EP0014825A2 - Optical apparatus for passive infrared movement detector - Google Patents

Optical apparatus for passive infrared movement detector Download PDF

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EP0014825A2
EP0014825A2 EP80100101A EP80100101A EP0014825A2 EP 0014825 A2 EP0014825 A2 EP 0014825A2 EP 80100101 A EP80100101 A EP 80100101A EP 80100101 A EP80100101 A EP 80100101A EP 0014825 A2 EP0014825 A2 EP 0014825A2
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EP
European Patent Office
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mirror
detector
directional
arrangement according
view
Prior art date
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Ceased
Application number
EP80100101A
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German (de)
French (fr)
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EP0014825A3 (en
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Thomas Dipl.-Phys. Herwig
Gerhard Dipl.-Ing. Dönges
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Heimann GmbH
Original Assignee
Heimann GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Heimann GmbH filed Critical Heimann GmbH
Publication of EP0014825A2 publication Critical patent/EP0014825A2/en
Publication of EP0014825A3 publication Critical patent/EP0014825A3/en
Ceased legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B13/00—Burglar, theft or intruder alarms
    • G08B13/18—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength
    • G08B13/189—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems
    • G08B13/19—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems using infrared-radiation detection systems
    • G08B13/193—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems using infrared-radiation detection systems using focusing means
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S250/00—Radiant energy
    • Y10S250/01—Passive intrusion detectors

