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Spiegelanordnung für eine Meldeeinrichtung
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Die Erfindung betrifft eine Spiegelanordnung für eine Neldeeinrichtung,
insbesondere Hohlspiegel für einen passiven Infrarot-Bewegungsmelder, bei welchem
aus einem überwachten Raum einfallende Strahlung von einer in mehrere Teilflächen
unterteilten Spiegelfläche auf ein '2uhlerelement reflektiert und nach einer Signalaufbereitung
zur Darstellung vorgebbarer physikalischer Größen des überwachten Raumes verwendet
wird.
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Eine derartige Spiegelanordnung ist allgemein bekannt und erfüllt
für manchen Anwendungsfall ihren Zweck. Es besteht jedoch bei einer solchen bekannten
Spiegelanordnung das Problem, auch für hinreichend große Entfernungen von der Spiegelfläche
noch eine ausreichend große Ansprechempfindlichkeit zu gewährleisten. Insbesondere
i:1l; t"ti bi.<,her ni.cht; bei'riedigend gelllngen, bei einem bekannten Bewegungsmelder
zu erreichen, daß er auch dann rechtzeitig anspricht, wenn ein Objekt sich ausschließlich
in einer Richtung bewegt, die parallel zu der Mittelachse des Spiegels verläuft.
Wenn sich ein Objekt nämlich ohne Querkomponente direkt auf den Spiegel zu bewegt,
mindert sich das zur Auswertung bereitgestellte Signal praktisch nicht, solange
keine Grenze zwischen den meistens vorhandenen verschiedenen Uberwachungazonen durchlaufen
wird.
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Der Erfindung liegt die A u f g a b e zugrunde, eine Spiegelanordnung
der eingangs genannten Art derart auszubilden daß bei hoher Ansprechempfindlichkeit
ein besonders großes räumliches Auflösungsvermögen erreicht wird ; es soll ein Objekt
auch dann frühzeitig erkennbar sein, wenn es sich entlang oder parallel zu der Mittelachse
(optischen Achse) der Spiegelanordnung bewegt.
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* ;sullL, dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß wenigstens zwei
Teilflächen des Spiegels mit unterschiedlichen ICrummungen vorgesehen sind und daß
die Neigung der Teilflächen gegenüber der optischen Achse jeweils derart eingestellt
ist, daß von allen Teilflächen die zur optischen Achse parallelen Einfallsstrahlen
praktisch in einen einzigen Punkt konzentriert werden.
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Gemä. der Erfindung wird der wesentliche Vorteil erreicht, daß die
einem herkömmlichen Spiegel grundsätzlich anhaftenden Abbildungsfehler praktisch
vollständig ausgeschaltet werden, indem durch die erfindungsgemäße Gestaltung und
Anordnung von Teilflächen dafür gesorgt wird, daß zumindest aiejenigen Strahlungsbündel
vollständig auf das Bühlerelement auftreffen, welche für eine Darstellung des überwachten
Raumes ausgenutzt werden sollen.
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Die erfindungsgemäße Anordnung führt weiterhin zu dem Vorteil, daß
die Empfindlichkeit des Bewegungsmelders in den Sinne gesteigert wird, daß eine
größere Reichweite gewährleistet ist. Dies bedeutet, daß ein Objekt vorgegebener
Grenze bereits auf größere Entfernung erkannt werden kann oder daß in einer vorgegebenen
Entfernung kleinere Objekte als mit herkömmlichen Bewegungsmeldern identifiziert
werder können.
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Da gemäß der Erfindung die einzelnen Teilflächen unterschiedliche
Erümungen aufweisen, ist die Reichweite dieser Teilflächen unterschiedlich.Wenn
vorzugsweise vorgesehen ist, daß die verschiedenen Teilflächen jeweils gleiche räumliche
Bereiche des überwachten Raumes erfassen, läßt sich gemäß der Erfindung der weitere
erhebliche Vorteil erreichen, daß ein Objekt dann, wenn es sich direkt auf den Bewegungamelder
zu bewegt, nacheinander in die verschiedenen Empfangsbereiche der einzelnen Teilbereiche
eindringt.
