DE2719191C2 - Infrarotstrahlungs-Einbruchdetektor - Google Patents
Infrarotstrahlungs-EinbruchdetektorInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Infrarotstrahlungs-Einbruchdetektor mit strahlungsbündelnden Mitteln, die
eine Strahlung aus mehreren getrennten Empfangsbereichen zu einem Strahlungsempfänger weiterleiten.
Bei einem aus der DE-OS 2103 909 bekannten
Detektor dieser Art werden die verschiedenen Empfangsbereiche durch eine Vielzahl von als rtrahlungsbündelnde Mittel vorgesehenen Reflektoren erzeugt,
welche die Strahlung aus jeweils einer Empfangsrichtung aufnehmen und auf den gemeinsamen Strahlungsempfänger fokussieren. Es wäre zwar denkbar, die
einzelnen Reflektoren verstellbar auszubilden; dies würde jedoch eine außerordentlich komplizierte und
aufwendige Konstruktion erforderlich machen. Zudem wäre es notwendig, die einzelnen Reflektorfläche je
nach Einstellwink», ί bzw. Reflexionswinkel optisch zu
korrigieren, um eine gute Bündelung zu erreichen und somit sauber getrennte Empfangsbereiche mit verhältnismäßig scharfen Begrenzungen zu bekommen. Die bei
den bekannten Detektoren verwendeten sphärischen Spiegel eignen sich dafür nur schlecht insbesondere bei
flachem Reflexionswinkel. Dabei wäre es erforderlich, einen exzentrischen Ausschnitt aus einem Rotationsparaboloid zu wählen, wobei der Ausschnitt umso
exzentrischer gewählt werden muß. je flacher der Reflexionswinkel ist; d. h. für jede einzelne Empfangsrichtung muß ein anderer Paraboloid-Ausschnitt gewählt werden. Bei den bekann'in Detektoren mit
sphärischen Spiegeln oder zentrischen Paraboloid-Spiegeln würden die seitlichen Fr.ipfangsbereiche bei
starker Reflektorneigung an den Grenzen verschwimmen und ineinander übergehen. Detektoren mit solchen
Spiegeln wären also, auch wenn die Reflektoren verstellbar ausgeführt wären, wegen der unzureichenden optischen Abbildung nur sehr schlecht geeignet,
einen Einbrecher in einem großen Raumwinkelbereich sicher zu erfassen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Infrarotstrahlungs-Einbruchdetektor mit mehreren getrennten Empfangsbereichen mit Hilfe strahlungsbündelnder Mittel zu schaffen, bei welchen die
einzelnen Empfangsbereiche beliebig einstellbar sind und an gewünschte Anwendungsbedingungen angepaßt
werden können, und bei welchem die Qualität der optischen Bündelung unabhängig von der F.instrahlungs-oder Empfangsrichtung ist.
Diese Aufgabe ist. ausgehend von einem Detektor der eingangs genannten Art. erfindungsgemäß dadurch
gelöst, daß die strahlungsbündelnden Mittel die Strahlung in einer Brennfläche fokussieren sowie
zwischen Brennfläche und Strahlungsempfänger ein Bündel strahlungsleitender Elemente angeordnet ist.
Aus dem DE-GM 66 05 845 ist zwar eine als Einbruchsicherung verwendbare Lichtschrankenanordnung mit strahlungsbündelnden Mitteln, einem Strahlungsempfänger und einem Bündel strahlungsleitender
Elemente, deren Si,v!Ji:ngsaus;riH5öffnungen vor dem
Strahlungsempfänger angeordet sind, bekannt. Die Lichtschranke wird dadurch gebildet, daß das Licht
einer Lichtquelle durch einen Lichtleiterfaserstrang mit linienförmig angeordneten Austrittsoffnungen auf entsprechend
angeordnete Eintrittsöffnungen eines Lichtleiterfaserstrangs auf der Empfängerseite geleitel wird.
