EP1148455B1 - Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder - Google Patents

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EP1148455B1
EP1148455B1 EP01108254A EP01108254A EP1148455B1 EP 1148455 B1 EP1148455 B1 EP 1148455B1 EP 01108254 A EP01108254 A EP 01108254A EP 01108254 A EP01108254 A EP 01108254A EP 1148455 B1 EP1148455 B1 EP 1148455B1
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EP
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detector
mirrors
passive infrared
lenses
motion sensor
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EP01108254A
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Jens-Olaf Lang
Manfred Dr. Zimmerhackl
Volkmar Dr. Norkus
Günter Dr. Hofmann
Rainer Dr. Rosch
Robert Zapp
Lothar Blomberg
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ABB Patent GmbH
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ABB Patent GmbH
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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 a passive infrared motion detector with at least a detector / lens arrangement according to the preamble of claim 1.
  • Passive infrared motion detectors are generally known, for example in the specialist book “Passive Infrared Motion Detector", Die section dertechnik 131, publishing house modern industry, Landsberg / Lech, 1996 regarding structure and working methods described.
  • FIG. 1 A basic detector / lens arrangement used in passive infrared motion detectors is shown in Fig. 1.
  • Infrared radiation changes are caused in passive infrared motion detectors usually infrared detectors 3 used, the two sensitive Contain elements 2, and are therefore also referred to as dual sensors.
  • a single lens 1 provides communication with the two sensitive elements 2 of the detector 3 two zones 4 in monitoring room in which movements of people 5 are detected.
  • Passive infrared motion detectors arranged several lenses in front of the detector.
  • the number of realizable zones corresponds to the product of the number of the individual lenses and the number of sensitive elements of the detector.
  • For a detector with a predetermined number of elements results in the maximum number the zones from the maximum number of lenses in the detector's view can be arranged. This maximum number is determined by the minimum Dimensions of a single lens limited.
  • the size of a single lens results from the strength of the Infrared radiation change, which is detected with the passive infrared motion detector shall be. Therefore, very sensitive passive infrared motion detectors have over a few large lenses. Less sensitive passive infrared motion detector for smaller ranges, on the other hand, get by with smaller lenses and offer through a larger number of lenses a better spatial resolution.
  • the definition lens size is therefore always a compromise between achievable Sensitivity, determined by the lens size, and the spatial resolution that is derived from the number of lenses.
  • the invention is therefore based on the object of a passive infrared motion detector specify which is both a high sensitivity and a has a high spatial resolution.
  • FIG. 2 and 3 illustrate the principle used according to the invention.
  • there 2 shows an arrangement of a respective on the left and right side of the drawing Infrared detector 3 with two sensitive elements 2, and two mirrors 6. Die both arranged exactly or at least approximately at right angles to each other Mirrors 6 provide two mirror images 7 of the sensitive elements 2 of the infrared detector 3.
  • the two representations of Fig. 2 show that the number of mirror images 7 regardless of the orientation of the elements 2 with respect to the mirrors arise.
  • FIG. 3 shows that a detector / mirror arrangement according to FIG. 2 in connection with only a single converging lens 1 creates six zones 4, i.e. three times as many zones 4, than could be achieved with a detector / lens arrangement without a mirror.
  • a motion detector can be with a usual multitude of converging lenses 1 on a flat or curved surface Area, and thus a motion detector with a large number of zones 4 realize.
  • FIG. 4 shows an arrangement with four identical detector / lens / mirror arrangements according to the invention, which is a motion detector with a detection angle of about 360 °.
  • Each of the four infrared detectors 3 two mirrors 6 assigned.
  • the mirrors 6 mounted at right angles to one another are like this aligned that between the intersection line 8 of the two mirror planes and a vertical 9 on the level of the sensitive elements 2 with reference numerals 10 designated angle of approx. 25 °.