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ns wird nämlich ein Objekt, welches sich beispielsweise entlang der
optischen Achse bewegt, zunächst in den Empfangsbereich desjenigen Teilbereiches
gelangen, welcher die geringste Krümmung aufweist. Wenn dieser Empfangsbereich von
einem Objekt gerade erreicht wird, würde der Empfangsbereich des Teilbereiches mit
der nächst-größeren Krümmung noch nicht ansprechen. Falls sich jedoch das Objekt
weiter in Richtung auf den Bewegungsmelder bewegt, erreicht es zwangsläufig nach
einer verhältnismäßig kuren Strecke den nächsten Empfangsbereich. Wenn jedoch eine
Grenze zwischen zwei derartigen Empfangsbereichen überschritten wird, liefert der
Bewegungsmelder ein entsprechendes Signal.
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Die Ansprechempfindlichkeit der erfindungsgemäßen Anordnung wird dann
insbesondere in den Randbereichen besonders groß, wenn vorzugsweise vorgesehen wird,
daß eine weiter entfernt von der optischen Achse des Spiegels angeordnete Teilfläche
jeweils weniger stark gekrümmt ist als eine näher an der optischen Achse befindliche
Teilfläche.
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Es können für die erfindungsgemäßen Teilflächen verschiedene geometrische
Konfigurationen gewählt werden.
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Dabei kann vorzugsweise vorgesehen sein, daß die Teilflächen als konzentrisch
in bezug auf die optische Achse angeordnete Ringflächen ausgebildet sind.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes sieht vor,
daß die Teilflächen unmittelbar benachbart zueinander angeordnet sind, wobei die
senkrecht auf einer zwischen zwei benachbarten Teilbereichen gebildeten Grenzlinie
stehenden Flächen-Tangenten einen stumpfen Winkel miteinander bilden. Auf diese
Weise wird der zusätzlicne Vorteil erreicht, daß ein Objekt beim Durchlaufen von
Empfangsbereichsgrenzen eine besonders deutliche SignalçLnderung hervorruft, so
daß auch dadurch Ansprechempfindlichkeit des erfindungsgemäßen Bewegungsmelders
weiter gesteigert wird.
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Eine verhältnismäßig flache, raunsparende Anordnung ergibt sich gonäß
einer vorteilnaften Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes dadurch, daß die Spiegelfläche
in eine Reihe von zueinander parallelen Streifenflächen unterteilt ist und daß jede
Streifenfläche in einzelne Teilstreifenflächen unterteilt ist. Mit einer derartigen
Anordnung kann leicht erreicht werden, daß zwischen einzelnen Empfangsbereichen,
die auch als Empffangssonen bezeichnet werden könnten, Zwischenräume gebildet werden,
aus denen kein auswertbares Signal von dem Fühlerelement empfangen wird. Auf diese
Weise lfflßt sich die Ansprechempfindlichkeit quer zu der optischen Achse besonders
günstig gestalten.
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Die optimale Anzahl von Streifenflächen läßt sich den jeweiligen Anforderungen
an einen Bewegungsmelder leicht anpassen.
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Die Anfälligkeit gegen Störungen läßt sich für einen Bewegungsmelder,
der beispielsweise in einer rechtwinkligen Ecke eines Raumes angebracht werden soll,
gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dadurch verhältnisä2ig klein
halten, daß der Öffnungswinkel für den von der Meldeeinrichtung erfaßten Raum etwa
80 Grad beträgt.
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Dadurch können nämlich Störungen ausgeschaltet werden, die von der
Wand oder einem Fenster ausgehen.
