EP0666551B1 - Infrarot-Bewegungsmelder - Google Patents

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EP0666551B1
EP0666551B1 EP95101531A EP95101531A EP0666551B1 EP 0666551 B1 EP0666551 B1 EP 0666551B1 EP 95101531 A EP95101531 A EP 95101531A EP 95101531 A EP95101531 A EP 95101531A EP 0666551 B1 EP0666551 B1 EP 0666551B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
lens
motion detector
gobo
lenses
spherical
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP95101531A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0666551A1 (de
Inventor
Peter Schlechtingen
Klaus Gringmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Merten GmbH
Original Assignee
Gebrueder Merten GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Priority claimed from DE19944403891 external-priority patent/DE4403891A1/de
Priority claimed from DE19944407497 external-priority patent/DE4407497A1/de
Priority claimed from DE19944414078 external-priority patent/DE4414078A1/de
Application filed by Gebrueder Merten GmbH and Co KG filed Critical Gebrueder Merten GmbH and Co KG
Publication of EP0666551A1 publication Critical patent/EP0666551A1/de
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Publication of EP0666551B1 publication Critical patent/EP0666551B1/de
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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

Definitions

  • the invention relates to an infrared motion detector, which has a lens shade, which with numerous Individual lenses are provided that have a predetermined Capture surveillance area and those from the surveillance area incident infrared radiation on at least focus an infrared sensor.
  • US-A-4 930 864 is an infrared motion detector known in which a one-piece dome-shaped Lens shade is provided that is numerous convex Contains converging lenses, which are those from the respective Radiation incident on a detection area focus common infrared sensor.
  • the convex Individual lenses are on the inside of the lens shade molded while the outside is smooth. With this Lens shade, lenses are only formed in the dome area, but not in the edge area, so that in the edge area a relatively large blind spot is created.
  • US-A-4 717 821 describes a curved lens shade, on which numerous Fresnel lenses are formed are.
  • the lens shade consists of a flat surface Material that is subsequently bent. In this way only single-curved lens shades can be produced. With such a lens screen, the detection area is of the infrared sensor in the vertical Level severely restricted.
  • EP 0 484 293 B1 includes an infrared motion detector described double curved lens shade, in which the Lenses are designed as Fresnel lenses. This one too Motion detector has a very limited detection area, that does not allow sneaking protection.
  • the invention has for its object an infrared motion detector to create a large coverage area has and both at close range as well has a high sensitivity in the far range.
  • the lens shade has a first one Part that is double-curved, i.e. bowl-shaped is, and a second part that runs along an edge of the first part extends and the first Part extended.
  • the lenses convex converging lenses while the lenses of the second part designed as Fresnel lenses are.
  • Such a multi-lens can under the Ceiling or on the wall of a room and monitors a wide range of angles in a vertical Level.
  • Fresnel lenses are used for the long range of the motion detector used, which are formed over a large area can and have a low radiation attenuation.
  • convex lenses are used in this area of curvature.
  • Fresnel lens structures are difficult to manufacture.
  • Thin spherical lenses for the close range However, with low damping in the injection molding process, e.g. made of polyethylene. After Invention is therefore for each of the two areas Optimal lens type provided.
  • An essential one The advantage of the invention is that the scope not for the design of the lens shade the shape of the individual lenses is restricted. For example the shape of the lens shade can be largely adapt to a spherical housing of the motion detector. Furthermore, the different shape and Size of the lenses optimal adjustment to different Reception areas of the motion detector, such as Close range and far range.
  • the lens shade is preferably different with the two Parts formed in one piece, so that for a motion detector only a single window in the housing is required.
  • the double-curved part of the lens shade is preferred spherical and extends over an angular range of approximately 180 °. This can first part either as a hemisphere or a quarter sphere be trained.
  • the convex lenses in the first part can be a row arrangement in levels on length or Latitudes of the spherical surface can be provided. It is advantageous to adjust the packing density of the lenses to make it as tight as possible to the existing surface to take full advantage of. On the other hand, it is also possible provide certain distances between the lenses to avoid overlaps to avoid the reception areas.
  • Figures 1, 2 and 3 show a motion detector 12 with an inclined base 13 which with the inclined surface 14 on a vertical wall or on a ceiling firm, i.e. immovable, mountable.
  • the base 13 has an upper part 15 on which a bowl-like lens shade 16 arranged in the shape of a hemisphere, preferably molded in one piece.
  • the motion detector When the motion detector is mounted on a vertical wall , it becomes one by the angle ⁇ , for example at an angle a of approx. 15 ° to the vertical adopt an inclined position.
  • the curved lens screen 16 then focuses the radiation from the environment of the motion detector at least an infrared sensor inside the motion detector 12, the response range of the motion detector 12 by the angle a of a certain direction of action, for example, diagonally downwards, can be adjusted.
  • the normal N can, but must not, the main direction of awareness of the motion detector Show.