Vor den Lichtaustrittsöffnungen des Lichtleiterfaserstrangs befindet sich eine aus einer Vielzahl von
Einzellinsen bestehende, lichtstrahlensammelnde Vorrichtung, die dazu dient, das im breiten Winkel aus den
LiiTiiif^crfHiern austretende Licht parallel auszurichten
und e>ne als Auslösemittel dienende Lichtfläche zu schaffen. Auf der Empfängerseite befindet sich vor den
Lichteintrittsöffnungen d~s Lichtleiterfaserstrangs eine
ebenfalls aus einer Vielzahl von Einzellinsen bestehende, lichtstrahlensammelnde Vorrichtung, durch welche
das Licht des Lichtvorhangs auf die Eintrittsöffnungen des Lichtleiterfaserstrangs konzentriert wird. Diese
lichtstrahlensammelnde Vorrichtung ist so ausgebildet, daß sie das Licht aus einer bestimmten Richtung,
nämlich das Licht des Lichtvorhangs, aufnimmt. Zur Feststellung von Objekten oder unbefugten Personen
außerhalb des Lichtvorhangs ist die Anordnung des DE-GM 66 05 845 jedoch nicht geeignet.
Besonders zweckmäßig ist es, die strahlungsbündelnden Mittel als innenreflektierende Kugelflächen auszubilden,
wobei die Brennfläche eine Kugel mit halbem Radius ist, den Strahlungsempfänger etwa im Kugelmittelpunkt
anzuordnen und die Länge der Strahlungslei- w tenden Elemente so zu wählen, daß sie dem halben
Reflektorkugelradius entsprechen. Dadurch kommen die Eintrittsöffnungen dieser strahlungsleitenden Elemente
bei einer Verbiegung stets automatisch in jeder Stellung in der Brennfläche zu liegen. r>
Um einen Einbruchdetektor mit guter Rundumempfindlichkeit zu bekommen, welcher Strahlung annäherungsweise
aus einem gesamten Halbraum aufnehmen kann, ist es zweckmäßig, den Reflektor als innenverspiegelte
Halbkugel auszubilden. Ein solcher Detektor läßt *o »ich beispielweise als Deckenmelder verwenden,
welcher in der Mitte der Raumdecke eines geschützten Raumes angebracht ist Dabei ist die optische Korrektur
und die Qualität der Abbildung unabhängig von der Einstrahlungsrichtung.
In einem Beispiel wird durch flexible Ausbildung der
strahlungslpitenden Elemente gewährleistet, daß jedes beliebige Empfangsbereichsmuster individuell eingeitellt
werden kann, je nach den Bedürfnissen der Praxis. Die Zahl der Empfangsbereiche ist dabei durch die Zahl so
der in dem Bündel enthaltenen, strahlungsleitenden Element« bestimmt. In der Praxis läßt sich auf diese
Weise eine wesentlich größere Anzahl von Empfangsbereichen erzeugen als mit einer Anzahl verschiedener
Refitktoren. die einen erheblichen Platz beanspruchen
und deren Zahl daher begrenzt ist. Dadurch kann der geschützte Raum oder Bereich wesentlich besser mit
Strahlungsempfanj?\bereichen überdeckt werden.
Die Erfindung wird anhand eines der in den Figuren
dargestellten Ausführungsbeispiele erliiut-rt.
F 1 g I und 2 /eigen ein Ausführungsbeispiel, die
F1 g. J und 4 zwei weitere Ausführun.gsbeispiele.
Bei dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel ist in einem Gehäuse C eine Reflektorfläche R
angeordnet, welche als Teil einer Kugelfläche ausgcbildet
ist. Der gewählte Kugelteil bestimmt den erfaßbaren Raumwinkel. Falls eine Empfindlichkeit in einem
möglichst großen Raumbereich gewünscht wird, ist es
zweckmäßig, eine Halbkugel zu verwenden. Die Kugelfläche R kann als Metallspiegel ausgeführt sein
oder als innenvecspiegelics Kunstvolf oder Glasteil
mit kugelförmiger Aushöhlung.