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for a passive infrared motion detector, in which a plurality of reflecting surfaces are arranged in such a way that they direct the infrared radiation coming from a plurality of fields of view onto a detector.
  • the infrared motion detector registers a person entering the room monitored by him or an object moving in it due to the interference caused by the infrared radiation in the background.
  • An electronic device evaluates the characteristic change in the infrared radiation detected by the detector for alarm purposes.
  • the room is divided into several fields of view, so that fields of view and dark fields, i.e. Alternate solid angles not detected by the detector.
  • the change in the movement of the object to be registered from a field of view to a dark field and vice versa causes the evaluable change in the infrared radiation falling on the detector.
  • the present invention is based on the object of designing the beam guidance for a motion detector in such a way that the disadvantages of facet optics described are avoided.
  • the entirety of the fields of vision should be able to cover a larger solid angle than the opening angle of the detector.
  • the individual fields of vision should not overlap each other.
  • a large focal length should be possible without increasing the overall length of the device.
  • the functional separation of beam splitting and beam - focusing results in a high degree of freedom, a partly arbitrarily to be arranged pointing mirror rays from fields of view under any meridional and azimuthal angles in a small solid angle p ro field of view to the focusing system for directing and arbitrarily with respect to the other part of this single focusing system according to the requirements of sensitivity and design focal length.
  • the individual fields of view can be kept completely free of intersections.
  • the focusing system increases the focal length with the folded beam path via a mirror object system without having to enlarge the housing.
  • the detector is only irradiated at relatively small angles. In commercial detectors with a limited field of view, this leads to a high degree of utilization of the incident radiation.
  • the folded beam path enables the detector to be accommodated outside the optical axis at an electrically and thermally well-shielded point.
  • a special embodiment of such a separation of beam splitting and beam focusing has already been proposed by the applicant itself (patent application P 27 34 157.7) and is known in connection with the coating of the focusing mirror from Belgian patent No. 869 369, which is parallel to this. The fundamental importance of functional separation is not emphasized there.
  • the focusing system contains a concave mirror, onto which plane directional mirrors arranged in the manner of a blind project the associated fields of view. So that the same sensitivity applies to all fields of view, the same proportion of the area of the concave mirror should be available for each partial beam.
  • the surfaces of the directional mirrors projected onto a plane perpendicular to the optical axis should be the same for all fields of view.
  • an area with the same area between the individual straightening mirrors must be provided for a beam perpendicular to the optical axis.
  • the leveling mirror and thus the position of individual fields of view can be adjustable.
  • the arrangement according to the invention offers the possibility of covering individual directional mirrors and rendering the corresponding fields of vision ineffective.
  • the monitoring areas of the device can be optimally adjusted to the special conditions of the room to be monitored.
  • the straightening pie Gel placed so that a monitoring area asymmetrical to the optical axis arises and the motion detector can be installed in a corner of the room to be monitored.
  • a special embodiment of the directional mirrors consists in that they run parallel to one another in a direction perpendicular to the optical axis.
  • the focusing system contains a concave mirror, onto which a mirror arrangement with flat mirror facets projects the associated fields of view. This mirror arrangement is then inside a housing which has openings corresponding to the individual fields of vision.
  • a deflecting mirror is located between the concave mirror and the detector. Such an arrangement can advantageously be used with a vertical optical axis if a total vertical angle of less than 45 ° is to be monitored.
  • 1 denotes an infrared detector
  • 2 a planar deflection mirror
  • 3 a concave mirror.
  • 4 to 9 plane directional mirrors are designated, which are arranged like a blind and run parallel to the plane of the figure parallel.
  • the individual mirror surfaces are rectangles, those of the deflection mirror 2 are trapezoidal.
  • the deflecting mirror 2 and the concave mirror 3 form a Newtonian mirror object with which the rays coming from the directional mirrors 4 to 9 are focused on the detector 1.
  • the beam splitting takes place with the directional mirrors 4 to 9. Beams of rays from five directions, seen in the horizontal plane of the figure, over a total angle of 170 ° are converted by the directional mirrors 4 to 9 into beam bundles parallel to the axis and as such directed onto the concave mirror 3.
  • the leveling mirrors 7 and 8 are parallel to one another - accordingly the leveling mirrors 5 and 6 - and complement one another for the angular range of 40 ° to the optical axis to form a sufficient field of view. Rays from the field of view around the optical axis fall directly on the concave mirror 3.
  • the directional mirror 9 detects rays from the field of view through the angle 85 ° to the optical axis.
  • the leveling mirror 4 is symmetrical.
  • the leveling mirrors 4 to 9 are arranged through sufficient gaps so that each beam of rays to be detected can fall on the associated leveling mirror in sufficient width through a separate housing window. Individual windows can be opened easily be covered if the respective application requires it.
  • the vertical opening angles of the individual fields of view are determined by the vertical position of the directional mirrors 4 to 9 and by their optical distance from the detector 1 or by the distances of the entire optical parts from one another.
  • the position of the detector 1 can be seen in the side view via the deflecting mirror 2 to the concave mirror 3.
  • the deflecting mirror bends the optical axis lying horizontally to the concave mirror 3 perpendicularly downward to the detector 1.
  • FIG. 3 shows a side view of an optical arrangement for a motion detector which has a facet beam distribution instead of the blind beam division. This is suitable for vertical solid angles up to 45 °.
  • 1 again means an infrared detector, 1 a flat deflecting mirror and 3 a concave mirror.
  • 10 denotes a facet arrangement of flat mirrors.
  • 11 is a housing attached to a room wall. On the front of the housing 11 are two openings, each of which is either a horizontal slot or a horizontal row of holes with the horizontal solid angle of, for example, 180 °. The facet arrangement.
  • the housing 11 is arranged in the upper rear part of the housing 10 and contains two rows of planar mirrors standing one above the other and convex to one another, each of which adjoins in a convex manner.
  • the rows of mirrors each capture a horizontal solid angle of 180 °.
  • the upper individual mirrors are trapezoidal, the lower triangular. Rays from fields of view with a solid angle pass through the two slots or rows of holes from a total of 180 ° horizontally and vertically according to the height of the rows of slots or holes in the horizontal direction and 45 ° down to the two rows of mirrors. These throw the rays vertically downwards onto the concave mirror 3.
  • the concave mirror focuses the rays via the deflecting mirror 2 onto the detector 1, which is attached to the rear wall of the housing 11.

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Abstract

Bei einer optischen Anordung für einen passiven Infrarot-Bewegungsmelder wird vorgeschlagen, funktionell die Strahlenaufteilung (4 bis 10) für mehrere Sichtfelder und die Fokussierung (2,3) auf einen Detektor (1) zu trennen. Dadurch vermeidet die Strahlenaufteilung Überschneidungen der Strahlenbündel.In an optical arrangement for a passive infrared motion detector, it is proposed to functionally separate the beam splitting (4 to 10) for several fields of view and the focusing (2, 3) on a detector (1). This way, the beam splitting avoids overlapping of the beams.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung für einen passiven Infrarot-Bewegungsmelder, bei der mehrere reflektierende Flächen so angeordnet sind, daß sie die aus mehreren Sichtfeldern kommende Infrarotstrahlung auf einen Detektor richten.The invention relates to an arrangement for a passive infrared motion detector, in which a plurality of reflecting surfaces are arranged in such a way that they direct the infrared radiation coming from a plurality of fields of view onto a detector.