  • lens shade 16 can by an appropriate choice and arrangement of Lenses on the surface size and direction of sensitivity be specified specifically so that, for example the greatest range and / or sensitivity in a zone around the edge area of the lens shade 16 is present.
  • a lens screen 16 can one in the case advantageous with a ceiling installation of the motion detector.
  • FIGS 4, 5 and 6 of the drawings show one Motion detector 17 on a wall in the area of a Outside corner 18 is attached or on the deck of a Space.
  • the motion detector 17 a mounting arm 19 so attached to the wall is that the part of the motion detector 17 with the multi-lens 20 protrudes beyond the corner 18.
  • mounted motion detector 17 focuses the lens screen 20 radiation from an environment that one Includes angular range of 270 °.
  • the lens screen used in the motion detectors 12, 17 16.20 are different in their outer form, in one case the shape is hemispherical and in the other case it consists of a cylindrical one second part 21 and a spherical first part 22. Nevertheless, for the motion detector 12 instead of the Lens shade 16 easily the lens shade 20 and for the motion detector 17 instead of the lens screen 20 of the lens shade 16 can be used.
  • the 7 has the shape of a hemispherical shell 23 and is made of an infrared radiation transparent Material, for example polyethylene, manufactured.
  • the shell 23 has two zones or parts 24, 25, of which part 24 is from the edge region the shell 23 to one at a distance from it imaginary (not really existing) latitude 26 extends. The distance essentially depends according to the size of the lenses and is e.g. between 1/12 to 1/6 of the circumference of the shell 23.
  • This part 24 extends around the entire circumference and contains a certain number of lens fields 27 with a Fresnel lens structure. In Fig. 7 there are nineteen lens fields with Fresnel lenses or parts thereof, for example their centerpieces, available.
  • the one from the parallel 26 to the pole "P" extending part 25 forms a polar cap of the hemisphere, the surface of which is advantageous the inside of the surface, with a (large) Number of spherical converging lenses 28 or parts of these, for example their central pieces is.
  • the spherical converging lenses 28 can be used to achieve this a high packing density on the polar cap in a row arrangement next to and on top of each other be arranged.
  • the size of the lenses can vary. The number of spherical converging lenses depends depends on the size of the bowl and the reception areas. Example: With a diameter of the multi-lens of approx. Approximately 90 lenses 28 can be provided 6 cm. All Lenses 27 and 28 are on the inside of the lens shade 16 molded so that the outer surface smooth is.
  • the part 24 with the Fresnel lens fields 27 is detected advantageous the long range.
  • This long range can up for applications inside and outside of buildings extend about 20 m.
  • the design of the lens shade 16 according to FIG. 7 is suitable is advantageous for a motion detector connected to a horizontal attachment level, for example the ceiling of a room, and its multi-lens protrudes into the room like an inverted dome.
  • Figures 8 and 9 show an overall part-spherical Lens shade 16 with a part 24 and one Part 25, in which the part 25 spherical converging lenses 28 and the part 24 lens fields 27, each with a honeycomb optic 29 contains.
  • Each individual lens 30 of the honeycomb optic 29 is aligned so that the focal points of all individual lenses meet in the center "Z" of the lens shade 16 (FIG. 8) or where the sensor element of the infrared sensor is located.
  • This edge area (part 24) of Multi-lens can serve as a sabotage protection or at appropriate optical design and optimization too for the long range.
  • the small individual lenses 30 of the Honeycomb optics 29 have hexagonal contours and are spaced apart to each other. These are centerpieces of complete lenses spherical or aspherical Surfaces.
  • the surface of the lens shade 16 according to FIG. 10 has the parts 31,32,33, of which the part 31 spherical Has converging lenses and the part 32 lens fields 27 with Fresnel structures.
  • Part 33 has none Lenses and forms an opaque to infrared radiation Blind part.
  • Part 32 has a certain one Width and extends from an edge region 34 the pole "P" to that opposite the edge region 34 Edge area 35.
  • the width of part 32 depends on the size of the lens fields 27, but ultimately from the desired detection range, for example from the maximum distance of the radiation source. The bigger the lens fields 27, the greater the sensitivity be.
  • the strip-shaped part 32 divides the surface of the Lens shade 16 (Fig. 10) in two equally large Parts 31.33, but it is easily possible to provide an asymmetrical arrangement, for example by one opposite that by the center "Z” and the Pol "P" going imaginary straight line inclined position of the Part 32 or one of the edge areas 34,35 part widening in the direction of the pole 32.
  • a Such a lens shade 16 (Fig. 10) is suitable for a motion detector 12 on a vertical wall is assembled.
  • Part 32 would be the long range of the motion detector and the part 31 with the spherical converging lenses 28 the near range and possibly the Creep area.
  • the blind part 33 is intended to be radiation-impermeable be. It can through a large wall thickness or applying a mask to prevent radiation be made.