Im Kugelmittelpunkt ist mittels eines Haltesteges H, welcher nur wenig Strahlung abschattet, ein Strahlungsempfänger
5 angeordnet, dessen spektrale Empiiüdlichkeit auf den verwendeten Wellenlängenbereich abgestimmt
sein kann. Eine selektive Empfindlichkeit für ein bestimmtes Spektralgebiet kann auch durch ein
vorgeschaltetes Filter F, welches z. B. als Abdeckscheibe des Gerätes an der Gehausewand und/oder des
Strahlungsempfängers ausgeführt ist, erreicht werden. Auf die Vorderseite des Strahlungsempfängers F
welche der reflektierenden Kugelfläche R zugewandt ist, ist ein Strahlungsleiterbündel aufgesetzt, welches aus
einer Vielzahl einzelner strahlungsleitender Elemente Li, L2 ... zusammengesetzt ist Die Länge der
einzelnen Elemente ist so gewählt, daß sie ungefähr dem halben Kugelradius entspricht. In diesem Fall kommen
die Strahlungseintritte der einzelnen Elemente L 1, L 2.
L 3 ... auf einer Kugel mit halbem Radius zu liegen,
welche genau die Brennfläche der Ref.ektorkugel R
darstellt.
Die einzelnen strahlungsleitenden Elemente sin') z. B.
flexibel oder biegsam ausgeführt, so daß sie sich verbiegen lassen und deren Strahlungseintritte beliebig
auf dieser kugelförmigen Brennfläche B eingestellt werden können. Die einzelnen strahlungsleitenden
Elemente können als Fasern oder Stäbe aus einem, je nach verwendeter Wellenlänge, genügend strahlungsdurchlässigen
Glas oder Kunststoff ausgebildet sein, in denen sich die Strahlung durch Totalreflexion an der
Oberfläche oder durch Reflexion an einer zusätzlich aufgebrachten, reflektierenden Schicht fortpflanzt. Die
einzelnen strahlungsleitenden Elemente können auch aus einer Mehrzahl solcner Stäbe oder Fasern der
vorgenannten Art bestehen. Eine solche Ausführung ist z. B. in Form von Glasfaserbündeln in der Praxis als
Lichtleiter bereits gebräuchlich. Je nach Wellenlänge kann es vorteilhaft sein, anstelle der massiven und daher
möglicherweise stark absorbierenden, strahlungsleitenden Elemente solche als innenreflektierende oder
-verspiegelte Hohlkörper, z. B. Rohre, auszuführen. oder als Hohlleiter für elektromagnetische Wellen, in
der Art wie sie in der Mikrowellentechnil' gebräuchlich sind, mit Wänden aus gut leitendem Metall und/oder
dielektrischem Material (Glas, Kunststoff). Der Querschnitt dieser strahlungsleitenden Elemente entspricht
an dem auf der Brennebene liegenden Ende den Anforderungen an die Größe des Brennpunktes, z. B.
möglichst klein und rund, und zeigt auf der anderen Seite den gleichen oder einen an die Größe der
Strahlungsempfängers angepaßten Querschnitt, z. B. re''htt.k;g. Die strahlungsleitenden Elemente zeigen
daher im gestreckten Zustand im einfachsten pall prismatische Ausbildung, z. B. in Form von Kundstäben,
bei einer Anpassung an die Brennpunkt- und Strahlungsempfängergtöße
konische oder pyramidale Ausbildung oder im allgemeinen Fall die Form eines Körpers mit Ein- oder Ausgangsfläche, bei dem der
Mantel lediglich so ausgebildet werden muß, daß eingestrahlte Strahlung auf irgendeinem Wege zum
Ausgang gelangen muß. Es kann auch zweckmäßig sein, den Querschnitt der strahlungslcitenden Elemente nach
den Gesichtspunkten einer optimalen Durchlä'sinker,
oder optimalen Biegsamkeit auszulegen, z. B. bandförmig, und lediglich an den linden Übergangsstücke auf
den gewünschten Querschnitt vorzusehen. Stall der in
den Figuren aus Gründen eier Übersichtlichkeit dargestellten fünf Klemenie Ll ... 1.5 kann ein
Lichtleiterbündel aus einer großen Zahl von Fasern. /. B.
mehr als hundert, verwendet werden.