Eine solche optische Anordnung ist bekannt und beispielsweise in der.DE-AS 21 03 909 beschrieben. Der Infrarot-Bewegungsmelder registriert eine in den von ihm überwachten Raum eindringende Person oder einen sich darin bewegenden Gegenstand aufgrund der dadurch verursachten Störung der Infrarotstrahlung des Hintergrundes. Eine elektronische Einrichtung wertet die charakteristische Änderung der vom Detektor erfaßten Infrarotstrahlung zu Alarmzwecken aus.Such an optical arrangement is known and is described, for example, in DE-AS 21 03 909. The infrared motion detector registers a person entering the room monitored by him or an object moving in it due to the interference caused by the infrared radiation in the background. An electronic device evaluates the characteristic change in the infrared radiation detected by the detector for alarm purposes.

Für einen möglichst großen Signal-Störabstand teilt man den Raum in mehrere Sichtfelder auf, so daß sich Sichtfelder und Dunkelfelder, d.h. vom Detektor erfaßte und nicht erfaßte Raumwinkel abwechseln. Der in der Bewegung des zu registrierenden Gegenstandes erfolgende Wechsel aus einem Sichtfeld in ein Dunkelfeld und umgekehrt verursacht die auswertbare Änderung der auf den Detektor fallenden Infrarotstrahlung.For the largest possible signal-to-noise ratio, the room is divided into several fields of view, so that fields of view and dark fields, i.e. Alternate solid angles not detected by the detector. The change in the movement of the object to be registered from a field of view to a dark field and vice versa causes the evaluable change in the infrared radiation falling on the detector.

Nach der DE-AS 21 03 909 wird die Aufteilung des zu überwachenden Raumes in mehrere Sichtfelder mit Hilfe einer Facettenoptik erreicht, abgesehen von einer kegelmantelförmigen Spiegelblende, die den Umkreis des zu überwachenden Raumes absteckt. Kleine Hohlspiegel bzw. Abschnitte eines Hohlspiegels fokussieren mit einer verhältnismäßig kurzen Brennweite auf einen gemeinsamen Punkt, an dem der Detektor angeordnet ist. Jeder dieser Hohlspiegel erfaßt Strahlung aus einem Sichtfeld. Eine solche Facettenoptik hat einige Nachteile:

  • 1. Der größte mit einer Facettenoptik überwachbare Winkel liegt bei ca. 90°, weil der Einfallswinkel der Strahlung auf den Detektor etwa gleich groß ist wie der Einfallswinkel in den Melder und weil die gebräuchlichen Detektoren bei großen Einfallswinkeln nur geringe Signale liefern. Für eine Vielzahl von Anwendungen sind jedoch wesentlich größere überwachbare Winkelbereiche wünschenswert.
  • 2. Wegen der kurzen Brennweite ist das vom Detektor erzeugte elektrische Signal stark abhängig von der Entfernung des zu registrierenden Körpers. Wenn die Verstärkung so eingestellt ist, daß aus großen Abständen noch ausreichende Signale empfangen werden, ist der Nahbereich stark überbewertet, so daß thermische Störungen unmittelbar vor dem Gerät (vorbeifliegende Insekten, aufsteigende Warmluftpakete usw.) unter ungünstigen Bedingungen zu Täuschungsalarmen führen können. Eine Vergrößerung der Brennweite wäre bei einer Facettenoptik mit sehr großen Gehäuseabmessungen verbunden.
  • 3. Ein weiterer Nachteil der Facettenoptik ist das Überkreuzen der Strahlenbündel aus verschiedenen Sichtfeldern. Die lokal überhöhte Empfindlichkeit an solchen Kreuzungspunkten vergrößert die unter 2. angesprochene Gefahr eines Fehlalarms weiter. Zwar könnten die Kreuzungspunkte hinter die Frontplatte ins Innere des Gerätes verlegt werden, dennoch liegen die Strahlenbündel vor der Frontplatte eng nebeneinander, so daß eine thermische Störung leicht in mehrere Sichtfelder gleichzeitig geraten und Täuschungsalarm auslösen kann.
According to DE-AS 21 03 909, the division of the room to be monitored into several fields of view is achieved with the help of facet optics, apart from a cone-shaped mirror diaphragm, which defines the circumference of the room to be monitored. Small concave mirrors or sections of a concave mirror focus with a relatively short focal length on a common point at which the detector is arranged. Each of these concave mirrors detects radiation from a field of view. Such facet optics have several disadvantages:
  • 1. The largest angle that can be monitored with facet optics is approximately 90 ° because the angle of incidence of the radiation on the detector is approximately the same as the angle of incidence in the detector and because the customary detectors only deliver small signals at large angles of incidence. For a large number of applications, however, significantly larger monitorable angular ranges are desirable.
  • 2. Because of the short focal length, the electrical signal generated by the detector is strongly dependent on the distance of the body to be registered. If the gain is set so that sufficient signals can still be received from large distances, the close-up range is greatly overestimated, so that thermal disturbances directly in front of the device (flying insects, rising warm air packages, etc.) can lead to false alarms under unfavorable conditions. An increase in the focal length would be associated with very large housing dimensions in the case of facet optics.
  • 3. Another disadvantage of facet optics is the crossing of the beams from different fields of view. The locally excessive sensitivity at such intersection points further increases the risk of a false alarm mentioned under 2. Although the crossing points could be moved behind the front panel into the interior of the device, the beams are close together in front of the front panel, so that a thermal fault can easily get into several fields of view at the same time and trigger a false alarm.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Strahlenführung für einen Bewegungsmelder so zu gestalten, daß die geschilderten Nachteile der Facettenoptik vermieden werden. Die Gesamtheit der Sichtfelder soll einen größeren Raumwinkel überstreichen können als der Öffnungswinkel des Detektors ausmacht. Die einzelnen Sichtfelder sollen einander dabei nicht überschneiden. Es soll eine große Brennweite möglich sein, ohne die Baulänge des Gerätes zu vergrößern.The present invention is based on the object of designing the beam guidance for a motion detector in such a way that the disadvantages of facet optics described are avoided. The entirety of the fields of vision should be able to cover a larger solid angle than the opening angle of the detector. The individual fields of vision should not overlap each other. A large focal length should be possible without increasing the overall length of the device.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden bei einer optischen Anordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß folgende Merkmale vorgeschlagen:

  • a) Trennung von Strahlaufteilung und Strahlfokussierung;
  • b) die reflektierenden Flächen sind plane Richtspiegel;
  • c) die Richtspiegel richten ihre reflektierten Strahlungen auf ein einziges Fokussiersystem;
  • d) das Fokussiersystem fokussiert die empfangene Strahlung auf den Detektor über einen gefalteten Strahlengang.
To achieve this object, the following features are proposed according to the invention in an optical arrangement of the type mentioned at the outset:
  • a) separation of beam splitting and beam focusing;
  • b) the reflecting surfaces are flat directional mirrors;
  • c) the directional mirrors direct their reflected radiation onto a single focusing system;
  • d) the focusing system focuses the received radiation on the detector via a folded beam path.

Die funktionale Trennung von Strahlaufteilung und Strahl - fokussierung ergibt eine weitgehende Freiheit, einesteils über beliebig anzuordnende Richtspiegel Strahlen aus Sichtfeldern unter beliebigen meridionalen und azimutalen Winkeln bei kleinem Raumwinkel pro Sichtfeld auf das Fokussiersystem zu richten und andernteils dieses einzige Fokussiersystem beliebig nach den Erfordernissen hinsichtlich Empfindlichkeit und Brennweite zu gestalten. Die einzelnen Sichtfelder können vollständig kreuzungsfrei gehalten werden. Das Fokussiersystem vergrößert mit dem gefalteten Strahlengang über ein Spiegelobjektsystem die Brennweite, ohne das Gehäuse vergrößern zu müssen. Der Detektor wird nur unter verhältnismäßig kleinen Winkeln bestrahlt. Bei handelsüblichen Detektoren mit begrenztem Gesichtsfeld führt dies zu einem hohen Ausnutzungsgrad der einfallenden Strahlung. Schließlich gibt der gefaltete Strahlengang die Möglichkeit, den Detektor außerhalb der optischen Achse an einer elektrisch und thermisch gut abgeschirmten Stelle unterzubringen. An sich ist eine spezielle Ausführung einer solchen Trennung von Strahlaufteilung und Strahlfokussierung von der Anmelderin selbst bereits vorgeschlagen worden (Patentanmeldung P 27 34 157.7) und im Zusammenhang mit der Beschichtung der Fokussierspiegel aus der dazu parallelen belgischen Patentschrift Nr. 869 369 bekannt. Die prinzipielle Bedeutung der funktionalen Trennung ist dort jedoch nicht hervorgehoben.The functional separation of beam splitting and beam - focusing results in a high degree of freedom, a partly arbitrarily to be arranged pointing mirror rays from fields of view under any meridional and azimuthal angles in a small solid angle p ro field of view to the focusing system for directing and arbitrarily with respect to the other part of this single focusing system according to the requirements of sensitivity and design focal length. The individual fields of view can be kept completely free of intersections. The focusing system increases the focal length with the folded beam path via a mirror object system without having to enlarge the housing. The detector is only irradiated at relatively small angles. In commercial detectors with a limited field of view, this leads to a high degree of utilization of the incident radiation. Finally, the folded beam path enables the detector to be accommodated outside the optical axis at an electrically and thermally well-shielded point. As such, a special embodiment of such a separation of beam splitting and beam focusing has already been proposed by the applicant itself (patent application P 27 34 157.7) and is known in connection with the coating of the focusing mirror from Belgian patent No. 869 369, which is parallel to this. The fundamental importance of functional separation is not emphasized there.

