DE2734157C3 - - Google Patents

Description

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 Infrarot-Alamigeber der eingangs genannten Art erfindungsgemäß folgendes Merkmal vorgeschlagen:

e) das reflektierende Element ist als zusätzliche Filtereinrichtung ausgebildet, die zum Verhindern einer Erwärmung des Strahlungsfilters Strahlen bis zu dessen Grenzwellenlänge von ihm fernhält.

Grundsätzlich gibt es zwei Möglichkeiten, wie das reflektierende Element als zusätzliche Filtereinrichtung wirkt. Bei der einen wird zunächst selektiv absorbiert und dann reflektiert, bei der anderen zunächst selektiv reflektiert und dann absorbiert.

Eine Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Alarmgebers nach der einen Fiitermögiichkeit sieht vor, daß das reflektierende Element zur selektiven Absorption eine Beschichtung trägt, die Strahlen unterhalt) der Grenzwellenlänge des Strahlungsfilters überwiegend absorbiert und Strahlen mit einer Wellenlänge oberhalb der Grenzwellenlänge zur zugehörigen reflektierenden Fläche transmittiert.

Dabei ist in einer Weiterbildung vorgesehen, daß nur ein Teil der Strahlen mit einer Wellenlänge oberhalb der Grenzwellenlänge zur zugehörigen Fläche transmittiert wird, ein anderer Teil bereits reflektiert wild.

Eine Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Alarmgebers nach der anderen Filtermöglichkeit sieht vor, daß das reflektierende Element zur selektiven Reflexion aus einem Träger mit selektiv reflektierender Schicht gebildet ist, die Strahlen oberhalb der Grenzwellenlänge des Strahlungsfilters reflektiert und Strahlen unterhalb transmittiert.

Für die Absorption der transmittierten Strahlen dient entweder der Träger selbst, oder er transmittiert diese Strahlen weiter. Nach einer anderen Weiterbildung ist vorgesehen, daß unter der selektiv reflektierenden Schicht eine Absorptionsschicht liegt, die die transmittierten Strahlen absorbiert.

Vorteilhaft bestehen die Beschichtung, in der ganz oder (eilweise selektiv absorbiert wird, und die Absorptionsschicht der letztgenannten Weiterbildung aus Germanium oder Bleisulfid. Die selektiv reflektierende Schicht besteht vorteilhaft aus Quarz.

Ein erfindungsgemäß aufgebauter passiver Infrarot-Alarmgeber 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 Autoscheinwerfer 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 Alarmgebers, bei dem beispielsweise zwei Raumwinkel überwacht werden und bei dem eine Ab' bildüiigseinrichtung über selektive Absorption und Reflexion den nicht absorbierten Strahlenanteil auf einen Detektor richtet,

Fig. 2 zeigt dazu eine Variante der Abbildungseinrichtung in Form einer sogenannten gefalteten Optik mit verkürzter Baulänge. In den
Fig. 3 und 4 ist eine Abbildungseinrichtung dargestellt, bei der ein reflektierendes Element eine selektiv reflektierende Schicht trägt, wobei nach Fig. 4 darunter eine absorbierende Schicht angeordnet ist.
Das prinzipielle Schnittbild der Fig. 1 zeigt einen

ίο 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 dielektrischen Material besteht. Dieses Material hat eine solehe Filtercharakteristik, daß Lichtstrahlen mit Wellenlängen von oberhalb 4 μίτι durchgelassen werden und unterhalb 4 μπι reflektiert bzw. absorbiert werden. Es besteht aus einer Schicht kombinierter Dielektrika mit unterschiedlichen Brechungszahlen,

ίο beispielsweise aus MgO und ZnS. Der Detektor 1 liefert in Abhängigkeit von der Stärk. jer auftreffenden Infrarot-Strahlung ein elektrisches A usgangssignal, das in einer Auswerteinrichtung 3 zum evtl. Alarmsignal verarbeitet wird. Die Auswertung erfolgt beispielsweise wie aus der DE-AS 2 103 909 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

J5 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 aufge-

4Π brachten reflektierenden metallischen Schicht 9 und aus einer darauf aufgebrachten selektiv absorbierende .i Beschichtung 10. In der Zeichnung ist der Träger 8 beispielhaft aus Glas dargestellt.