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Bei der erfindungsgemäßen Spiegelanordnung wird auch der Vorteil erreicht,
daß die Bertiguag der Spiegelfläche mit modernen Fertigungsmethoden keinen erheblichen
Aufwand erfordert, zumal an die Qualität der Oberfläche des Spiegels keine besonders
hohen Anforderungen zu stellen sind.
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Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung
beschrieben;
in dieser zeigen: Fig. 1 einen Schnitt entlang der
Linie I - I in der Fig.2, Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II - II in der
Fig. 1, Fig. 3 einen schematischen Grundriß der mit der erfindungsgemäßen Spiegelanordnung
gebildeten Empfangsbereiche in einer rechtwinkligen Ecke eines überwachten Raumes,
Fig. 4 eine rein schematische Veranschaulichung der unterschiedlichen Reichweiten
der in der Fig. 1 veranschaulichten Teilflächen, Fig. 5 eine räumliche perspektivische
Darstellung der einzelnen Empfangsbereiche, welche durch verschiedene Streifenflächen
und Teilstreifenflächen gebildet werden, und Fig. 6 eine schematische Darstellung
einer bevorzugten Aufteilung einer Spiegelfläche in einzelnen Streifenflächen und
Teilstreifenflächen.
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Die Fig. 1 veranschaulicht rein schematisch einen Vertikalschnitt
durch eine erfindungsgemäße Spiegelfläche. Die Schnittebene I - 1 ist in der Fig.
2 angegeben. Die Eruzmung der Teilfläche 11 a, die im Bereich der optischen Achse
15 angeordnet ist ist größer als bei den übrigen Teilflächen 11 b und 11 c.
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An die Teilfläche 11 a schließt sich die Teilfläche 11 b an, und es
ist an die Teilfläche 11 b die weitere Teilfläche 11 c angefügt.
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An den Grenzen zwischen den benachbarten Teilflächen sind jeweils
absichtlich verhältnismäßig deutlich ausgebildete Kanten vorhanden, so daß sich
eine entsprechend deutliche Signaländerung ergibt, wenn ein Objekt quer zur optischen
Achse 15 den überwachten Raum durchläuft.
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Die Neigung der Teilflächen gegenüber der optischen Achse 15 ist jeweils
derart gewählt, daß die Strahlen aus achsparallelen Strahlenbündeln, die in der
Fig. 1 schematisch dargestellt sind, auf ein Fühlerelement 16 reflektiert werden.
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Da die in der Fig. 1 veranschaulichten Teilflächen 11 a, 11 b und
11 c jeweils eine unterschiedliche Krümmung aufweisen ergibt sich nach den entsprechenden
physikalischen Gesetzen eine unterschiedliche Reichweite. Diese unterschiedlichen
Reichweiten sind für die Teilflächen in der ig. 4 schematisch dargestellt. Lediglich
zur Vereinfachung der zeichnerischen Darstellung sind die Empfangsbereiche für die
Teilflächen 11 a, 11 b und 11 c als Zylinder veranschaulicht. Bei einer praktischen
Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes liegen die verschiedenen Empfangsbereiche
praktisch in derselben Ebene, so daß ein Objekt, welches sich parallel zu oder entlang
der optischen Achse 15 bewegt, zwangsläufig nacheinander die Grenzen der verscniedenen
Empfangsbereiche durchläuft. Dadurch wird auf dem i'ünlerelement eine solche Signaländerung
ausgelöst, daß daraus ein Alarm abgeleitet werden kann. Je stärker die Kanten zwischen
den in der Fig. 1 dargestellten Teilbereichen ausgeprägt sind, umso deutlicher sind
auch die verschiedenen zugehörigen Reichweiten gemäß der Darstellung in der Fig.4
ausgeprägt, und das zur Alarmgabe auswertbare Signal läßt sich bei hinreichend klar
definierten unterschiedlichen Reichweiten einwandfrei verarbeiten.