Für die Wahl der Brennweite gelten folgende Überlegungen: Das Gerät soll bis zu einer vorgegebenen sogenannten "sicheren Reichweite" R einen Eindringling mit der Breite D sicher erkennen, wobei die Signalhöhe im Entfernungsbereich 0≤r≤R entfernungsunabhängig sein soll. Die effektive Reichweite hängt von der Eindringgeschwindigkeit und vom Temperaturunterschied zwischen Eindringling und Hintergrund ab. Sie ist im allgemeinen wesentlich größer als R. Die Entfernungsunabhängigkeit wird dadurch erreicht, daß die Breite eines Sichtfeldes und die Breite des Eindringlings gerade im Abstand R übereinstimmen. Bei Entfernungen r≤R wird der Anstieg der Bestrahlungsstärke nach dem r-2-Gesetz durch die Änderung der im Sichtfeld befindlichen Teilfläche des Eindringlings kompensiert. Für Abstände r>R fällt das Signal zunächst proportional zu (r-R)-1 ab, solange der Eindringling noch in vertikaler Richtung das Meßfeld ausfüllt; bei weiter vergrößertem Abstand ergibt sich ein quadratischer Signalabfall. Die optimale Brennweite errechnet sich zu

Figure imgb0001
mit

  • d = wirksamer Durchmesser des Detektors
  • R = "sichere Reichweite"
  • D = Breite des Eindringlings.
The following considerations apply to the choice of the focal length: the device should reliably detect an intruder with the width D up to a predetermined so-called "safe range" R, the signal height in the range 0≤r≤R being independent of the distance. The effective range depends on the rate of penetration and the temperature difference between the intruder and the background. It is generally much larger than R. The distance independence is achieved in that the width of a field of view and the width of the intruder match exactly at the distance R. At distances r≤R, the increase in irradiance according to the r -2 law is compensated for by the change in the part of the intruder's field of vision. For distances r> R, the signal initially drops proportionally to (rR) -1 , as long as the intruder still fills the measuring field in the vertical direction; with a further increased distance there is a quadratic signal drop. The optimal focal length is calculated
Figure imgb0001
 With
  • d = effective diameter of the detector
  • R = "safe range"
  • D = width of the intruder.

Zum Beispiel ergibt sich mit

  • D = 40 cm
  • R = 8 m
  • d = 3,5 mm
eine optimale Brennweite f = 70 mm.For example, with
  • D = 40 cm
  • R = 8 m
  • d = 3.5 mm
an optimal focal length f = 70 mm.

In einer Ausgestaltung enthält das Fokussiersystem einen Hohlspiegel, auf den jalousieartig angeordnete plane Richtspiegel die zugehörigen Sichtfelder projizieren. Damit für alle Sichtfelder die gleiche Ansprecbempfindlichkeit gilt, sollte für jedes Teilstrahlenbündel der gleiche Flächenanteil des Hohlspiegels zur Verfügung stehen. Zusätzlich sollten die auf eine Ebene senkrecht zur optischen Achse projizierten Flächen der Richtspiegel für alle Sichtfelder gleich sein. Für den Fall, wo die Richtspiegel zwischen überwachtem Raum und Detektor liegen, ist für ein Strahlenbündel senkrecht in Bezug auf die optische Achse jeweils eine flächenmäßig gleiche Öffnung zwischen den einzelnen Richtspiegeln vorzusehen. Die Richtspiegel und damit die Lage einzelner Sichtfelder können verstellbar sein. Zusätzlich bietet die erfindungsgemäße Anordnung die Möglichkeit, einzelne Richtspiegel abzudecken und die entsprechenden Sichtfelder unwirksam zu machen. Damit können die Überwachungsbereiche des Gerätes optimal auf die besonderen Gegebenheiten des zu überwachenden Raumes eingestellt werden. Beispielsweise sind die Richtspiegel so gestellt, daß ein zur optischen Achse unsymmetrischer Uberwachungsbereich entsteht und der Bewegungsmelder in einer Ecke des zu überwachenden Raumes angebracht werden kann. Eine spezielle Ausgestaltung der Richtspiegel besteht darin, daß sie in einer zur optischen Achse senkrechten Richtung parallel zueinander verlaufen.In one configuration, the focusing system contains a concave mirror, onto which plane directional mirrors arranged in the manner of a blind project the associated fields of view. So that the same sensitivity applies to all fields of view, the same proportion of the area of the concave mirror should be available for each partial beam. In addition, the surfaces of the directional mirrors projected onto a plane perpendicular to the optical axis should be the same for all fields of view. In the case where the straightening mirrors are located between the monitored room and the detector, an area with the same area between the individual straightening mirrors must be provided for a beam perpendicular to the optical axis. The leveling mirror and thus the position of individual fields of view can be adjustable. In addition, the arrangement according to the invention offers the possibility of covering individual directional mirrors and rendering the corresponding fields of vision ineffective. This means that the monitoring areas of the device can be optimally adjusted to the special conditions of the room to be monitored. For example, the straightening pie Gel placed so that a monitoring area asymmetrical to the optical axis arises and the motion detector can be installed in a corner of the room to be monitored. A special embodiment of the directional mirrors consists in that they run parallel to one another in a direction perpendicular to the optical axis.

