CH622372A5

CH622372A5 -

Info

Publication number: CH622372A5
Application number: CH1562877A
Authority: CH
Inventors: Peter-Wilhelm Steinhage
Original assignee: Heimann Gmbh
Priority date: 1958-02-22
Filing date: 1977-12-20
Publication date: 1981-03-31
Also published as: DE2734157B2; FR2399078A1; DE2734157A1; BE869369A; NL7807977A; IT1097161B; SE7808194L; FR2399078B1; DE2734157C3; BR7804830A; GB1599229A; CH365611A; US4245217A; IT7825760A0

Description

Die Erfindung betrifft einen passiven Infrarot-Alarmgeber mit einem Infrarot-Strahlungsdetektor, mit einer optischen Ein- 65 richtung, die die Infrarot-Strahlung aus einem oder mehreren zu überwachenden Raumwinkeln auf den Detektor richtet, mit einer Auswertungseinrichtung, die ein vom Detektor geliefertes Ausgangssignal verarbeitet und gegebenenfalls ein Alarmsignal auslöst, und mit einem Strahlungsfilter, das vor den Detektor gelegt ist und bis zu einer Grenzwellenlänge unerwünschte Strahlung vom Detektor fernhält.

Ein solcher passiver Infrarot-Alarmgeber ist bekannt und beispielsweise in der DE-AS 21 03 909 beschrieben. Als passiver Bewegungsmelder beruht er auf dem Prinzip, die Eigenstrahlung eines Raumes bzw. von überwachten Raumteilen zu registrieren und eine Änderung der registrierten Grösse signifikant für das Eindringen eines Menschen in den überwachten Raum zu Alarmzwecken auszuwerten. Beispielsweise spricht dann eine diesbezügliche Auswertungseinrichtung auf eine Änderung der Infrarotstrahlung mit der Frequenz von 0,2 bis 5 Hz an. Dieser ausgewählte Frequenzbereich ermöglicht die Unterscheidung zwischen einer Strahlungsänderung, die hervorgerufen wird durch eine in den überwachten Raum eindringende oder ihn verlassende Person, und einer solchen, die beispielsweise durch Temperaturänderungen im Raum oder der Umgebung hervorgerufen werden.

Der Vorteil eines passiven Alarmgebers liegt hauptsächlich darin, dass kein aktives Signal einer Überwachungseinrichtung vorhanden ist und deswegen auch keine Entdeckungsmöglichkeit bietet.

Die Strahlung des Raumes bzw. von überwachten Raumteilen wird über eine optische Einrichtung auf ein für Infrarotstrahlung ansprechendes Element, auf den Infrarot-Strahlungsdetektor, fokussiert. Das kann über ein Linsensystem oder über entsprechend geformte Spiegel oder über eine Kombination daraus geschehen. Vor dem Detektor ist ein Strahlungsfilter angeordnet. Dieses soll Fehlalarme verhindern, die durch reflektiertes Sonnenlicht oder von sonstigen Lichtquellen wie z. B. Glühlampen und Fluoreszenzlampen ausgelöst werden. Es lässt Strahlung mit einer Wellenlänge von etwa 4,5 bis 20 |im durch und schirmt andere Strahlung vom Detektor ab. Da Fensterscheiben nur für Strahlen bis maximal 4 Jim Wellenlänge durchlässig sind, werden Strahlen, die von ausserhalb des geschlossenen überwachten Raumes durch die Fensterscheiben einfallen, vom Detektor ferngehalten. Zur Realisierung des Strahlungsfilters ist ein Detektoreingangsfenster mit einer Germaniumschicht versehen, auf die eine dünne Schicht dielektrischen Materials aufgedampft ist. Diese dünne Schicht reflektiert Strahlung bis zu einer Grenzwellenlänge von etwa 7 |i.m zum grössten Teil. Ein Teil wird jedoch in dem Dielektrikum selbst absorbiert bzw. zum Germanium transmittiert und dort absorbiert. Germanium selbst absorbiert elektromagnetische Strahlung bis 1,8 um Wellenlänge. Durch die Absorption wird das Detektoreingangsfenster erwärmt und kann seinerseits durch Eigenstrahlung einen Alarm auslösen. Deshalb kann von starken Lichtquellen wie Autoscheinwerfer und Sonneneinstrahlung durch die Fensterscheiben des überwachten Raumes ein begreiflicherweise nicht beabsichtigter Alarm ausgelöst werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen passiven Infrarot-Alarmgeber zu schaffen, der weitgehend frei ist von Fehlalarmen und insbesondere nur auf Vorgänge innerhalb des überwachten Raumes anspricht. Mögliche Alarmquellen ausserhalb des überwachten Raumes sollen völlig ausgeschaltet sein.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem passiven Infra-rot-Alarmgeber der eingangs genannten Art erfindungsgemäss vorgeschlagen, dass zum Verhindern einer Erwärmung des Strahlungsfilters, die einen Fehlalarm auslösen könnte, eine weitere Filtereinrichtung im Strahlengang vor dem Strahlungsfilter vorgesehen ist, die Strahlen bis zur Grenzwellenlänge des Strahlungsfilters, mindestens bis 1,8 (im als Grenzwellenlänge von Germanium, ausgefiltert und sie von den Strahlungsfilter fernhält.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ent