Durch jedes der einzelnen Elemente wird eine
Strahlungsempfangsrichtung El ... ES festgelegt,
welche der Verbindiingsgeraden des Lichtleitcreintiittcs
Li ... L5 mit dem Kugelmittelpunkt S entspricht.
Durch die beschriebene Anordnung wird erreicht, daß l
lediglich Strahlung aus diesen, voneinander getrennten Empfangsrichtungen durch den Kugelreflektor R auf
eines der strahlungsleitenden Elemente Ll ... 1.5
fokussiert und somit dem Strahlungsempfänger S
zugeleitet wird, nicht jedoch Strahlung aus anderen Empfangsrichtungen. Es entsteht also ein Empfangsrichtungsmuster,
welches der Verteilung der Strahlungseintritte der einzelnen Elemente auf der Brennfläche Π
entspricht. Dieses Muster kann einfach und bequem eiiigesieiii und den gewürisciiien Aiiweiiduiigsbediii- gungcn
angepaßt werden.
Außerdem wird durch diese Anordnung erreicht, daß die optische Korrektur völlig unabhängig von der
Empfangsrichtung ist. Der für jede Empfangsrichtung wirksame Ausschnitt des Reflektors und damit die Güte
der optischen Abbildung wird durch den Raumwinkel β bestimmt, auf dem das strahlungslcitende Element
Strahlung aus Richtung des Reflektors aufnehmen und weiterleiten kann. Dieser Raumwinkel und damit die
durch die sphärische Aberration verursachten Abbildungsfehler können durch eine vor dem Reflektor
angeordnete Apertur oder Lochblenden LB begrenzt werden, oder durch Ausbildung der Strahlungseintritte
der strahlungsleitenden Elemente mit einer entsprechenden Richtcharakteristik. Damit kann also erreicht )
werden, daß nicht nur die zentralen Empfangsbereiche eine scharfe Begrenzung aufweisen, sondern sämtliche
Empfangsrichtungen, auch solche mit sehr schrägem Strahlungseinfall. Damit ist gewährleistet, daß die im
Sockel untergebrachte Auswerteschaltung A außerordeutlich empfindlich reagiert und ein Alarmsignal
auslöst, auch bei Durchschreiten einer stark seitlich ausgerichteten Empfangsrichtung. Ein Empfindlichkeitsverlust
außerhalb des zentralen bereichcs wird dadurch praktisch völlig ausgeschaltet.
Statt die strahlungslcitcnden Elemente flexibel oder
biegsam auszubilden, so daß sie im Detektor selbsi verbogen und auf die gewünschten Empfangsrichtungen
ausgerichtet werden können, kann dafür auch ein Material gewählt werdeti. welches erst durch eine
bestimmte Behandlung. /.. B. durch Temperaturerhöhung,
biegsam wird, danach jedoch wieder erstarrt, so
daß die Fmpfaiigsrichtungen fixiert sind. Fs können auch starre strahlungsleitendc Elemente verwendet
■ werden, die bei /\ufsetzen auf den Strahlungsempfänger
durch geeignete Mittel nach den gewünschten Empfangsrichtungen ausgerichtet und danach, z. B. durch
Vergießen, in dieser Stellung fixiert werden. Die Ausrichtung der Elemente kann in allen erwähnten
Fäiien sowohl im fertig montierten Detektor vorgesehen sein, als auch vor oder während der Montage. So
kann z. B. auch ein vorher fertig ausgerichtetes Elementbündel, gegebenenfalls zusammen mit dem
Strahlungsempfänger, in das Gehäuse oder den Reflektor eingesetzt werden.
Es sei bemerkt, daß statt einer Reflektorkugel auch andere strahlungsbiindelnde Mitte! mit äquivalenter
Wirkung vorgesehen sein können, z. B. eine Sammellinse,
die auch als Stufen- oder Fresnel-Linse ausgebildet
sein kann, oder mehrere wabenförmig zusammengesetzte Linsen, in deren Brennfläche oder Brennebene
die einzelnen Strahlungsleiterorfnungen liegen. In den Fig. 3 und 4 sind solche Detektoren mit einer
Stufenlinse SL bzw. mehreren, facettenförmig auf der Kugel angeordneten Einzellinsen SL1, SL2 .... dargestellt.
