CN110749937B - 一种探测范围增强的红外探测器 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种探测范围增强的红外探测器。该探测范围增强的红外探测器由探测器、第一透镜阵列、调制散射板、第二透镜阵列构成，所述探测器用于接收红外线，并将其转化为电信号，第一透镜阵列、调制散射板、第二透镜阵列前后依次放置，用于增大红外线的接收面积并将其汇聚到探测器所在位置，因其可增加红外线的入射面积，从而能够探测到较远位置的红外目标，从而增大探测范围。

Description

一种探测范围增强的红外探测器

技术领域

本发明涉及传感器技术，更具体地说，本发明涉及红外传感技术。

背景技术

红外探测器可在一定范围内进行红外源的探测，如人类等带有一定热量的物体因释放红外线，均可被探测器侦测到。传统红外探测器由红外传感器及菲涅尔透镜耦合而成。菲涅尔透镜可通过对红外线进行聚焦，将红外线汇聚至红外传感器之上。红外传感器接收到红外线照射后，将红外信号转化为电信号，从而完成红外探测。然而，传统红外探测器其菲涅尔透镜的尺寸有限，当红外探测目标距离较远时，难以收集到足够的红外线，从而导致无法侦测到目标。因此本发明提出了一种探测范围增强的红外探测器。

发明内容

本发明提出了一种探测范围增强的红外探测器。附图1为该探测范围增强的红外探测器的结构示意图。该探测范围增强的红外探测器由探测器、第一透镜阵列、调制散射板、第二透镜阵列构成。

所述探测器由红外传感器及菲涅尔透镜组成。红外传感器用于接收红外线，并将其转化为电信号。菲涅尔透镜用于将红外线汇聚于红外传感器上。

所述第一透镜阵列、调制散射板、第二透镜阵列前后依次放置，用于增大红外线的接收范围，其物理尺寸大于所述探测器上的菲涅尔透镜。

第一透镜阵列由大量凸透镜在二维平面内排列而成。所述第一透镜阵列上的所有凸透镜均可将被探测目标发射的红外线汇聚后投射至调制散射板，形成红外光斑。因此，被探测目标发射的红外光可由第一透镜阵列投射后，于调制散射板位置形成二维红外光斑阵列。

调制散射板由掩模板和散射层构成。掩模板上具有透光图形，掩模板上的透光图形部分允许红外线通过，其余部分不允许红外线通过。掩模板上的透光图形用于在空间中形成周期性检测区域。当被检测目标发生移动时，可不断交替进入检测和非检测区域，从而使探测器接收到周期性红外信号。散射层紧贴掩模板放置，用于将通过掩模板的红外线散射到各个方向。

所述第二透镜阵列也由大量凸透镜在二维平面内排列而成。所述第二透镜阵列上的所有凸透镜均可将被探测目标在调制散射板上所成光斑的红外线投射至探测器的菲涅尔透镜位置。

菲涅尔透镜将红外线再次聚焦后投射至红外传感器上，红外传感器将红外信号转变成电信号，从而完成红外目标的检测。

可选地，第一透镜阵列可替换为柱透镜光栅。

可选地，第二透镜阵列可替换为柱透镜光栅。

综上所述，当被探测物较远时，因常规红外探测器的菲涅尔透镜尺寸有限，故被探测物发射的红外线难以使探测器做出响应。而本发明中，被探测目标发射的红外线可由本发明中的第一透镜阵列、调制散射板、第二透镜阵列收集后投射至探测器的菲涅尔透镜上，且其物理尺寸大于菲涅尔透镜，故其可增加红外线的入射面积，从而能够探测到较远位置的红外目标，从而增大探测范围。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明进行被探测目标检测的示意图。

图3为本发明检测区域的示意图。

图标：010-探测范围增强的红外探测器；020-目标探测光路；030-探测区域分布；100-第二透镜阵列；200-调制散射板；210-散射层；220-掩模板；300-第一透镜阵列；400-探测器；410-菲涅尔透镜；420-红外传感器；红外光斑-500。

应该理解上述附图只是示意性的，并没有按比例绘制。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

实施例

图1为本实施例提供的一种探测范围增强的红外探测器010的结构示意图。该探测范围增强的红外探测器010由探测器400、第一透镜阵列300、调制散射板200、第二透镜阵列100构成。

请参考图2，所述探测器400由红外传感器420及菲涅尔透镜410组成。红外传感器420用于接收红外线，并将其转化为电信号。所述菲涅尔透镜410由多个镜片构成，每个镜片表面一面为光面，另一面刻录了由小到大的同心圆，其可形成光的叠加，从而实现类似于凸透镜的聚焦作用。此菲涅尔透镜410可将红外线汇聚于红外传感器420上。