  • part 11 consists of the double-arched, for example hemispherical or spherical section-like, part 22 and the single-arched, for example hollow cylindrical part 21.
  • the part 22 has spherical converging lenses 28 and part 21 has lens fields evenly distributed around the circumference 27 with Fresnel structure. There are a total of nineteen Lens fields 27 are present that cover the long range capture around the multi-lens 20.
  • Part 21 can also have a frustoconical shape.
  • the focal point in the area of Center "Z" of the multi-lens should be, which of course can also mean that it lies exactly in the center. Further it is described that at least one infrared sensor should be in the focus of the incident radiation, which can mean that a sensor is in the center "Z" located.
  • center “Z” can mean the geometric center be, but need not be.
  • a hemispherical multi-lens can be the center of the sphere with the center "Z" where the sensor is located.
  • each sensor can from a certain area of the multi-lens Focus to be defined.
  • a lens shade that consists of different geometrical shapes
  • Forms is composed, for example a hemispherical or spherical portion 22 and a cylindrical part 21, is the center "Z" wherever according to mathematical rules or constructive Requirements the arrangement of the sensor on is cheapest.
  • the lens shade 20 is made in one piece by injection molding, however, it can also be made from the curved part 36 and the cylindrical part 37 subsequently in the Circular plane 26 joined by gluing or welding be. Furthermore, the cylindrical part 37 can be made of a flat lens field strip curved into the round shape become.
  • the 12 shows an infrared motion detector 44 in the side view.
  • the infrared motion detector is there from a base part 45, which can be attached to a Underlay, e.g. a building wall, is formed and a terminal compartment, not shown, with terminals having.
  • the connecting line, also not shown is from the side labeled 46 of the base part 45 introduced.
  • On the base part 45 sits a curved base part 47, which is not one illustrated circuit board with electrical and records electronic components of the motion detector.
  • Housing part 47 On the opposite side of the base side 48 Housing part 47 is a spherical cap Well 49 for mounting and holding a ball housing 50, compared to the immovable housing part 47 in the spherical cap-like recess 49 by one certain amount is rotatably and pivotally mounted.
  • the ball housing 50 takes approximately in the parting plane 51st a circuit board, not shown, the infrared sensor, also not shown, is more conventional Type carries. Depending on the effective range of the motion detector 44 two or more infrared sensors can be provided become.
  • the ball housing 50 has a recess 52 which is slightly larger than a quarter ball segment. This window-like recess 52 is closed by a substantially spherical lens shade 53.
  • Figures 13 and 14 show the lens shade 53 in enlarged scale.
  • 13 shows an illustration from an angle from behind the multi-lens unit on the inside, i.e. the infrared sensor side.
  • the infrared sensor takes in this representation about a position through the cross 54 is marked.
  • the cross 54 forms the central axes of the two sensors. Accordingly, the lens shade has 53 a common focus for the lenses the left and right side of the lens shade.
  • the lens shade is sprayed from polyethylene made in one piece and has a spherical part 55 and a cylindrical part 56.
  • the spherical Part 55 and the cylinder part 56 form a thin-walled bowl-like structure.
  • the spherical part 55 corresponds a ball wedge or ball segment (ball triangle), by the equatorial plane labeled 57 on the one hand and by those with the perpendicular to it Pole plane 18 is limited.
  • the cylinder part (Hollow cylinder part) has a radius with the diameter the cutting plane 57 of the spherical part 15 and is limited by the section plane 58.
  • the transition from spherical part 55 to cylindrical part 56 marked by the peripheral edge 59. This area can be reinforced by ribs, not shown, to increase the stability of the thin structure.
  • the cylindrical part 56 of the lens shade 53 detects the long range in the order of about 8 to 16 m.
  • the individual lenses 60 are parts of lenses with a Fresnel lens structure.
  • the number of lenses 60 determines the number of remote monitoring areas. in the Embodiment consists of the cylindrical part eighteen Fresnel lenses 60.
  • the spherical part 55 detects the near area and possibly a creep area.
  • the outside of the spherical surface is smooth and its center is determined the location of the infrared sensor.
  • the inside the spherical surface contains a large number of rounders Single lenses 61, the focal points with the center of the outer spherical surface collapse and spherical Form converging lenses.
  • the lens arrangement comprises five levels, four of which are levels I, II, III, IV in the spherical part 55 and a plane in the cylinder part 56.
  • levels are relatively large There are gaps between the levels.
  • the levels can be set so that the lower level in the gusset of the one above Protrudes into the lens plane, i.e. the largest possible Packing density is achieved.

Description

Die Erfindung betrifft einen Infrarot-Bewegungsmelder, der einen Linsenschirm aufweist, welcher mit zahlreichen Einzellinsen versehen ist, die ein vorgegebenes Überwachungsgebiet erfassen und die aus dem Überwachungsgebiet einfallende Infrarot-Strahlung auf mindestens einen Infrarot-Sensor fokussieren.
