DE4403891A1

DE4403891A1 - Infrarot-Bewegungsmelder

Info

Publication number: DE4403891A1
Application number: DE19944403891
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl Ing Schlechtingen
Original assignee: Gebrueder Merten GmbH and Co KG
Current assignee: Merten GmbH
Priority date: 1994-02-08
Filing date: 1994-02-08
Publication date: 1995-08-10

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Infrarot-Bewegungsmelder mit wenigstens einem Infrarot-Sensor, der ein in einem weiten Winkelbereich vorgegebenes Überwachungsgebiet erfaßt, welches durch eine optische Fokussiereinrichtung vor dem Infrarot- Sensor in getrennte Empfangsbereiche um den Bewegungsmelder herum aufgefächert ist, wobei die Fokussiereinrichtung eine große Anzahl von Einzellinsen enthält und eine Multilinseneinheit bildet, von der jede Einzellinse die einfallende Infrarot-Strahlung ihres Empfangsbereiches auf den Infrarot-Sensor fokussiert.

Durch die US-PS 4 930 864 ist eine kugelige Multilinseneinheit mit vielen sphärischen Einzellinsen auf der Kugeloberfläche bekannt. Die kugelige Multilinseneinheit besitzt einen linsenlosen, ebenfalls kugeligen, Randbereich.

Durch die US-PS 4 717 821 ist eine im Radius gekrümmte Multilinseneinheit mit vielen Einzellinsen bekannt, die Fresnellinsenstruktur aufweisen.

Für den Fernbereich des Bewegungsmelders werden lichtstarke Linsen aus infrarotstrahlungsdurchlässigem Material benötigt, also Linsen mit großer Oberfläche. Hierfür sind Fresnellinsen geeignet, weil sie eine geringe Dämpfung aufweisen. In einer mehrfach gekrümmten Oberfläche der Multilinseneinheit, beispielsweise solche mit kugeliger Oberfläche, sind Fresnellinsenstrukturen technisch schwierig herzustellen, wenn eine derartige Multilinseneinheit einstückig im Spritzverfahren hergestellt werden soll. Dünne sphärische Linsen für den Nahbereich sind mit geringer Dämpfung im Spritzverfahren, z. B. aus Polyethylen, herstellbar.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Multilinseneinheit, d. h. ein Linsensystem, mit einer Vielzahl von Einzellinsen für einen Infrarot-Bewegungsmelder herzustellen, die aus einer Kombination von Fresnellinsen und sphärischen oder asphärischen Einzellinsen besteht.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches aufgeführten Maßnahmen gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung der Multilinseneinheit wird der kugelige Linsenteil ergänzt durch einen zylindrischen und/oder konischen Linsenteil, der selbst Träger von Einzellinsen oder Teilen davon ist.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der Spielraum für die Formgestaltung der Multilinseneinheit nicht durch die Form der Einzellinsen eingeschränkt ist. Beispielsweise läßt sich die Form der Multilinseneinheit weitgehend an ein kugelartiges Gehäuse des Bewegungsmelders anpassen. Ferner kann durch die unterschiedliche Form und Größe der Linsen eine optimale Anpassung an unterschiedliche Empfangsbereiche des Bewegungsmelders, wie Nah- und Fernbereich, erfolgen. Dadurch, daß die Multilinseneinheit einstückig ausgebildet ist, sind unterschiedliche Fensterdurchbrüche für separate Multilinsen entbehrlich. Durch die Kugelform sind Korrekturen an den Einzellinsen, beispielsweise eine Verschiebung der optischen Achse zur geometrischen Achse, nicht erforderlich. Die sphärischen Linsen können als einfache Sammellinsen ausgebildet sein, in deren Brennpunkten der Infrarot-Sensor liegt.

Gemäß Anspruch 2 und 4 kann der kugelige Teil ein Viertelkugelsegment sein, an dem sich an einer Seite der zylindrische oder konische Teil anschließt.

Nach Anspruch 3 kann der kugelige Teil etwa einem Kugelkeil entsprechen. Die kugelige Form kann beispielsweise einem Kugelteil entsprechen, der entsteht, wenn der in gerader Ebene von einer Vollkugel abgetrennte kleinere Teil davon in einer Ebene quer zu seiner Schnittebene halbiert wird, in zwei gleich große oder nicht gleich große Teile. Je nach Bedarf kann ein Teil für die Gestaltung des kugeligen Teils maßgebend sein. Der kugelige Teil kann ferner durch verschieden große Kugelabschnitte variiert werden, so daß letzten Endes aus einer Kugelform die passenden Teile gewählt werden können.

An das kugelkeilartige Gebilde kann sich gemäß Anspruch 4 der zylindrische bzw. konische Teil anschließen.

Gemäß Anspruch 5 können der Kugelteil und der Zylinderteil bzw. der konische Teil passend zueinander sein.