Nach einer anderen Ausgestaltung enthält das Fokussiersystem einen Hohlspiegel, auf den eine Spiegelanordnung mit planen Spiegelfacetten die zugehörigen Sichtfelder projiziert. Diese Spiegelanordnung liegt dann im Innern eines Gehäuses, das für die einzelnen Sichtfelder entsprechende Öffnungen hat. In einer Weiterbildung befindet sich zwischen Hohlspiegel und Detektor ein Umlenkspiegel. Eine solche Anordnung ist vorteilhaft einsetzbar mit vertikaler optischer Achse, wenn ein vertikaler Gesamtwinkel von weniger als 45° überwacht werden soll.According to another embodiment, the focusing system contains a concave mirror, onto which a mirror arrangement with flat mirror facets projects the associated fields of view. This mirror arrangement is then inside a housing which has openings corresponding to the individual fields of vision. In a further development, a deflecting mirror is located between the concave mirror and the detector. Such an arrangement can advantageously be used with a vertical optical axis if a total vertical angle of less than 45 ° is to be monitored.

Anhand zweier in den Figuren der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung weiter erläutert werden. Dabei zeigen die

  • Fig. 1 eine senkrechte Draufsicht auf eine erfindungsgemäße optische Anordnung mit Jalousie-Strahlenteilung; die
  • Fig. 2 eine Seitenansicht dieser Anordung; die
  • Fig. 3 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäBen optischen Anordnung mit planen Spiegelfacetten und die
  • Fig. 4 eine dazu senkrechte Seitenansicht.
The invention will be explained further with reference to two exemplary embodiments schematically illustrated in the figures of the drawing. The show
  • Figure 1 is a vertical plan view of an optical arrangement according to the invention with Venetian blind beam division. the
  • Fig. 2 is a side view of this arrangement; the
  • 3 is a side view of an optical arrangement according to the invention with flat mirror facets and the
  • Fig. 4 is a vertical side view.

In der Figur 1 ist mit 1 ein Infrarot-Detektor bezeichnet, mit 2 ein planer Umlenkspiegel und mit 3 ein Hohlspiegel. Mit 4 bis 9 sind plane Richtspiegel bezeichnet, die jalousieartig angeordnet sind und senkrecht zur Figurenebene parallel verlaufen. Die einzelnen Spiegelflächen sind Rechtecke, die des Umlenkspiegels 2 trapezförmig.In FIG. 1, 1 denotes an infrared detector, 2 a planar deflection mirror and 3 a concave mirror. With 4 to 9 plane directional mirrors are designated, which are arranged like a blind and run parallel to the plane of the figure parallel. The individual mirror surfaces are rectangles, those of the deflection mirror 2 are trapezoidal.

Der Umlenkspiegel 2 und der Hohlspiegel 3 bilden ein Newton'sches Spiegelobjekt, mit dem die von den Richtspiegeln 4 bis 9 kommenden Strahlen auf den Detektor 1 fokussiert werden.The deflecting mirror 2 and the concave mirror 3 form a Newtonian mirror object with which the rays coming from the directional mirrors 4 to 9 are focused on the detector 1.