Durch US-A-4 930 864 ist ein Infrarot-Bewegungsmelder bekannt, bei dem ein einstückig geformter kalottenförmiger Linsenschirm vorgesehen ist, der zahlreiche konvexe Sammellinsen enthält, welche die aus den jeweiligen Erfassungsbereichen einfallende Strahlung auf einen gemeinsamen Infrarot-Sensor fokussieren. Die konvexen Einzellinsen sind an der Innenseite des Linsenschirms ausgeformt, während die Außenseite glatt ist. Bei diesem Linsenschirm sind Linsen nur im Kuppenbereich ausgebildet, nicht aber im Randbereich, so daß im Randbereich ein relativ großer toter Winkel entsteht.
In US-A-4 717 821 ist ein gekrümmter Linsenschirm beschrieben, an dem zahlreiche Fresnel-Linsen ausgebildet sind. Der Linsenschirm besteht aus einem ebenflächigen Material, das anschließend gebogen ist. Auf diese Weise lassen sich nur einfachgekrümmte Linsenschirme herstellen. Mit einem solchen Linsenschirm ist der Erfassungsbereich des Infrarot-Sensors in der vertikalen Ebene stark eingeschränkt.
In EP 0 484 293 B1 ist ein Infrarot-Bewegungsmelder mit doppeltgekrümmtem Linsenschirm beschrieben, bei dem die Linsen als Fresnel-Linsen ausgebildet sind. Auch dieser Bewegungsmelder hat einen stark eingeschränkten Erfassungsbereich, der keinen Unterkriechschutz ermöglicht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Infrarot-Bewegungsmelder zu schaffen, der einen großen Erfassungsbereich hat und sowohl im Nahbereich als auch im Fernbereich jeweils eine hohe Empfindlichkeit aufweist.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.
Nach der Erfindung hat der Linsenschirm einen ersten Teil, der doppeltgekrümmt ist, also schalenförmig ausgebildet ist, und einen zweiten Teil, der sich entlang eines Randes des ersten Teiles erstreckt und den ersten Teil verlängert. In dem ersten Teil sind die Linsen konvexe Sammellinsen, während die Linsen des zweiten Teils als Fresnel-Linsen ausgebildet sind. Eine derartige Multilinse kann unter der Decke oder an der Wand eines Raumes angebracht werden und überwacht einen großen Winkelbereich in einer vertikalen Ebene.
Für den Fernbereich des Bewegungsmelders werden Fresnel-Linsen benutzt, die großflächig ausgebildet werden können und eine geringe Strahlungsdämpfung aufweisen. In der mehrfachgekrümmten Fläche des ersten Teils werden dagegen konvexe Linsen benutzt. In diesem Krümmungsbereich sind Fresnel-Linsenstrukten schwierig herzustellen. Dünne sphärische Linsen für den Nahbereich können jedoch mit geringer Dämpfung im Spritzgußverfahren, z.B. aus Polyethylen, hergestellt werden. Nach der Erfindung ist also für jeden der beiden Bereiche die jeweils optimale Linsenart vorgesehen. Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der Spielraum für die Formgestaltung des Linsenschirms nicht durch die Form der Einzellinsen eingeschränkt ist. Beispielsweise läßt sich die Form des Linsenschirmes 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 Nahbereich und Fernbereich, erfolgen.
Vorzugsweise ist der Linsenschirm mit den beiden unterschiedlichen Teilen einstückig ausgebildet, so daß für einen Bewegungsmelder nur ein einziges Fenster im Gehäuse erforderlich ist.
Der doppeltgekrümmte Teil des Linsenschirms ist vorzugsweise sphärisch ausgebildet und erstreckt sich über einen Winkelbereich von annähernd 180°. Dabei kann dieser erste Teil entweder als Halbkugel oder Viertelkugel ausgebildet sein.
Für die Anordnung der konvexen Linsen im ersten Teil kann eine Reihenanordnung in Ebenen auf Längen- oder Breitengraden der kugeligen Oberfläche vorgesehen sein. Es ist vorteilhaft, die Packungsdichte der Linsen so eng wie möglich zu machen, um die vorhandene Oberfläche voll auszunutzen. Andererseits ist es auch möglich, gewisse Abstände der Linsen vorzusehen, um Überschneidungen der Empfangsbereiche zu vermeiden.
Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1
die Vorderansicht eines Bewegungsmelders mit Linsenschirm, der für die Montage an einer Wand ausgebildet ist,
Fig. 2
die Seitenansicht nach Fig. 1,
Fig. 3
die Draufsicht nach Fig. 1.