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hält die optische Fokussiereinrichtung reflektierende Elemente wie beispielsweise Hohlspiegel. In diesem Fall wird vorgeschlagen, dass die reflektierenden Elemente eine Beschichtung tragen, die Strahlen unterhalb der Grenzwellenlänge des Strahlungsfilters überwiegend absorbiert und Strahlen mit einer 5 Wellenlänge oberhalb der Grenzwellenlänge zur zugehörigen spiegelnden Fläche transmittiert. Die Beschichtung kann auch so gestaltet sein, dass Strahlen mit einer Wellenlänge oberhalb der Grenzwellenlänge teils reflektiert, teils zu der die Beschichtung tragenden spiegelnden Fläche transmittiert werden. Der i o transmittierte Teil durchläuft dann zweimal die Beschichtung und vereint sich mit dem von der Beschichtungsoberfläche reflektierten Teil zu einer gesamten Nutzstrahlung. Die Beschichtung kann aus Germanium oder Bleisulfid bestehen.

Prizipiell ist dies die eine Möglichkeit, durch selektive 15 Absorption vor einer abbildenden Reflexion die unerwünschten Strahlen von dem eigentlichen Strahlungsfilter fernzuhalten.

Eine weitere Möglichkeit unter Verwendung von abbildenden reflektierenden Elementen besteht darin, zuerst selektiv zu 20 reflektieren und dann die unverwünschten Strahlen entweder zu absorbieren oder so weiterzuleiten, dass sie für das eigentliche Strahlungsfilter unschädlich sind. Zu diesem Zweck wird in einer anderen Ausführungsform vorgeschlagen, dass die reflektierenden Elemente aus einem Träger mit selektiv reflek- 25 tierender Schicht bestehen, wobei diese Schicht Strahlen oberhalb der Grenzwellenlänge des Strahlungsfilters reflektiert und unterhalb in den Träger transmittiert, und dass im Träger diese transmittierten Strahlen entweder absorbiert oder weiter transmittiert werden. Für eine erweiterte Ausführungsform 30 davon wird vorgeschlagen, dass der Träger ausser der selektiv reflektierenden Schicht eine Absorptionsschicht hat, in der die von der selektiv reflektierenden Schicht transmittierten Strahlen unterhalb der Grenzwellenlänge absorbiert werden.

Ein erfindungsgemäss aufgebauter passiver Infrarot-Alarm- 35 geber garantiert, dass keine Strahlung, die ausserhalb des für den Infrarot-Detektor vorgesehenen Wellenlängenbereichs liegt, einen Alarm auslösen kann. Das gilt dann nicht nur für Lichtquellen innerhalb des überwachten Raumes, sondern auch insbesondere für solche ausserhalb, wie Sonne und Autoschein- 40 werfer als starke Lichtquellen, die durch Fensterscheiben die Lichtverhältnisse innerhalb des Raumes beeinflussen.

An Hand der Figuren der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Dabei zeigt die

Fig. 1 schematisch den Aufbau eines erfindungsgemässen 45 Alarmgebers, bei dem beispielsweise zwei Raumwinkel überwacht werden und bei dem eine Abbildungseinrichtung über selektive Absorption und Reflexion den nicht absorbierten Strahlenanteil auf eine Detektor richtet. Die

Fig. 2 zeigt dazu eine Variante der Abbildungseinrichtung so in Form einer sogenannten gefalteten Optik mit verkürzter Baulänge. In den

Figuren 3 und 4 ist eine Abbildungseinrichtung dargestellt, bei der ein reflektierendes Element eine selektiv reflektierende Schicht trägt, wobei nach Fig. 4 darunter eine absorbierende 55 Schicht angeordnet ist.

Das prinzipielle Schnittbild der Fig. 1 zeigt einen Infrarot-Strahlungs-Detektor 1 als Empfänger für thermische Strahlung mit einem Eingangsfenster, das als Strahlungsfilter 2 dient und zum Beispiel aus Germanium mit einer Beschichtung aus einem 60 dielektrischen Material besteht. Dieses Material hat eine solche Filtercharakteristik, dass Lichtstrahlen mit Wellenlängen von oberhalb 4 |xm durchgelassen werden und unterhalb 4 (im reflektiert bzw. absorbiert werden. Es besteht aus einer Schicht kombinierter Dielektrika mit unterschiedlichen Brechungszah- 65 len, beispielsweise aus MhO und ZnS. Der Detektor 1 liefert in Abhängigkeit von der Stärke der auftreffenden Infrarot-Strah-lung ein elektrisches Ausgangssignal, das in einer Auswertein622372

richtung 3 zum evtl. Alarmsignal verarbeitet wird. Die Auswertung erfolgt beispielsweise wie aus der DE-AS 21 03 909 bekannt.

