CN102200595A - 一种菲涅尔透镜、被动红外探测器及安防系统 - Google Patents

Abstract

本发明适用于光学领域，提供了一种菲涅尔透镜、被动红外探测器及安防系统，该菲涅尔透镜包括一具有1/4空心球面的基层，基层具有半圆形的第一边缘和第二边缘，基层的外表面为光面；自第一边缘起并依附于基层的内表面依次排布有：至少一个远距、中距及近距多视区透镜片层；每个透镜片层均由多个球面透镜单元沿着与第一边缘相平行的方向排列构成；属于同一透镜片层的球面透镜单元的结构相同；相邻透镜片层的球面透镜单元之间相互交错排列。由于近距多视区透镜片层位于透镜的最下方，可以接收来自透镜下方的红外线，最近可以探测到透镜正下方的移动物体发出的红外线，这使得该透镜的近距探测能力大幅度增强，消除了探测盲区。

Description

一种菲涅尔透镜、被动红外探测器及安防系统

技术领域

本发明属于光学领域，尤其涉及一种菲涅尔透镜、被动红外探测器及安防系统。

背景技术

菲涅尔透镜主要由聚烯烃材料注压而成，它在一定程度上相当于红外线及可见光的凸透镜，其聚光效果好，成本比普通的凸透镜要低很多，生产上易成型，因而应用广泛。最常见的是作为聚焦透镜安装于安防系统的探测器中，菲涅尔透镜将探测区域分为若干个明区和暗区，进入探测区域的移动物体穿过明区和暗区，其发出的红外线经过菲涅尔透镜聚焦到探测器的被动红外传感元件上，该元件会产生变化热释红外信号并传输给报警中心。然而现有菲涅尔透镜大多具有探测盲区，在一定的近距范围内，移动物体所发出的红外线无法被该透镜接收并聚焦到后方的红外传感元件上，导致其近距探测能力较弱，不能很好的满足安防需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种菲涅尔透镜，只在解决现有菲涅尔透镜的近距探测能力弱的问题。

本发明是这样实现的，一种菲涅尔透镜，包括一具有1/4空心球面的基层，所述基层具有半圆形的第一边缘和第二边缘，所述基层的外表面为光面；

自所述第一边缘起并依附于所述基层的内表面依次排布有：

至少一个远距多视区透镜片层、至少一个中距多视区透镜片层，以及至少一个近距多视区透镜片层；

每个透镜片层均由多个球面透镜单元沿着与所述第一边缘相平行的方向排列构成；

属于同一透镜片层的球面透镜单元的结构相同；

相邻透镜片层的球面透镜单元之间相互交错排列。

本发明的另一目的在于提供一种包括上述的菲涅尔透镜的被动红外探测器。

本发明的另一目的在于提供一种安防系统，包括探测器及与所述探测器相连接的报警器，所述探测器采用上述的被动红外探测器。

本发明提供的菲涅尔透镜在一个1/4球面形的基层内部设有远距多视区透镜片层、中距多视区透镜片层和近距多视区透镜片层，每个透镜片层均由多个球面透镜单元构成。在工作状态下，由于近距多视区透镜片层位于该透镜的最下方，其镜面相对于水平面的倾斜角较小，因此其可以接收来自透镜下方的红外线，最近可以探测到透镜正下方的移动物体发出的红外线，这使得该透镜的近距探测能力大幅度增强，消除了探测盲区。并且，本发明将基层设置为1/4空心球面的结构，可以便于透镜单元的结构设计，便于制造；同时使得整个透镜可以探测到水平方向0～180°、竖直方向0～90°的空间内的移动物体，探测空间非常大。

附图说明

图1是本发明实施例提供的菲涅尔透镜的立体结构示意图；

图2是本发明实施例提供的菲涅尔透镜的主视结构示意图；

图3是本发明实施例提供的菲涅尔透镜中远距多视区透镜片层的展开图；

图4是本发明实施例提供的菲涅尔透镜的侧视结构示意图；

图5是本发明实施例提供的菲涅尔透镜的俯视结构示意图；

图6是本发明实施例提供的菲涅尔透镜的工作原理示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种菲涅尔透镜，包括一具有1/4空心球面的基层，基层具有半圆形的第一边缘和第二边缘，基层的外表面为光面；