Die Strahlaufteilung erfolgt mit den Richtspiegeln 4 bis 9. Strahlenbündel aus fünf Richtungen, in der horizontalen Figurenebene gesehen, über einen Gesamtwinkel von 170° werden durch die Richtspiegel 4 bis 9 in achsenparallele Strahlenbündel verwandelt und als solche auf den Hohlspiegel 3 gerichtet. Um die Bautiefe klein zu halten, sind die Richtspiegel 7 und 8 parallel - dementsprechend die Richtspiegel 5 und 6 - zueinander und ergänzen sich für den Winkelbereich um 40° zur optischen Achse zu einem ausreichenden Sichtfeld. Strahlen aus dem Sichtfeld um die optische Achse fallen direkt auf den Hohlspiegel 3. Der Richtspiegel 9 erfaßt Strahlen aus dem Sichtfeld um den Winkel 85° zur optischen Achse. Dementsprechend symmetrisch dazu der Richtspiegel 4. Die Richtspiegel 4 bis 9 sind durch ausreichende Zwischenräume so angeordnet, daß jedes zu erfassende Strahlenbündel durch ein jeweils separates Gehäusefenster in ausreichender Breite auf den zugehörigen Richtspiegel fallen kann. Einzelne Fenster können ohne weiteres abgedeckt werden, wenn die jeweilige Anwendung es erfordert. Die vertikalen Öffnungswinkel der einzelnen Sichtfelder sind durch die vertikale Lage der Richtspiegel 4 bis 9 und durch deren optische Entfernung vom Detektor 1 bzw. durch die Abstände der gesamten Optik-Teile voneinander bestimmt.The beam splitting takes place with the directional mirrors 4 to 9. Beams of rays from five directions, seen in the horizontal plane of the figure, over a total angle of 170 ° are converted by the directional mirrors 4 to 9 into beam bundles parallel to the axis and as such directed onto the concave mirror 3. In order to keep the overall depth small, the leveling mirrors 7 and 8 are parallel to one another - accordingly the leveling mirrors 5 and 6 - and complement one another for the angular range of 40 ° to the optical axis to form a sufficient field of view. Rays from the field of view around the optical axis fall directly on the concave mirror 3. The directional mirror 9 detects rays from the field of view through the angle 85 ° to the optical axis. Accordingly, the leveling mirror 4 is symmetrical. The leveling mirrors 4 to 9 are arranged through sufficient gaps so that each beam of rays to be detected can fall on the associated leveling mirror in sufficient width through a separate housing window. Individual windows can be opened easily be covered if the respective application requires it. The vertical opening angles of the individual fields of view are determined by the vertical position of the directional mirrors 4 to 9 and by their optical distance from the detector 1 or by the distances of the entire optical parts from one another.

Aus der Fig. 2 ist in der Seitenansicht die Lage des Detektors 1 über den Umlenkspiegel 2 zum Hohlspiegel 3 zu ersehen. Der Umlenkspiegel knickt die zum Hohlspiegel 3 waagrecht liegende optische Achse senkrecht nach unten zum Detektor 1 ab.2, the position of the detector 1 can be seen in the side view via the deflecting mirror 2 to the concave mirror 3. The deflecting mirror bends the optical axis lying horizontally to the concave mirror 3 perpendicularly downward to the detector 1.

Die Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht einer optischen Anordnung für einen Bewegungsmelder, der statt der Jalousie-Strahlenaufteilung eine Facetten-Strahlenaufteilung hat. Diese ist geeignet für vertikale Raumwinkel bis zu 45°. 1 bedeutet wieder einen Infrarot-Detektor, 1 einen planen Umlenkspiegel und 3 einen Hohlspiegel. Mit 10 ist eine Facettenanordnung von planen Spiegeln bezeichnet. 11 ist ein Gehäuse, das an einer Raumwand angebracht ist. Auf der Vorderseite des Gehäuses 11 sind zwei Öffnungen, die entweder jeweils ein waagrechter Schlitz oder jeweils eine waagrechte Lochreihe mit dem waagrechten Raumwinkel von beispielsweise 180° sind. Die Facettenanordnung. 11 ist im oberen hinteren Teil des Gehäuses 10 angeordnet und enthält zwei übereinander und zueinander konvex stehende Reihen von planen Spiegeln, die jeweils facettenartig konvex aneinanderschlieBen. Die Spiegelreihen erfassen jeweils einen waagrechten Raumwinkel von 180°. Die oberen Einzelspiegel sind trapezförmig, die unteren dreieckförmig. Durch die beiden Schlitze oder Lochreihen gelangen Strahlen aus Sichtfeldern mit einem Raumwinkel von waagrecht insgesamt 180° und senkrecht entsprechend der Höhe der Schlitz- bzw. Lochreihen in waagrechter Richtung und 45° dazu nach unten auf die beiden Spiegelreihen. Diese werfen die Strahlen senkrecht nach unten auf den Hohlspiegel 3. Der Hohlspiegel fokussiert die strahlen über den Umlenkspiegel 2 auf den Detektor 1, der an der Rückwand des Gehäuses 11 angebracht ist..FIG. 3 shows a side view of an optical arrangement for a motion detector which has a facet beam distribution instead of the blind beam division. This is suitable for vertical solid angles up to 45 °. 1 again means an infrared detector, 1 a flat deflecting mirror and 3 a concave mirror. 10 denotes a facet arrangement of flat mirrors. 11 is a housing attached to a room wall. On the front of the housing 11 are two openings, each of which is either a horizontal slot or a horizontal row of holes with the horizontal solid angle of, for example, 180 °. The facet arrangement. 11 is arranged in the upper rear part of the housing 10 and contains two rows of planar mirrors standing one above the other and convex to one another, each of which adjoins in a convex manner. The rows of mirrors each capture a horizontal solid angle of 180 °. The upper individual mirrors are trapezoidal, the lower triangular. Rays from fields of view with a solid angle pass through the two slots or rows of holes from a total of 180 ° horizontally and vertically according to the height of the rows of slots or holes in the horizontal direction and 45 ° down to the two rows of mirrors. These throw the rays vertically downwards onto the concave mirror 3. The concave mirror focuses the rays via the deflecting mirror 2 onto the detector 1, which is attached to the rear wall of the housing 11.