Das Strahlungsfilter 2 ist den in den Alarmgeber einfallenden Strahlen abgewandt. Diese werden durch einen hinter dem Detektor 1 befindlichen Hohlspiegel 4 auf dieses Strahlungsfilter 2 fokussiert. Vor dem Detektor 1 befindliche Spiegel 5 sorgen dafür, dass nicht nur die aus dem um die optische Achse gelegenen Raumwinkel parallel einfallenden Strahlen 6 auf den Detektor 1 fokussiert werden, sondern auch die aus einem je nach Spiegelstellung anderen Raumwinkel parallel einfallenden Strahlen 7. Auf diese Weise lassen sich beliebige Raumwinkel gezielt überwachen.

Der Hohlspiegel 4 besteht aus einem Träger 8 aus Metall, Glas oder Keramik, aus einer darauf aufgebrachten reflektierenden metallischen Schicht 9 und aus einer darauf aufgebrachten selektiv absorbierenden Beschichtung 10. In der Zeichnung ist der Träger 8 beispielhaft aus Glas dargestellt.

Die Beschichtung 10 absorbiert einfallende Strahlen 11,12 (11 parallel zu 6; 12 parallel zu 7) mit einer Wellenlänge unterhalb 4 (im und besteht beispielsweise aus Bleisulfid. Dadurch gelangen nur Strahlen mit einer Wellenlänge oberhalb 4 [im an die Reflexionsschicht 9 und werden auf den Detektor 1 gerichtet. Das Strahlungsfilter 2 kann damit keine Strahlen von Lichtquellen erhalten, die über eine Erwärmung des Strahlungsfilters 2 falschen Alarm auslösen könnten. Vorteilhaft berücksichtigt man die Grenzwellenlänge des gesamten Strahlungsfilters - in diesem Falle 4 p.m. Man könnte auch die mögliche Erwärmung der Dielektrikumsschicht des Strahlungsfilters 2 vernachlässigen und nur die Erwärmung durch Absorption in der Germaniumschicht des Strahlungsfilters 2 verhindern wollen. Dann wäre die Beschichtung 10 nur auf 1,8 ßm als Grenzwellenlänge von Germanium auszurichten und bestünde z.B. aus Germanium.

Eine Variante ist in der Fig. 1 gestrichelt eingezeichnet. Die Beschichtung 10 kann so geartet sein, wenn sie beispielsweise aus Quarz besteht, dass die Strahlen oberhalb 4 (im bereits teilweise reflektiert. Der andere Teil wird dann von der Beschichtung 10 transmittiert und an der Reflexionsschicht 9 reflektiert.

Fig. 2 zeigt eine Ausführung, bei der zur Verkürzung der Baulände eine sogenannte gefaltete Optik verwendet wird. Ein Hohlspiegel 4 besteht wie in Fig. 1 aus einem Träger 8, diesmal aus Metall, wie z.B. AI, und aus einer Schicht 9 mit Beschichtung 10. Die in diesem Beispiel aus nur einem einzigen Raum-Winkel einfallenden parallelen Strahlen 6 oberhalb 4 um werden am Hohlspiegel 4 von dessen Schicht 9 reflektiert und auf einen Planspiegel 13 zurückgeworfen. Dieser reflektiert wieder und richtet die Strahlen 6 auf den Detektor 1, dessen Eingangsfenster als Strahlungsfilter 2 in diesem Fall der Richtung der ursprünglich einfallenden Strahlen 6 entgegensieht. Der Planspiegel 13 trägt vorteilhafterweise ebenfalls eine selektive Absorptionsschicht 14 auf der Reflexionsschicht 15, die ihrerseits beispielsweise bereits selbst der metallische Träger ist. Dadurch wird die vollständige Absorption von Strahlen 11 oberhalb 4 Jim, die in der selektiv absorbierenden Schicht 10 des Hohlspiegels 4 nicht völlig absorbiert und an der Schicht 9 reflektiert worden sind, sichergestellt.

Die Figuren 3 und 4 zeigen eine prinzipielle Ausführung, wo nicht selektiv absorbiert und dann reflektiert wird, sondern selektiv reflektiert wird und dann wahlweise absorbiert wird oder nicht.