自第一边缘起并依附于基层的内表面依次排布有：

至少一个远距多视区透镜片层、至少一个中距多视区透镜片层，以及至少一个近距多视区透镜片层；

每个透镜片层均由多个球面透镜单元沿着与第一边缘相平行的方向排列构成；

属于同一透镜片层的球面透镜单元的结构相同；

相邻透镜片层的球面透镜单元之间相互交错排列。

本发明还提供了一种包括上述的菲涅尔透镜的被动红外探测器。

本发明还提供了一种安防系统，包括探测器及与探测器相连接的报警器，该探测器采用上述的被动红外探测器。

以下结合具体实施例对本发明一种菲涅尔透镜的具体实现进行详细描述：

图1示出了本发明实施例提供的菲涅尔透镜的立体结构示意图，图2示出了本发明实施例提供的菲涅尔透镜的主视结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。

参考附图1、2，本实施例提供的菲涅尔透镜主要是由一个具有1/4空心球面构成的基层1，可以理解，该基层1具有两条半圆形的边缘，即第一边缘11和第二边缘12。第一边缘和第二边缘具有共同的两端。该基层1的外表面13是光面，作为菲涅尔透镜的入射面。该基层1的内表面14则具有多个透镜片层。具体的，自第一边缘11起并依附于基层的内表面14依次排布有若干个远距多视区透镜片层15、若干个中距多视区透镜片层16以及若干个近距多视区透镜片层17。其中，各个透镜片层自上而下依次旋转预定角度沿球形面紧密排布，如图4所示。每个透镜片层均与第一边缘11平行，即相当于以第一边缘11为赤道，在不同的纬度位置依次排布多个透镜片层，如图2所示。而每个透镜片层都包括多个球面透镜单元，图3示出了远距多视区透镜片层15的展开图，中距、近距多视区透镜片层则不再一一展开示出。这些球面透镜单元沿着与第一边缘11相平行的方向紧密排列，即相当于在同一纬度上沿着球形面依次旋转预订角度排布，如图5所示。并且，位于同一透镜片层的各个球面透镜单元的结构都相同，且相邻透镜片层的球面透镜单元之间是相互交错排列的，进而实现了相邻的透镜片层的紧密排列。

在本实施例中，基层与多个透镜片层是一次成型的，在基层与透镜片层之间不存在交界面。

参考附图6，在本实施例中，远距、中距及近距多视区透镜片层自上向下依次排布。在工作状态下，远距多视区透镜片层15中各球面透镜单元的光轴接近于水平方向，其可以接收近似水平方向传输而来的红外光，因此该透镜片层主要适于远距探测。近距多视区透镜片层17中各球面透镜单元的光轴接近于竖直方向，其可以接收自下而上传输而来的红外光，最近可以探测到来自透镜正下方的红外线，这样便解决了传统菲涅尔透镜近距探测能力弱的问题。另外，每个透镜片层整体都是半圆形，位于最两端的两个球面透镜单元的光轴方向之间的夹角接近180°。因此，该菲涅尔透镜可以实现竖直方向接近0～90°、水平方向接近0～180°范围内的红外探测，其探测范围也较大。

如图2～5，作为本实施例的一种优选的实现方式，该菲涅尔透镜可以具有一个远距多视区透镜片层15；两个中距多视区透镜片层16，即第一中距多视区透镜片层16a和第二中距多视区透镜片层16b；以及一个近距多视区透镜片层17。其中，各透镜片层所具有的球面透镜单元优选为以下配置方式：远距多视区透镜片层15有九个远距球面透镜单元151，第一中距多视区透镜片层16a有九个第一中距球面透镜单元16a1，第二中距多视区透镜片层16b有九个第二中距球面透镜单元16b1，近距多视区透镜片层17具有五个远距球面透镜单元171。

在该实现方式中，各球面透镜单元的中心厚度可以是相同的，而宽度和球面曲率半径则略有不同。作为一种优选的实现方式，各球面透镜单元的中心厚度可以为1.2±0.3mm，即0.9～1.5mm，优选1.2mm。远距球面透镜单元151的曲率半径可为24.1±0.3mm，优选24.1mm；宽度可为6.5±0.1mm，优选6.5mm。第一中距球面透镜单元16a1的曲率半径可为23.8±0.3mm，优选23.8mm；宽度可为6.0±0.1mm，优选6.0mm。第二中距球面透镜单元16b1的曲率半径可为23.3±0.3mm，优选23.3mm；宽度可为5.2±0.1mm，优选5.2mm。近距球面透镜单元171的曲率半径可为23.6±0.3mm，优选23.6mm；宽度可为6.8±0.1mm，优选6.8mm。