请参考图2，所述第一透镜阵列300、调制散射板200、第二透镜阵列100前后依次放置，用于增大红外线的接收范围，其物理尺寸大于所述探测器400上的菲涅尔透镜410。

请参考图2，第一透镜阵列300由大量凸透镜在二维平面内排列而成。所述第一透镜阵列上的所有凸透镜均可将被探测目标发射的红外线汇聚后投射至调制散射板200，形成红外光斑500。因此，被探测目标发射的红外光可由第一透镜阵列300投射后，于调制散射板200位置形成二维红外光斑阵列。

调制散射板200由掩模板220和散射层210构成。具体地，掩膜板220由无法透过红外线的材料制作而成，其上蚀刻出了透光通孔以形成透光图形，掩模板220上的透光图形部分允许红外线通过，其余部分不允许红外线通过。散射层210由节距极小的透镜阵列构成，能形成对光线的强烈散射，其紧贴掩模板放置，用于将通过掩模板220的红外线散射到各个方向。

请参考图2，所述第二透镜阵列100也由大量凸透镜在二维平面内排列而成。所述第二透镜阵列100上的所有凸透镜均可将被探测目标在调制散射板200上所成红外光斑500的红外线投射至探测器400的菲涅尔透镜410位置。

最后，菲涅尔透镜410将红外线再次聚焦后投射至红外传感器420上，红外传感器420将红外信号转变成电信号，从而完成红外目标的检测。

请参考图3，掩模板220上的透光图形可在空间中形成周期性检测区域。具体地，当被监测目标位于探测区域时，其发射的红外线可经第一柱透镜300后汇聚于掩模板220透光部分，从而通过掩模板220，并最终被探测到。而当被检测目标位于非探测区域时，其发射的红外线可经第一柱透镜300后汇聚于掩模板220的不透光部分，从而无法通过掩模板220。因此，当被检测目标发生移动时，可不断交替进入检测和非检测区域，从而使探测器400接收到周期性红外信号。

综上所述，当被探测物较远时，因常规红外探测器的菲涅尔透镜尺寸有限，故被探测物发射的红外线难以使探测器做出响应。而本发明中，被探测目标发射的红外线可由本发明中的第一透镜阵列300、调制散射板200、第二透镜阵列100收集后投射至探测器400的菲涅尔透镜410上，且第一透镜阵列300、调制散射板200、第二透镜阵列100的物理尺寸大于菲涅尔透镜410，故其可增加红外线的入射面积，从而能够探测到较远位置的红外目标，从而增大探测范围。

Claims (4)

1.一种探测范围增强的红外探测器，其特征在于：该探测范围增强的红外探测器由探测器、第一透镜阵列、调制散射板、第二透镜阵列构成，所述探测器由红外传感器及菲涅尔透镜组成，红外传感器用于接收红外线，并将其转化为电信号，菲涅尔透镜用于将红外线汇聚于红外传感器上，所述第一透镜阵列、调制散射板、第二透镜阵列前后依次放置，用于增大红外线的接收范围，其物理尺寸大于所述探测器上的菲涅尔透镜，第一透镜阵列由大量凸透镜在二维平面内排列而成，所述第一透镜阵列上的所有凸透镜均可将被探测目标发射的红外线汇聚后投射至调制散射板，形成红外光斑，调制散射板由掩模板和散射层构成，掩模板上具有透光图形，掩模板上的透光图形部分允许红外线通过，其余部分不允许红外线通过，散射层紧贴掩模板放置，用于将通过掩模板的红外线散射到各个方向，所述第二透镜阵列也由大量凸透镜在二维平面内排列而成，所述第二透镜阵列上的所有凸透镜均可将被探测目标在调制散射板上所成光斑的红外线投射至探测器的菲涅尔透镜位置，菲涅尔透镜将红外线再次聚焦后投射至红外传感器上，红外传感器将红外信号转变成电信号，从而完成红外目标的检测。

2.如权利要求1所述的一种探测范围增强的红外探测器，其特征在于：第一透镜阵列可替换为柱透镜光栅。

3.如权利要求1所述的一种探测范围增强的红外探测器，其特征在于：第二透镜阵列可替换为柱透镜光栅。

4.如权利要求1所述的一种探测范围增强的红外探测器，其特征在于：菲涅尔透镜可以替换为凸透镜。