In Fig. 3 ist wieder ein Hohlspiegel 16 dargestellt, bei dem ein Träger 17 eine selektiv reflektierende Schicht 18 aus beispielsweise Quarz trägt. An der Reflexionsschicht 18 werden Strahlen 6 oberhalb 4 um reflektiert und auf eine Detektor 1 gerichtet, während Strahlen 19,20 unterhalb 4 in den Träger 17 transmittiert werden. Dieser Träger 17 besteht beispielsweise aus Glas und transmittiert die Strahlen 20 weiter, oder er

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besteht aus einem Material wie beispielsweise PVC oder ein Träger 21 trägt eine Absorptionsschicht 23 und darauf eine anderer Kunststoff und absorbiert die Strahlen 19. selektiv reflektierende Schicht 24, wieder beispielsweise aus

In der Fig. 4 ist eine Variante der Prinzips selektiver Refle- Quarz. Die von dieser Schicht 24 transmittierten Strahlen 11

xion dargestellt, die für den metallischen Hohlspiegelträger 21 unterhalb 4 jxm werden in der Absorptionsschicht 23 absorbiert eines Hohlspiegels 22 geeignet ist. Detektor 1 wie in Fig. 3. Ein 5 und unschädlich gemacht.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Passiver Infrarot-Alarmgeber mit einem Infrarot-Strahlungsdetektor, mit einer optischen Einrichtung, die die Infrarot-Strahlung aus einem oder mehrerer zu überwachenden Raumwinkeln auf den Detektor richtet, mit einer Auswertungsein- 5 richtung, die ein vom Detektor geliefertes Ausgangssignal verarbeitet und gegebenenfalls ein Alarmsignal auslöst, und mit einem Strahlungsfilter, das vor den Detektor gelegt ist und bis zu einer Grenzwellenlänge unerwünschte Strahlung vom Detektor fernhält, dadurch gekennzeichnet, dass zum Verhin- io dern einer Erwärmung des Strahlungsfilters (2), die einen Fehlalarm auslösen könnte, eine weitere Filtereinrichtung (10,14, 18,23,24) im Strahlengang vor dem Strahlungsfilter (2) vorgesehen ist, die Strahlen bis zur Grenzwellenlänge des Strahlungsfilters (2), mindestens bis 1,8 (im als Grenzwellenlänge von 15 Germanium, ausfiltert und sie von dem Strahlungsfilter (2) fernhält.
2. Passiver Infrarot-Alarmgeber nach Anspruch 1, wobei die optische Einrichtung reflektierende Elemente enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierenden Elemente (4, 20 13) eine Beschichtung (10 bzw. 14) tragen, die Strahlen (11,12) unterhalb der Grenzwellenlänge des Strahlungsfilters (2) überwiegend absorbiert und Strahlen (6,7) mit einer Wellenlänge oberhalb der Grenzwellenlänge zur zugehörigen spiegelnden Fläche (9 bzw. 15) transmittiert. 25
3. Passiver Infrarot-Alarmgeber nach Anspruch 1, wobei die optische Einrichtung reflektierende Elemente enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierenden Elemente (4) eine Beschichtung (10) tragen, die Strahlen (11,12) unterhalb der Grenzwellenlänge des Strahlungsfilters (2) überwiegend 30 absorbiert und Strahlen (6,7) mit einer Wellenlänge oberhalb der Grenzwellenlänge teils reflektiert, teils zur zugehörigen spiegelnden Fläche (9) transmittiert.
4. Passiver Infrarot-Alarmgeber nach Anspruch 1, wobei die optische Einrichtung reflektierende Elemente enthält, 35 dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierenden Elemente ( 16) aus einem Träger (17) mit selektiv reflektierender Schicht (18) bestehen, wobei diese Schicht (18) Strahlen (6) oberhalb der Grenzwellenlänge des Strahlungsfilters (2) reflektiert und Strahlen (19,20) unterhalb in den Träger (17) transmittiert, und 40 dass im Träger (17) diese transmittierten Strahlen entweder absorbiert (19) oder weiter transmittiert (20) werden.
5. Passiver Infrarot-Alarmgeber nach Anspruch 1, wobei die optische Einrichtung reflektierende Elemente enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierenden Elemente 45 (22) aus einemTräger (21) mit selektiv reflektierender Schicht (24) und mit einer Absorptionsschicht (23) bestehen, wobei die selektiv reflektierende Schicht (24) Strahlen (6) oberhalb der Grenzwellenlänge des Strahlungsfilters (2) reflektiert und Strahlen (11) unterhalb zu der Absorptionsschicht (23) trans- so mittiert, in der dieser transmittierte Teil (11) absorbiert wird.
6. Passiver Infrarot-Alarmgeber nach Anspruch 2 oder 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (10,14) bzw. Absorptionsschicht (23) aus Germanium oder Bleisulfid besteht. 55
7. Passiver Infrarot-Alarmgeber nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die selektiv reflektierende Schicht (18,24) aus Quarz besteht.