Fig. 4
die Vorderansicht eines anderen Bewegungsmelders mit einem gewölbt zylindrischen Linsenschirm,
Fig. 5
die Seitenansicht nach Fig. 4,
Fig. 6
die Ansicht von oben gemäß Fig. 5,
Fig. 7
einen schalenartigen Linsenschirm mit insgesamt kugeliger Oberfläche,
Fig. 8
eine zweite Ausführung des Linsenschirms nach Fig. 7,
Fig. 9
ein Detail des Linsenschirms nach Fig. 8,
Fig. 10
eine weitere Ausführung des Linsenschirms,
Fig. 11
einen Linsenschirm bestehend aus einem gewölbten und einem zylindrischen Teil
Fig. 12
eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform des Infrarot-Bewegungsmelders,
Fig. 13
eine perspektivische Ansicht des Linsenschirmes von Fig. 12 von der Rückseite her und
Fig. 14
eine Draufsicht des Linsenschirms von Fig. 13.
Die Figuren 1, 2 und 3 zeigen einen Bewegungsmelder 12 mit einem schrägen Sockel 13, der mit der schrägen Fläche 14 an einer senkrechten Wand oder an einer Decke fest, d.h. unbeweglich, montierbar ist. Der Sockel 13 besitzt ein Oberteil 15, an dem ein schalenartiger Linsenschirm 16 in Form einer Halbkugel angeordnet, vorzugsweise einstückig angeformt, ist.
Wenn der Bewegungsmelder an einer senkrechten Wand montiert ist, wird er eine um den Winkel α, beispielsweise um einen Winkel a von ca. 15°, gegenüber der Senkrechten geneigte Lage einnehmen.
Der gewölbte Linsenschirm 16 fokussiert dann die Strahlung aus der Umgebung des Bewegungsmelders auf wenigstens einen Infrarot-Sensor im Innern des Bewegungsmelders 12, wobei der Ansprechbereich des Bewegungsmelders 12 durch den Winkel a einer bestimmten Wirkrichtung, bespielsweise schräg nach unten, angepaßt werden kann. Gemäß Fig. 2 wird die senkrecht zur Ebene E1 verlaufende Normale N um den Winkel α geneigt sein. Das bedeutet, daß entweder, je nach Anbringung an einer senkrechten Wand, die Normale N schräg nach unten, beispielsweise zum Erdboden hin, oder schräg nach oben zur Decke gerichtet ist. Die Normale N kann, muß aber nicht, die Hauptsensibilisierungsrichtung des Bewegungsmelders anzeigen.
Je nach Ausbildung des verwendeten Linsenschirms 16 können durch eine entsprechende Wahl und Anordnung der Linsen auf der Oberfläche Größe und Richtung der Empfindlichkeit gezielt vorgegeben werden, so daß beispielsweise die größte Reichweite und/oder Empfindlichkeit in einer Zone um den Randbereich des Linsenschirms 16 vorhanden ist. Einen derartigen Linsenschirm 16 kann man in dem Fall vorteilhaft bei einer Deckenanbringung des Bewegungsmelders verwenden.
Die Figuren 4, 5 und 6 der Zeichnungen zeigen einen Bewegungsmelder 17, der an einer Wand im Bereich einer Außenecke 18 angebracht ist oder an der Deckes eines Raumes. Für diesen Zweck besitzt der Bewegungsmelder 17 einen Befestigungsarm 19, der so an der Wand befestigt wird, daß der Teil des Bewegungsmelders 17 mit der Multilinse 20 über die Ecke 18 hinausragt. Bei einem derartig montierten Bewegungsmelder 17 fokussiert der Linsenschirm 20 Strahlung aus einer Umgebung, die einen Winkelbereich von 270° umfaßt.
Die bei den Bewegungsmeldern 12,17 verwendeten Linsenschirmes 16,20 sind in ihrer äußeren Form unterschiedlich, in einem Fall ist die Form halbkugelschalenförmig und im anderen Fall besteht sie aus einem zylindrischen zweiten Teil 21 und einem kugeligen ersten Teil 22. Trotzdem kann für den Bewegungsmelder 12 anstelle des Linsenschirms 16 ohne weiteres der Linsenschirm 20 und für den Bewegungsmelder 17 anstelle des Linsenschirms 20 der Linsenschirm 16 verwendet werden.