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In der Fig. 2 ist rein schematisch ein Schnitt entlang der Linie Ii
- II in der Fig. 1 dargestellt. Es ist die Spiegelfläche, die ihrer Grundstruktur
nach vorzugsweise als Hohlspiegel 1o ausgebildet ist, gemäß der Darstellung in der
Fig. 2 in einzelne Streifenflächen 11 a, 12 a, 13 a und 14 a unterteilt. Diese Streifenflächen
bilden gemeinsam mit den dazwischen angeordneten Verbindungsflächen 17, 18 bzw.
19 eine Sägezahnlinie. Jede Streifenfläche ist in einzelne Teilstreifenflächen unterteilt,
wie es aus der Fig. 1 ersichtlich ist. Wenn die gesamte Spiegelfläche gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes in Streifenflächen unterteilt
ist, wie es in der Fig. 2 veranschaulicht ist, sind die anhand der Fig. 1 näher
erläuterten Teilflächen auch als Teilstreifenflächen bezeichnet.
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Eine bevorzugte Aufteilung der gesamten Spiegelfläche in Streifenflächen
und Teilstreifenflächen ist in der Fig. 6 dargestellt. Aus dieser Darstellung ist
ersichtlich, daß die im Bereich der optischen Achse angeordneten oder zumindest
die verhältnismäßig nahe bei der optischen Achse befindlichen Streifenflächen 11,
12 und 12' jeweils in drei Teilstreifenflächen unterteilt sind, während die weiter
von der optischen Achse entfernt angeordneten Streifenflächen 13 und 13 ' sowie
14 und 14' jeweils nur in zwei Teilstreifenflächen aufgeteilt sind. Es ist zu bemerken,
daß die oben beschriebene und in der Fig. 6 dargestellte Aufteilung der Spiegelfläche
hier nur als bevorzugte Ausführungsform beschrieben wurde, da auch eine den jeweiligen
Erfordernissen angepaßte und unter Umständen andere Aufteilung der Spiegelfläche
im Rahmen der Erfindung liegt.
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In der perspektivischen Darstellung der Fig. 5 sind die einzelnen
Em.pfangsbereiche der Teilstreifenflächen als geometrische Balken veranschaulicht.
Eine entspreellende Grundriß-Darstellung der Einpfangsbereiche ist für den Anwendungsfall
eines Bewegungsmelders zur Überwachung eine3 Raumes von einer rechtwinkligen Ecke
aus schematisch in der Fig. 3 dargestellt.
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Aus den Darstelleungen der Fig. 3 und 5 ist ersichtlich, e den w d
ng der übeachte Raum sowohl quer ais auch parallel zu der optischen Achse, d.h.
zu der Mittelachse der erfindungsgemäßen Spiegelanordnung in besonders viele und
zugleich besonders gut ausgeprägte Empfangabereiche unterteilt ist, so daß eine
besonders hohe Ansprechempfindlichkeit des erfindungsgemäßen Bewegungsmelders bei
außerordentlich hohem Auflösungsvermögen gewährleistet ist.
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Natürlich liegt es auch im Rahmen der Erfindung, eine oder mehrere
Teilflächen derart anzuordnen, daß eine sogenannte Eigenüberwachung des Bewegungsmelders
erfolgt. Zu diesem Zweck können zusätzlich zu den oben beschriebenen und in der
Zeichnung dargestellten Teilflächen weitere Spiegel-Teilflächen vorgesehen sein,
die eine solche Neigung gegenüber der optischen Achse haben, daß Strahlungsbündel
erfaßt werden, die aus einem räumlichen Bereich kommen, welcher unmittelbar vor
und/oder unter einem Bewegungamelder angeordnet ist. Es wird auf diese Weise durch
die zusätzlichen Spiegel-Teilflächen zusätzlich zu dem an sich überwachten Raum
ein räumlicher Bereich überwacht, in welchen man eindringen müßte, um zu dem Bewegungsmelder
selbst zu gelangen.
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