間形成兩段盲區(qū)。加上匹配反射鏡2后，在上下兩段透鏡與中間透鏡視 區(qū)之間特定夾角的紅外線，通過透鏡折射后，照在反射鏡上，通過反射也可以進 入探測器l，這就增加了兩段視區(qū)和盲區(qū)，使透鏡的分段密度達到五個，提高了 整個光學系統(tǒng)的分辨率。我們還可以改變反射鏡的各種參數(shù)，讓經(jīng)過菲涅爾透鏡 3折射后的不同角度的紅外線，按照我們的要求多次反射回探測器l，可以增加 更多的反射視區(qū)。因此，在不更換菲涅爾透鏡3的情況下，可以使透鏡的視區(qū)數(shù) 量得到成倍的增加，達到甚至超過專門設計的高分辨透鏡的效果，使整個探測區(qū) 域內(nèi)的檢測精度得到很大提高。
匹配反射鏡2可以改變探測區(qū)域的大小和形狀，滿足不同的需求。原菲涅爾 透鏡3的探測范圍可能與實際的需求有一定的差距，如比我們的要求大，那么，在我們所需的探測范圍之外的人員動作也將被探測到，造成誤判斷。這時雖然可 以采取在透鏡和探測器1之間加遮擋片的方法解決，但是這就相當于減小了探測 器1的孔徑，減少了通光量，降低了探測靈敏度，是不可取的。而匹配反射鏡2 的形狀、口徑和張角等參數(shù)是經(jīng)過嚴格設計的，它在限定探測區(qū)域的同時，將探 測器1剩余部分的視角反射到探測區(qū)域之內(nèi)，不但沒有降低探測器1的孔徑，反 而增加了探測區(qū)域的靈敏度。
匹配反射鏡2改善了透鏡與探測器1之間視角的匹配，降低了噪聲。探測器 1的視角一般比透鏡的視角大，探測器l的性能沒有得到充分利用，而且探測器 1視角多余的部分照在透鏡旁邊的機殼上，探測器l內(nèi)部的電路工作所產(chǎn)生的溫 度變化，也會通過這部分機殼的反射而進入探測器l，由于距離很近，將產(chǎn)生較 大的噪聲，嚴重的時候還會引起誤動作。匹配反射鏡2保證了探測器1的視角與 透鏡一直，從根本上解決這個問題。
匹配反射鏡2可以根據(jù)可見光學反射特性進行設計，無須涉及難以測量的材 料紅外特性。設計方便靈活，加工制作容易，價格便宜。由于不需要更換菲涅爾 透鏡3,匹配反射鏡2的體積又不大，直接安裝在探測器l上，因此，折反式光 學系統(tǒng)無須改變產(chǎn)品的結構設計，兼容性好，升級容易。
折反式光學系統(tǒng)利用了菲涅爾透鏡3和反射鏡的優(yōu)點，彌補了菲涅爾透鏡3 的缺點，滿足了準靜態(tài)人體檢測的需要，具有廣泛的應用前景。
權利要求1、一種準靜態(tài)被動紅外人體探測器的折反式光學系統(tǒng)，其特征是，在菲涅爾透鏡和探測器之間，加裝一個匹配反射鏡。
2、 根據(jù)權利要求1所述的準靜態(tài)被動紅外人體探測器的折反式光學系統(tǒng)， 其特征是，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。
3、 根據(jù)權利要求1或2所述的準靜態(tài)被動紅外人體探測器的折反式光學系 統(tǒng)，其特征是，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。
專利摘要本實用新型公開了一種準靜態(tài)被動紅外人體探測器的折反式光學系統(tǒng)。屬于日用電器控制技術領域。它是在菲涅爾透鏡和探測器之間，加裝一個用對遠紅外波段具有高反射率金屬制成或用塑料制造再鍍上高反射率的金屬鍍層的特殊形狀的匹配反射鏡，它的外形一般為喇叭型，口部大，朝向菲涅爾透鏡；底部小，直接套在探測器上。本實用新型利用了折射式透鏡和反射鏡的優(yōu)點，用匹配反射鏡來彌補透鏡的不足，可以滿足準靜態(tài)人體探測的要求。
文檔編號G02B1/10GK201387418SQ20092001957
公開日2010年1月20日 申請日期2009年2月19日 優(yōu)先權日2009年2月19日
發(fā)明者馬斌斌, 黃程云 申請人:濟南賽英立德電子科技有限公司