Der Linsenschirm 16 nach Fig. 7 hat die Form einer halbkugeligen Schale 23 und ist aus einem infrarotstrahlungsdurchlässigen Material, beispielsweise Polyethylen, hergestellt. Die Schale 23 besitzt zwei Zonen oder Teile 24,25, von denen der Teil 24 sich vom Randbereich der Schale 23 bis an einen im Abstand davon gedachten (nicht wirklich vorhandenen) Breitenkreis 26 erstreckt. Der Abstand richtet sich im wesentlichen nach der Größe der Linsen und beträgt, z.B. zwischen 1/12 bis 1/6 des Umfangs der Schale 23. Dieser Teil 24 erstreckt sich um den ganzen Umfang herum und enthält eine bestimmte Anzahl von Linsenfeldern 27 mit Fresnel-Linsenstruktur. In der Fig. 7 sind neunzehn Linsenfelder mit Fresnel-Linsen oder Teilen davon, beispielsweise deren Zentralstücke, vorhanden. Der von dem Breitenkreis 26 bis zum Pol "P" sich erstreckende Teil 25 bildet eine Polkappe der Halbkugel, deren Oberfläche, vorteilhaft die Innenseite der Oberfläche, mit einer (großen) Anzahl sphärischer Sammellinsen 28 oder Teilen davon, beispielsweise deren Zentralstücke, versehen ist. Die sphärischen Sammellinsen 28 können zwecks Erreichung einer großen Packungsdichte auf der Polkappe in einer Reihenanordnung nebeneinander und übereinander angeordnet sein. Ferner kann die Größe der Linsen variieren. Die Anzahl der sphärischen Sammellinsen hängt von der Größe der Schale und der Empfangsbereiche ab. Beispiel: Bei einem Durchmesser der Multilinse von ca. 6 cm können ca. 90 Linsen 28 vorgesehen werden. Sämtliche Linsen 27 und 28 sind an der Innenseite des Linsenschirms 16 ausgeformt, so daß die Außenfläche glatt ist.
Der Teil 24 mit den Fresnel-Linsenfeldern 27 erfaßt vorteilhaft den Fernbereich. Dieser Fernbereich kann sich für Anwendungen in und außerhalb von Gebäuden bis etwa 20 m erstrecken. Der Teil 25 mit den sphärischen Sammellinsen 28 deckt dementsprechend einen Nahbereich ab.
Die Ausführung des Linsenschirms 16 nach Fig. 7 eignet sich vorteilhaft für einen Bewegungsmelder, der an einer horizontalen Befestigungsebene, beispielsweise an der Decke eines Raumes, angeordnet ist und dessen Multilinse wie eine umgekehrte Kuppel in den Raum ragt.
Die Figuren 8 und 9 zeigen einen insgesamt teilkugelförmigen Linsenschirm 16 mit einem Teil 24 und einem Teil 25, bei dem der Teil 25 sphärische Sammellinsen 28 und der Teil 24 Linsenfelder 27 mit je einer Wabenoptik 29 enthält. Jede Einzellinse 30 der Wabenoptik 29 ist so ausgerichtet, daß die Brennpunkte aller Einzellinsen im Zentrum "Z" des Linsenschirms 16 (Fig. 8) zusammentreffen bzw. dort, wo sich das Sensorelement des Infrarot-Sensors befindet. Dieser Randbereich (Teil 24) der Multilinse kann als Sabotagesicherung dienen oder bei entsprechender optischer Auslegung und Optimierung auch für den Fernbereich. Die kleinen Einzellinsen 30 der Wabenoptik 29 haben sechseckige Umrisse und liegen abstandslos aneinander. Es handelt sich dabei um Zentralstücke von vollständigen Linsen sphärischer oder asphärischer Oberflächen.
Die Oberfläche des Linsenschirms 16 gemäß Fig. 10 besitzt die Teile 31,32,33, von denen der Teil 31 sphärische Sammellinsen aufweist und der Teil 32 Linsenfelder 27 mit Fresnel-Strukturen. Der Teil 33 hat keine Linsen und bildet einen für Infrarot-Strahlung undurchlässigen Blindteil. Der Teil 32 hat eine bestimmte Breite und erstreckt sich von einem Randbereich 34 über den Pol "P" zu dem dem Randbereich 34 gegenüberliegenden Randbereich 35. Die Breite des Teils 32 hängt von der Größe der Linsenfelder 27 ab, letztlich jedoch von dem gewünschten Erfassungsbereich, beispielsweise von der maximalen Entfernung der Strahlungsquelle. Je größer die Linsenfelder 27, desto größer kann die Empfindlichkei sein.
Der streifenförmige Teil 32 teilt die Oberfläche des Linsenschirms 16 (Fig. 10) in zwei gleich große weitere Teile 31,33 auf, jedoch ist es ohne weiteres möglich, eine asymmetrische Anordnung vorzusehen, beispielsweise durch eine gegenüber der durch das Zentrum "Z" und den Pol "P" gehenden gedachten Geraden geneigte Lage des Teils 32 oder einen von den Randbereichen 34,35 aus sich in Polrichtung stetig verbreiternden Teil 32. Ein derartiger Linsenschirm 16 (Fig. 10) eignet sich für einen Bewegungsmelder 12, der an einer senkrechten Wand montiert wird. Dabei würde der Teil 32 den Fernbereich des Bewegungsmelders erfassen und der Teil 31 mit den sphärischen Sammellinsen 28 den Nahbereich und ggf. den Unterkriechbereich. Der Blindteil 33 soll strahlungsundurchlässig sein. Er kann durch eine große Wanddicke oder Anbringung einer Maske strahlungsundurchlässig gemacht werden.