Die Beschichtung 10 absorbiert einfallende Strah-

4j len 11. 12 - 11 parallel zu 6; 12 parallel zu 7 - mit einer Wellenlänge unterhalb 4 um und besteht beispielsweise aus Bleisulfid. Dadurch gelangen nur Strahlen mit einer Wellenlänge oberhalb 4 μίτι an die Reflexionsschicht 9 und werden auf den Detektor 1

•so 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 Ore··^wellenlänge des gesamten Strahlungsfilters - in

■■λ diesem Falle 4 μπι- . Man könnte auch die mögliche Erwärmung der Dielektrikumsschicht dts Strahlungsfilters 2 vernachlässigen und nur uie Erwärmung durch Absorption in der Germaniumschicht des Strahlungsfilters 2 verhindern wollen. Dann wäre die

Mi Beschichtung 10 nur auf 1 .H μπι als Grenzwellenlange von Germanium auszurichten und bestünde /. 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 μΐη bereits teilweise reflektiert. Der andere Teil wird dann von der Beschichtung 10 transmittiert und an der Reflexionsschicht 9 reflek-

tiert.

Fig. 2 zeigt eine Ausführung, bei der zur Verkürzung der Baulänge eine sogenannte gefaltete Optik verwendet svird. Ein Hohlspiegel 4 besteht wie in Fig. 1 aus einem Träger 8, diesmal aus Metall, wie z. B. Al, und aus einer Schicht 9 mit Beschichtung 10. Die in diesem Beispiel aus nur einem einzigen Raumwinkel einfällenden parallelen Strahlen 6 oberhalb 4 μιη werden am Hohlspiegel 4 von dessen Schicht 9 Veflektiert und auf einen Planspiegel 13 zurückgeworfen. Dieser reflektiert wieder Und richtet die Strahlen 6 auf den Detektor 1, dessen Eingangsfenster als ¹ 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 μιη, die in der selektiv absorbierenden Schicht 10 des Hohlspiegels 4 nicht völlig absorbiert und an der Schicht 9 reflektiert worden sind, sichergestellt.

Die Fig. 3 und 4 zeigen eine prinzipielle Ausführung, wo nicht selektiv absorbiert und dann reflektiert wird, sondern selektiv reflektiert wird und dann wahl· weise absorbiert wird öder 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 μηι reflektiert und auf einen Detektor 1 gerichtet, während Strahlen 19, 20 unterhalb 4 μηι in den Träger ίο 17 transmittiert werden. Dieser Träger 17 besteht beispielsweise aus Glas und transmittiert die Strahlen 20 weiter, oder er besteht aus einem Material wie beispielsweise PVC oder ein anderer Kunststoff und absorbiert die Strahlen 19.

In der Fig. 4 ist eine Variante des Prinzips selektiver Reflexion dargestellt, die für den metallischen Hohlspiegelträger 21 eines Hohlspiegels 22 geeignet ist. Detektor 1 wie in Fig. 3. Ein Träger 21 trägt eine ÄbsOfptiönsscHicht z3 und darauf eine selektiv reflektierende Schicht 24, wieder beispielsweise aus Quarz. Die von dieser Schicht 24 transmittierten Strahlen 11 unterhalb 4 μιη werden in der Absorptionsschicht 23 absorbiert und Unschädlich gemacht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Passiver Infrarot-Alarmgeber, enthaltend

a) einen Infrarot-Strahlungsdetektor;

b) eine optische Einrichtung mit mindestens einem reflektierenden Element, das die Infrarot-Strahlung aus einem oder mehreren zu überwachenden Raumwinkeln auf den Detektor richtet;

c) eine Auswertungseinrichtung, die ein vom Detektor geliefertes Ausgangssignal verarbeitet und gegebenenfalls ein Alarmsignal auslöst;

d) ein zwischen optische Einrichtung und Detektor gelegtes Strahlungsfilter, das unerwünschte Strahlung bis zu einer Grenzwellenlänge vom Detektor fernhält;

gekennzeichnet durch das Merkmal:

e) das reflektierende Element (4, 13, 16, 22) ist als zusätzliche Filtereinrichtung ausgebildet, die zum Verhindern einer Erwärmung des Strahlungsfilters (2) Strahlen bis zu dessen Grenzwellenlänge von ihm fernhält.

2. Alarmgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das reflektierende Element (4, 13) zur selektiven Absorption eine Beschichtung (10 bzw. 14) trägt, die Strahlen (11,12) unterhalb der Grenzwellenlänge des Strahlungsfilters (2) überwiegend absorbiert und Strahlen (6, 7) mit einer Wellenlänge oberhalb der Grenzwellenlänge zur zugehörigen reflektierenden Fläche (9 bzw. 15) transmittiert.

3. Alarmgeber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Tt i der Strahlen (6, 7) mit einer Wellenlänge oberhalb der Grenzwellenlänge zur zugehörigen Fläche (9 bzw. 15) transmittiert wird, ein anderer Teil bereits reflektiert wird.

4. Alarmgeber nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß das reflektierende Element (16, 22) zur selektiven Reflexion aus einem Träger (17, 21) mit selektiv reflektierender Schicht (18, 24/ gebildet ist, die Strahlen (6) oberhalb der Grenzwellenlänge des Strahlungsfilters (2) reflektiert und Strahlen (11, 19. 20) unterhalb transmittiert.

5 Alarmgeber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (17) die transmittierten Strahlen (19) absorbiert.

6. Alarmgeber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (17) die transmittierten Strahlen ;20) weitertransmittiert.

7. Alarmgeber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß unter der selektiv reflektierenden Schicht (24) eine Absorptionsschicht (23) liegt, die die transmittierten Strahlen (11) absorbiert.

5. Alarmgeber nach Anspruch 2 oder 3 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (K). 14) b/w. Absorptionsschicht (23) aus Germanium oder Bleisulfid besteht.

9. Alarmgeber nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die selektiv reflektierende Schicht (18 bzw. 24) aus Quarz besteht.

• Die Erfindung betrifft einen passiven Infrarot-Alarmgeber, enthaltend

a) einen Infrarot-Strahlungsdetektor;

b) eine optische Einrichtung mit mindestens einem reflektierenden Element, das die Infrarot-Strahlung aus einem oder mehreren zu überwachenden Raumwinkeln auf den Detektor richtet;

c) eine Auswertungseinrichtung, die ein vom Detektor geliefertes Ausgangssignal verarbe Itet und

ίο gegebenenfalls ein Alarmsignal auslöst;

d) ein zwischen optische Einrichtung und Detektor gelegtes Strahlungsfilter, das unerwünschte Strahlung bis zu einer Grenzwellenlänge vom Detektor fernhält.

ι? Ein solcher passiver Infrarot-Alarmgeber ist bekannt und beispielsweise in der DE-AS 2103 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 Auswertungseinrichtungauf eine Änderung der Infrarotstrahlung mit der Frequenz von 0,2 bis 5 Hz an. Dieser ausgewählte Frequenzbereich ermöglicht die Unterscheidung zwischen einer Strahü\ngsänderung, die hervorgerufen wird durch eine in den überwachten Raum eindringende oder ihn verlassende Person, und einer solchen,

so die beispielsweise durch Temperaturänderungen im Raum oder der Umgebung hervorgerufen werden.

Der Vorteil eines passiven AlL/mgebers 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

v, Lichtquellen wie /. B. Glühlampen und Fluoreszenzlampen ausgelöst werden. Es läßt Strahlung mit einer Wellenlänge von etwa 4,5 μηι bis 20 μπι und schirmt andere Strahlung vom Detektor ab. Da Fensterscheiben nur für Strahlen bis maximal 4 μΐη Wellenlänge

V) 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 um zum größten Teil. Ein Teil wird jedoch in dem Dielektrikum selbst absorbiert bzw. zum Ger-

wi manium transmittiert und dort absorbiert. Germanium selbst absorbiert elektromagnetische Strahlung bis 1,8 μιη Wellenlänge. Durch die Absorption wird das Detektoreingangsfenster erwärmt und kann seinerseits durch Eigenstrahlung einen Alarm auslösen.

b^r, Deshalb kann von starken Lichtquellen wie Autoscheinwerfer und Sonneneinstrahlung durch die Fensterscheiben des überwachten Raumes ein begreiflicherweise nicht beabsichtigter Alarm ausgelöst