Für die Anordnung der sphärischen Linsen im kugeligen Teil kann eine Reihenanordnung in Ebenen auf Längen- oder Breitenkreisen der kugeligen Oberfläche vorgesehen sein. Es ist vorteilhaft, die Packungsdichte der Linsen so eng wie möglich zu machen, um die vorhandene Oberfläche voll auszunutzen. Es kann jedoch, um Überschneidungen der Empfangsbereiche zu vermeiden, auch vorteilhaft sein, gewisse Abstände der Linsen voneinander einzuhalten.

Nachfolgend ist anhand der Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 die Seitenansicht des Infrarot- Bewegungsmelders,

Fig. 2 eine schaubildliche Darstellung der Multilinseneinheit mit Blickrichtung von der Sensor-Seite,

Fig. 3 eine Draufsicht in die Innenseite der Multilinseneinheit.

Die Fig. 1 zeigt einen Infrarot-Bewegungsmelder 4 in der Seitenansicht. Der Infrarot-Bewegungsmelder besteht aus einem Sockelteil 5, der zum Befestigen auf einer Unterlage, z. B. einer Gebäudewand, ausgebildet ist und einen nicht dargestellten Klemmenraum mit Anschlußklemmen aufweist. Die ebenfalls nicht dargestellte Anschlußleitung wird von der mit 6 bezeichneten Seite des Sockelteils 5 eingeführt. Auf dem Sockelteil 5 sitzt ein gewölbtes Sockelteil 7, welches eine nicht dargestellte Leiterbahnplatine mit elektrischen und elektronischen Baugruppen des Bewegungsmelders aufnimmt.

An der, der Basisseite 8 gegenüberliegenden, Seite des Gehäuseteils 7 befindet sich eine kugelkalottenartige Vertiefung 9 zur Lagerung und Halterung eines Kugelgehäuses 10, das gegenüber dem unbeweglichen Gehäuseteil 7 in der kugelkalottenartigen Vertiefung 9 um einen gewissen Betrag drehbar und schwenkbar gelagert ist.

Das Kugelgehäuse 10 nimmt etwa in der Teilungsebene 11 eine nicht dargestellte Leiterbahnplatine auf, die den ebenfalls nicht dargestellten Infrarot-Sensor herkömmlicher Bauart trägt. Je nach Wirkbereich des Bewegungsmelders 4 können zwei oder mehr Infrarot-Sensoren vorgesehen werden.

Das Kugelgehäuse 10 besitzt eine Aussparung 12, die etwas größer ist als ein Viertelkugelsegment. Diese fensterartige Aussparung 12 ist geschlossen durch eine Multilinseneinheit 13, die um einen Betrag gegenüber der Kugelform des Gehäuses 10 zurückversetzt ist, aber große Bereiche ihrer Oberfläche kugelig ausgebildet sind.

Die Fig. 2 und 3 zeigen die Multilinseneinheit 13 im vergrößerten Maßstab. Die Fig. 2 zeigt eine Darstellung aus einem Blickwinkel von schräg hinter der Multilinseneinheit auf deren Innenseite, also der Infrarot-Sensorseite. Der Infrarot- Sensor nimmt in dieser Darstellung etwa eine Position ein, die durch das Kreuz 14 markiert ist. Bei zwei nebeneinander angeordneten Infrarot-Sensoren bildet das Kreuz 14 die Mittenachsen der beiden Sensoren. Dementsprechend besitzt die Multilinseneinheit 13 einen gemeinsamen Brennpunkt für die linke und rechte Seite der Multilinseneinheit.

Die Multilinseneinheit ist im Spritzverfahren aus Polyethylen einstückig hergestellt und weist einen kugeligen Teil 15 und einen zylindrischen Teil 16 auf. Der kugelige Teil 15 und der Zylinderteil 16 bilden ein dünnwandiges, schalenartiges Gebilde. Der kugelige Teil 15 entspricht einem Kugelkeil (Kugelzweieck), der durch die mit 17 bezeichnete Schnittebene einerseits und durch die mit der dazu senkrecht verlaufenden Schnittebene 18 begrenzt wird. Der Zylinderteil 16 (Hohlzylinderteil) besitzt einen Radius mit dem Durchmesser der Schnittebenen 17 des kugeligen Teils 15 und wird begrenzt durch die Schnittebenen 18. Der Übergang vom kugeligen Teil 15 zum zylindrischen Teil 16 wird durch die umlaufende Kante 19 markiert. Dieser Bereich kann durch nicht dargestellte Rippen verstärkt werden, um die Stabilität des dünnen Gebildes zu erhöhen.

Der zylindrische Teil 16 der Multilinseneinheit 13 erfaßt den Fernbereich in der Größenordnung von etwa 8 bis 16 Meter. Die Einzellinsen 20 sind Teile von Linsen mit Fresnellinsenstruktur. Die Anzahl der Linsen 20 bestimmen die Anzahl der Überwachungsbereiche im Fernbereich. Im Ausführungsbeispiel besteht der zylindrische Teil aus achtzehn Fresnellinsen 20.