Der Linsenschirm 20 gemäß Fig. 11 besteht aus dem doppeltgewölbten, beispielsweise halbkugelschaligen oder kugelabschnittartigen, Teil 22 und dem einfachgewölbten, beispielsweise hohlzylindrischen Teil 21. Der Teil 22 besitzt sphärische Sammellinsen 28 und der Teil 21 hat um den Umfang gleichmäßig verteilt angeordnete Linsenfelder 27 mit Fresnel-Struktur. Insgesamt sind neunzehn Linsenfelder 27 vorhanden, die den Fernbereich rings um die Multilinse 20 erfassen. Der Teil 21 kann auch eine kegelstumpfartige Form besitzen.
Bisher ist über die Lage des Brennpunktes der Multilinse ausgesagt worden, daß der Brennpunkt im Bereich des Zentrums "Z" der Multilinse liegen soll, was natürlich auch bedeuten kann, daß er exakt im Zentrum liegt. Ferner ist beschrieben, daß wenigstens ein Infrarot-Sensor im Brennpunkt der einfallenden Strahlung liegen soll, was bedeuten kann, daß sich ein Sensor im Zentrum "Z" befindet.
Mit Zentrum "Z" kann die geometrische Mitte gemeint sein, muß aber nicht. Bei einer halbkugeligen Multilinse kann mit dem Zentrum "Z" der Mittelpunkt der Kugel gemeint sein, wo sich dann auch der Sensor befindet.
Werden mehrere Sensoren verwendet, kann für jeden Sensor aus einem bestimmten Bereich der Multilinse je ein Brennpunkt definiert werden.
Bei einem Linsenschirm, der aus verschiedenen geometrischen Formen zusammengesetzt ist, beispielsweise aus einem halbkugeligen oder kugelabschnittartigen Teil 22 und einem zylindrischen Teil 21, befindet sich das Zentrum "Z" da, wo nach mathematischen Regeln bzw. konstruktiven Erfordernissen die Anordnung des Sensors am günstigsten ist.
Auch kann es vorteilhaft sein, für jede geometrische Teilform ein eigenes Zentrum "Z1" und "Z2" vorzusehen, beispielsweise ein Zentrum "Z1" für den zylindrischen Teil 21 und ein weiteres Zentrum "Z2" für den kugeligen Teil 22. Die beiden Zentren "Z1","Z2" bestimmen Anzahl und Lage der Sensoren.
Der Linsenschirm 20 ist einstückig durch Spritzen hergestellt, er kann jedoch auch aus dem gewölbten Teil 36 und dem zylindrischen Teil 37 nachträglich in der Kreisebene 26 durch Kleben oder Schweißen zusammengefügt sein. Ferner kann der zylindrische Teil 37 aus einem flachen Linsenfeldstreifen in die runde Form gekrümmt werden.
Die Fig. 12 zeigt einen Infrarot-Bewegungsmelder 44 in der Seitenansicht. Der Infrarot-Bewegungsmelder besteht aus einem Sockelteil 45, 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 46 bezeichneten Seite des Sockelteils 45 eingeführt. Auf dem Sockelteil 45 sitzt ein gewölbtes Sockelteil 47, welches eine nicht dargestellte Leiterbahnplatine mit elektrischen und elektronischen Baugruppen des Bewegungsmelders aufnimmt.
An der der Basisseite 48 gegenüberliegenden Seite des Gehäuseteils 47 befindet sich eine kugelkalottenartige Vertiefung 49 zur Lagerung und Halterung eines Kugelgehäuses 50, das gegenüber dem unbeweglichen Gehäuseteil 47 in der kugelkalottenartigen Vertiefung 49 um einen gewissen Betrag drehbar und schwenkbar gelagert ist.
Das Kugelgehäuse 50 nimmt etwa in der Teilungsebene 51 eine nicht dargestellte Leiterbahnplatine auf, die den ebenfalls nicht dargestellten Infrarot-Sensor herkömmlicher Bauart trägt. Je nach Wirkbereich des Bewegungsmelders 44 können zwei oder mehr Infrarot-Sensoren vorgesehen werden.
Das Kugelgehäuse 50 besitzt eine Aussparung 52, die etwas größer ist als ein Viertelkugelsegment. Diese fensterartige Aussparung 52 ist geschlossen durch einen im wesentlichen kugelförmigen Linsenschirm 53.
Die Figuren 13 und 14 zeigen den Linsenschirm 53 im vergrößerten Maßstab. Die Fig. 13 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 54 markiert ist. Bei zwei nebeneinander angeordneten Infrarot-Sensoren bildet das Kreuz 54 die Mittenachsen der beiden Sensoren. Dementsprechend besitzt der Linsenschirm 53 einen gemeinsamen Brennpunkt für die Linsen der linken und der rechten Seite des Linsenschirms.