Die übrigen Teile entsprechen denen in Fig. I. Dabei liegen die Enden der Strahlungsleiter L\, L:... L1
wiederum auf der Brennebene B (Fig. 3) bzw. der aus den Brennflächen der einzelnen Facetten zusammengesetzten
Kugel S(F i g. 4).
Claims (16)
1. Infrarotstrahlungs-Einbruchdetektor mit strahlungsbündelnden Mitteln (R, SL). die eine Strahlung
aus mehreren getrennten Empfangsbereichen zu einem Strahlungsempfänger (S/ weiterleiten, d a -durch gekennzeichnet, daß die strahlungsbündelnden Mittel (R) die Strahlung in einer
Brennfläche (B) fokussieren sowie zwischen Brennfläche und Strahlungsempfänger (S) ein Bündel to
strahlungsleitender Elemente ^angeordnet ist.
2. Detektor nach Anspruch 1, dessen strahlungsbündelnde Mittel als Teil einer innenreflektierenden
Kugelfläche (R) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungseintrittsöffnungen der ιϊ
strahlungsleitenden Elemente (L)'m der als Kugelfläche mit halbem Radius ausgebildeten Brennfläche
(B)der Kugelfläche (/^angeordnet sind.
3. Detektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die strahlungsbündelnden Mittel als
Halbkuge .(/^ausgebildet sind.
4. Detektor nach Anspruch !. dadurch gekennzeichnet, daß die strahlungsbündelnden Mittel als
Sammellinse ^/.^ausgebildet sind.
5. Detektor nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß die Sammellinse (SL) als Stufenlinse
Ausgebildet ist.
6. Detektor nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die strahlungsbündelnden Mittel
mehrere, facettenförmig auf einer Kugelfläche v>
angeordnete Sammellinsen (SL 1, SL 2 ...) aufweisen, deren TVennflächen sich wenigstens angenähert
Zu einer Kugelfläche zusammenschließen.
7. Detek'or nach Anspruch 6. dadurch gekennzeichnet, daß die facettenfftrmig angeordneten J5
Sammellinsen (SL) etwa eine Halbkugel einnehmen.
8. Detektor nach Anspruch 2, 3.6 oder 7. dadurch
gekennzeichnet, daß der Strahlungsempfänger (SJ
etwa im Kugelmittelpunkt angeordnet ist. und daß die strahlungsleitenden Elemente (L \, L2 ...) alle *o
die gleiche Länge haben.
9. Detektor nach Anspruch 2. 3 oder 8. dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlungsempfänger (S)
Im Kugelmittelpunkt ist und daß die strahlungsleitenden Elemente (Li, L 2...) eine Länge aufweisen,
Welche etwa dem halben Kugelradius entspricht.
10. Detektor nach Anspruch 2 oder 3. dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (R) aus einem
kunststoff- oder Glaskörper mit einer als Teil einer Kugel ausgebildeten, innenverspiegelten Aushöh·
lung besteht.
11. Detektor nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die strahlungsleitenden Elemente (Li. Ll ...) als Fasern aus
Strahlungsdurchlässigem Material ausgebildet sind. In welchem die .Strahlungsleitung vermittels innerer
Totalreflexionen erfolgt.
12. Detektor nach einem der Ansprüche I bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die strahlungsleitenden Elemente (Li. 1.2 ...) als innenreflektierende w
Rohre mit beliebigem Querschnitt ausgebildet sind.
13. Detektor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die strahlungsleitenden Elemente (L^als Hohlleiter mit Wänden aus gut
leitendem Metall und/oder dielektrischem Material ausgebildet sind.
14. Detektor nach einem der Ansprüche 2,3 und 8
bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem
Reflektor (R) eine Lochblende (LB) angeordnet ist.
15. Detektor nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungseintritte
der strahlungsleitenden Elemente (L 1, L2 ...) eine Richtcharakteristik besitzen.
16. Detektor nach einem der Ansprüche 1 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, daß die strahlungsleitenden Elemente (L 1, L 2...) flexibel sind.
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