Der kugelige Teil 15 erfaßt den Nahbereich und ggf. einen Unterkriechbereich. Die Außenseite der Kugeloberfläche ist glatt ausgebildet und deren Zentrum bestimmt die Lage des Infrarot-Sensors. Die Innenseite der Kugeloberfläche enthält eine große Anzahl runder Einzellinsen 21, deren Brennpunkte mit dem Zentrum der äußeren Kugeloberfläche zusammenfallen und sphärische Sammellinsen bilden.

Die Linsenanordnung umfaßt fünf Ebenen, davon vier Ebenen I, II, III, IV in dem kugeligen Teil 15 und eine Ebene im Zylinderteil 16. In den Figuren sind relativ große Abstände zwischen den Ebenen vorhanden. Es ist jedoch zweckmäßig, die Abstände möglichst gering zu machen, beispielsweise können die Ebenen so gelegt werden, daß die jeweils untere Ebene in die Zwickel der darüber liegenden Linsenebene hineinragt, also eine größtmögliche Packungsdichte erzielt wird.

Claims

1. Infrarot-Bewegungsmelder mit wenigstens einem Infrarot- Sensor, der ein in einem weiten Winkelbereich vorgegebenes Überwachungsgebiet erfaßt, welches durch eine optische Fokussiereinrichtung vor dem Infrarot-Sensor in getrennte Empfangsbereiche um den Bewegungsmelder herum aufgefächert ist, wobei die Fokussiereinrichtung eine große Anzahl von Einzellinsen enthält und eine Multilinseneinheit (13) bildet, von der jede Einzellinse (20), (21) die einfallende Infrarot-Strahlung ihres Empfangsbereiches auf den Infrarot-Sensor fokussiert, daß die Multilinseneinheit (13) einen Fernbereich, einen Nahbereich und ggf. einen Unterkriechbereich des Bewegungsmelders (4) erfaßt, daß die Multilinseneinheit einstückig ausgebildet ist und eine schalenartige Form mit kugeligen und zylindrischen und/oder konischen Oberflächenbereichen aufweist, daß die kugelige Flächenform durch die zylindrische und/oder konische Flächenform ergänzt ist, daß die zylindrische oder konische Fläche durch Fresnellinsen (20) oder Teilen davon gebildet ist, und die kugelige Fläche eine große Anzahl sphärische Sammellinsen (21) oder Teile davon enthält, daß die Schalenform derart angeordnet ist, daß der Fresnellinsenbereich den Fernbereich und der sphärische Linsenbereich den Nahbereich und ggf. den Unterkriechbereich erfaßt.

2. Infrarot-Bewegungsmelder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der kugelige Teil (15) mit seinen begrenzenden Schnittebenen (17), (18) etwa der Form eines Viertelkugelsegmentes entspricht.

3. Infrarot-Bewegungsmelder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der kugelige Teil (15) mit seinen begrenzenden Schnittebenen (17), (18) etwa der Form eines Kugelkeils (Kugelzweieck) entspricht.

4. Infrarot-Bewegungsmelder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der kugelige Teil (15) durch einen Zylinderteil (16) oder Kegelstumpfteil vergrößert ist.

5. Infrarot-Bewegungsmelder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Zylinderteils (16) dem Durchmesser des Schnittkreises des kugeligen Teils (15) entspricht.

6. Infrarot-Bewegungsmelder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der kugelige Teil (15) der Multilinseneinheit in Reihenordnung auf Breitenkreisen übereinanderliegende Linsenebenen besitzt.

7. Infrarot-Bewegungsmelder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß vier Linsenebenen I, II, III, IV vorgesehen sind.

8. Infrarot-Bewegungsmelder nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Linsenebene (Ebene I) zwischen fünfzehn und zwanzig Einzellinsen (21) besitzt.

9. Infrarot-Bewegungsmelder nach Anspruch 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Ebene II zwischen zwölf und vierzehn Einzellinsen (21) besitzt.

10. Infrarot-Bewegungsmelder nach Anspruch 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Ebene III zwischen neun bis elf Einzellinsen (21) besitzt.

11. Infrarot-Bewegungsmelder nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Ebene IV zwischen fünf bis acht Einzellinsen (21) besitzt.

12. Infrarot-Bewegungsmelder nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Teil (16) der Multilinseneinheit (13) wenigstens eine Linsenebene mit zwischen fünfzehn bis fünfundzwanzig Einzellinsen (20) aufweist.

13. Infrarot-Bewegungsmelder nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die sphärischen Linsen (21) alle den gleichen Durchmesser aufweisen.

14. Infrarot-Bewegungsmelder nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Linsen (21) der Linsenreihen der Linsenebenen unterschiedliche Durchmesser aufweisen.

15. Infrarot-Bewegungsmelder nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Linsen (21) einer Linsenreihe größer ist als der Durchmesser der Linsen der darunterliegenden Linsenreihe.

16. Infrarot-Bewegungsmelder nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Linsen (21) einer Linsenreihe unterschiedliche Durchmesser aufweisen.

17. Infrarot-Bewegungsmelder nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergangsbereich entlang der Kante (19) durch materialeinheitliche Verdickungen verstärkt ist.