Der Linsenschirm ist im Spritzverfahren aus Polyethylen einstückig hergestellt und weist einen kugeligen Teil 55 und einen zylindrischen Teil 56 auf. Der kugelige Teil 55 und der Zylinderteil 56 bilden ein dünnwandiges, schalenartiges Gebilde. Der kugelige Teil 55 entspricht einem Kugelkeil oder Kugelsegment (Kugelzweieck), der durch die mit 57 bezeichnete Äquatorebene einerseits und durch die mit der dazu senkrecht verlaufenden Polebene 18 begrenzt wird. Der Zylinderteil (Hohlzylinderteil) besitzt einen Radius mit dem Durchmesser der Schnittebene 57 des kugeligen Teils 15 und wird begrenzt durch die Schnittebene 58. Der Übergang vom kugeligen Teil 55 zum zylindrischen Teil 56 wird durch die umlaufende Kante 59 markiert. Dieser Bereich kann durch nicht dargestellte Rippen verstärkt werden, um die Stabilität des dünnen Gebildes zu erhöhen.
Der zylindrische Teil 56 des Linsenschirms 53 erfaßt den Fernbereich in der Größenordnung von etwa 8 bis 16 m. Die Einzellinsen 60 sind Teile von Linsen mit Fresnel-Linsenstruktur. Die Anzahl der Linsen 60 bestimmt die Anzahl der Überwachungsbereiche im Fernbereich. Im Ausführungsbeispiel besteht der zylindrische Teil aus achtzehn Fresnel-Linsen 60.
Der kugelige Teil 55 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 61, 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 55 und eine Ebene im Zylinderteil 56. 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 darüberliegenden Linsenebene hineinragt, also eine größtmögliche Packungsdichte erzielt wird.
Es sei bemerkt, daß bisher stets von einem doppeltgekrümmten bzw. kugeligen ersten Teil des Linsenschirms die Rede war. Darunter sollen auch solche Formen fallen, die aus einer Polygon- oder Polyederstruktur bestehen.

Claims (11)

  1. Infrarot-Bewegungsmelder mit mindestens einem Infrarot-Sensor, der ein vorgegebenes Überwachungsgebiet erfaßt, welches durch einen Linsenschirm (16;20;53) in getrennte Empfangsbereiche um den Bewegungsmelder herum aufgefächert ist, wobei der Linsenschirm (16;20;53) zahlreiche Einzellinsen aufweist, von denen jede die einfallende Infrarot-Strahlung ihres Empfangsbereichs auf einen Infrarot-Sensor fokussiert,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Linsenschirm (16;20;53) einen doppeltgekrümmten ersten Teil (22;25;31;55) und einen sich an den ersten Teil anschließenden zweiten Teil (21;24;32;56) aufweist,
    daß die Linsen (28;61) des ersten Teils (22;25;31; 55) doppelseitige konvexe Sammellinsen sind und die Linsen (27;60) des zweiten Teils (21;24;32;56) aus Fresnel-Linsen bestehen, wobei die Fresnel-Linsen den Fernbereich und die konvexen Sammellinsen den Nahbereich erfassen.
  2. Infrarot-Bewegungsmelder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Teil (21;56) des Linsenschirms (20;53) zylindrisch ist.
  3. Infrarot-Bewegungsmelder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Teil des Linsenschirms konisch ist.
  4. Infrarot-Bewegungsmelder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Teil (24;32) des Linsenschirms (16) die doppeltgekrümmte Form des ersten Teils (25;31) fortsetzt, derart, daß der Linsenschirm insgesamt die Form eines Kugelsegments hat.
  5. Infrarot-Bewegungsmelder nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Linsenschirm (16) die Form einer Kugelkalotte oder eines Kugelkeils (Kugelzweiecks) hat.
  6. Infrarot-Bewegungsmelder nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Teil (22;25;31;55) und der zweite Teil (21;24;32;56) des Linsenschirmes (16;20;53) eine einstückige Einheit bilden.
  7. Infrarot-Bewegungsmelder nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß der Linsenschirm (53) eine Fensterausnehmung (52) eines kugeligen Gehäuses (50) ausfüllt und dabei die Kugelform des Gehäuses (50) im wesentlichen komplettiert.
  8. Infrarot-Bewegungsmelder nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß der Linsenschirm (16), anschließend an seinen zweiten Teil (32), einen undurchlässigen Blindteil (33) aufweist und eine einstückige Einheit bildet.
  9. Infrarot-Bewegungsmelder nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Teil (24) des Linsenschirms (16) aus einer Anzahl von Linsenfeldern (27) besteht, von denen jedes die Struktur einer Wabenoptik (29) besitzt.
  10. Infrarot-Bewegungsmelder nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Linsenschirms (16) durch einen Polyeder gebildet ist, dessen Polyederflächen aus ebenen oder konvexen Linsen (27,28) bestehen.
  11. Infrarot-Bewegungsmelder nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Teil (55) des Linsenschirms (53) mehrere Linsenebenen (I,II,III,IV) aufweist, die in Reihenanordnung übereianderliegen.
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