在本实施例中，同一透镜片层中任意相邻两个球面透镜单元的表面中心点相对于菲涅尔透镜的球心的夹角是相同的。其中，在远距多视区透镜片层15、第一中距多视区透镜片层16a和第二中距多视区透镜片层16b中，相邻两个球面透镜单元的表面中心点相对于菲涅尔透镜的球心的夹角α为17.2°，而在近距多视区透镜片层17中，相邻两个球面透镜单元的表面中心点相对于菲涅尔透镜的球心的夹角β为17.8°，如图1。

在本实施例中，透镜基层1的直径可以设置为46±0.3mm，即该菲涅尔透镜的整体高度为46±0.3mm。基层1的厚度可以为0.6±0.1mm。

根据上述参数制作的菲涅尔透镜可以具有22.5mm左右的焦距。可以理解，根据上述的参数可以制作效果最佳的菲涅尔透镜，但是上述参数并不是唯一确定的，在实际制作工艺中，可以根据使用端的需求设计菲涅尔透镜的整体尺寸，每个透镜片层中包含的球面透镜单元的数量，以及球面透镜单元的具体结构，如宽度、高度、形状、厚度及曲率半径等参数。

本实施例提供的菲涅尔透镜主要作为光聚焦元件安装于安防系统的被动红外探测器中，具有较大的探测范围和较强的近距探测能力。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种菲涅尔透镜，其特征在于，所述菲涅尔透镜包括一具有1/4空心球面的基层，所述基层具有半圆形的第一边缘和第二边缘，所述基层的外表面为光面；

自所述第一边缘起并依附于所述基层的内表面依次排布有：

至少一个远距多视区透镜片层、至少一个中距多视区透镜片层，以及至少一个近距多视区透镜片层；

每个透镜片层均由多个球面透镜单元沿着与所述第一边缘相平行的方向排列构成；

属于同一透镜片层的球面透镜单元的结构相同；

相邻透镜片层的球面透镜单元之间相互交错排列。

2.如权利要求1所述的菲涅尔透镜，其特征在于，所述远距多视区透镜片层和近距多视区透镜片层各设有一个；

所述中距多视区透镜片层包括第一中距多视区透镜片层和第二中距多视区透镜片层。

3.如权利要求2所述的菲涅尔透镜，其特征在于，所述远距多视区透镜片层、第一中距多视区透镜片层和第二中距多视区透镜片层各优选九个所述的球面透镜单元；所述近距多视区透镜片层优选五个所述的球面透镜单元。

4.如权利要求3所述的菲涅尔透镜，其特征在于，所述远距多视区透镜片层的球面透镜单元的曲率半径为24.1±0.3mm，宽度为6.5±0.1mm；

所述第一中距多视区透镜片层的球面透镜单元的曲率半径为23.8±0.3mm，宽度为6.0±0.1mm；

所述第二中距多视区透镜片层的球面透镜单元的曲率半径为23.3±0.3mm，宽度为5.2±0.1mm；

所述近距多视区透镜片层的球面透镜单元的曲率半径为23.6±0.3mm，宽度为6.8±0.1mm。

5.如权利要求3或4所述的菲涅尔透镜，其特征在于，所述球面透镜单元的中心厚度为1.2±0.3mm。

6.如权利要求3或4所述的菲涅尔透镜，其特征在于，在所述远距多视区透镜片层、第一中距多视区透镜片层和第二中距多视区透镜片层中，相邻两个球面透镜单元的表面中心点相对于菲涅尔透镜的球心的夹角为17.2°；

在所述近距多视区透镜片层中，相邻两个球面透镜单元的表面中心点相对于菲涅尔透镜的球心的夹角为17.8°。

7.如权利要求3或4所述的菲涅尔透镜，其特征在于，所述基层的直径为46±0.3mm。

8.如权利要求3或4所述的菲涅尔透镜，其特征在于，所述基层的厚度为0.6±0.1mm。

9.一种包括权利要求1至8任一项所述的菲涅尔透镜的被动红外探测器。

10.一种安防系统，包括探测器及与所述探测器相连接的报警器，其特征在于，所述探测器采用权利要求9所述的被动红外探测器。

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