Claims (7)

1. Optische Anordnung für einen passiven Infrarot-Bewegungsmelder,
bei der mehrere reflektierende Flächen so angeordnet sind, daß sie die aus mehreren Sichtfeldern kommende Infrarotstrahlung auf einen Detektor richten , gekennzeichnet durch folgende Merkmale : a) Trennung von Strahlaufteilung und Strahlfokussierung; b) die reflektierenden Flächen sind plane Richtspiegel (4 bis 9); c) die Richtspiegel (4 bis 9) richten ihre reflektierten Strahlungen auf ein einziges Fokussiersystem; d) das Fokussiersystem fokussiert die empfangene Strahlung auf den Detektor (1) über einen gefalteten Strahlengang. 1. Optical arrangement for a passive infrared motion detector,
in which several reflecting surfaces are arranged in such a way that they direct the infrared radiation coming from several fields of view onto a detector, characterized by the following features: a) separation of beam splitting and beam focusing; b) the reflecting surfaces are flat directional mirrors (4 to 9); c) the directional mirrors (4 to 9) direct their reflected radiation onto a single focusing system; d) the focusing system focuses the received radiation on the detector (1) via a folded beam path. 2. Optische Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Fokussiersystem einen Hohlspiegel (3) enthält, auf den jalousieartig angeordnete plane Richtspiegel (4 bis 9) die zugehörigen Sichtfelder projizieren.2. Optical arrangement according to claim 1, characterized in that the focusing system contains a concave mirror (3), project the associated fields of view onto the blind-shaped plane directional mirror (4 to 9). 3. Optische Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtspiegel (4 bis 9) in einer zur optischen Achse senkrechten Richtung parallel zueinander verlaufen.3. Optical arrangement according to claim 2, characterized in that the directional mirrors (4 to 9) run parallel to one another in a direction perpendicular to the optical axis. 4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtspiegel (4 bis 9) zwischen überwachtem Raum und Detektor (1) liegen und daß zwischen den einzelnen Richtspiegeln (4 bis 9) senkrecht in Bezug auf die optische Achse flächesmäßig gleiche Öffnungen liegen.4. Arrangement according to claim 2 or 3, characterized in that the directional mirror (4 to 9) lie between the monitored room and the detector (1) and that between the individual directional mirrors (4 to 9) there are openings of the same area perpendicularly with respect to the optical axis. 5. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtspiegel (4 bis 9) verstellbar sind.5. Arrangement according to one of claims 2 to 4, characterized in that the directional mirror (4 to 9) are adjustable. 6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fokussiersystem einen Hohlspiegel (3) enthält, auf den eine Spiegelanordnung (10) mit planen Spiegelfacetten die zugehörigen Sichtfelder projiziert.6. Arrangement according to claim 1, characterized in that the focusing system contains a concave mirror (3) onto which a mirror arrangement (10) with flat mirror facets projects the associated fields of view. 7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen Hohlspiegel (3) und Detektor (1) ein Umlenkspiegel (2) befindet.7. Arrangement according to one of claims 1 to 6, characterized in that there is a deflecting mirror (2) between concave mirror (3) and detector (1).
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