  • the outer envelope of the passive infrared motion detector determine the individual lenses 1, which are called Fresnel lenses can be executed and on a curved, from conical and spherical Parts of the composite surface.
  • Fresnel lenses can be executed and on a curved, from conical and spherical Parts of the composite surface.
  • As an alternative to fully reflective Mirrors 6 can also use semi-transparent, partially reflecting mirrors become.
  • the motion detector according to the invention can also have detectors 3 with more each have two sensitive elements 2.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder mit mindestens einer Detektor/Linsen-Anordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder sind allgemein bekannt, und beispielsweise in dem Fachbuch "Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder", Die Bibliothek der Technik 131, verlag moderne industrie, Landsberg/Lech, 1996 bezüglich Aufbau und Arbeitsweise beschrieben.
Eine in Passiv-Infrarot-Bewegungsmeldern benutzte prinzipielle Detektor-/Linsen-Anordnung ist in Fig. 1 dargestellt. Zur Erfassung einer durch Personenbewegungen verursachten Infrarotstrahlungsänderung werden in Passiv-Infrarot-Bewegungsmeldern üblicherweise Infrarotdetektoren 3 eingesetzt, die zwei empfindliche Elemente 2 enthalten, und deshalb auch als Dualsensoren bezeichnet werden. Mit Hilfe von Sammellinsen 1, die als Fresnellinsen ausgebildet sein können, wird Infrarotstrahlung aus einem zu überwachenden Raum auf die empfindlichen Elemente 2 des Detektors 3 abgebildet. Folglich liefert eine einzelne Linse 1 in Verbindung mit den beiden empfindlichen Elementen 2 des Detektors 3 zwei Zonen 4 im zu überwachenden Raum, in denen Bewegungen von Personen 5 erfaßt werden.
Um eine Vielzahl von nutzbaren Zonen zu erhalten, sind in praktisch ausgeführten Passiv-lnfrarot-Bewegungsmeldern mehrere Linsen vor dem Detektor angeordnet. Dabei entspricht die Anzahl der realisierbaren Zonen dem Produkt aus der Anzahl der einzelnen Linsen und der Anzahl der empfindlichen Elemente des Detektors. Für einen Detektor mit vorgegebener Elemente-Anzahl resultiert die maximale Anzahl der Zonen aus der maximalen Anzahl der Linsen, die im Blickwinkel des Detektors angeordnet werden können. Diese maximale Anzahl wird durch die minimalen Abmessungen einer einzelnen Linse begrenzt.
Die Größe einer einzelnen Linse ergibt sich aus der Stärke der Infrarotstrahlungsänderung, die mit dem Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder erfaßt werden soll. Sehr empfindliche Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder verfügen deshalb über wenige, große Linsen. Unempfindlichere Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder für kleinere Reichweiten kommen dagegen mit kleineren Linsen aus und bieten durch eine größere Anzahl von Linsen eine bessere räumliche Auflösung. Die Festlegung der Linsengröße ist daher immer ein Kompromiß zwischen erzielbarer Empfindlichkeit, bestimmt durch die Linsengröße, und der räumlichen Auflösung, die sich aus der Anzahl der Linsen ableitet.
Mit herkömmlichen Anordnungen aus Detektoren und Linsen lassen sich deshalb keine Passiv-lnfrarot-Bewegungsmelder konstruieren, die zugleich eine hohe Empfindlichkeit und eine hohe räumliche Auflösung ermöglichen.
Es ist weiterhin bekannt, in Bewegungsmeldern eine Spiegelanordnung vorzusehen, womit sich der Erfassungswinkel des Bewegungsmelders vergrößern läßt. Solche Anordnungen sind beispielsweise aus GB-A-2 251 938 sowie EP-A-0 623 905 bekannt. Eine Erhöhung der Empfindlichkeit oder des Auflösungsvermögens wird durch die daraus bekannte Spiegelanordnung nicht erreicht.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder anzugeben, der zugleich eine hohe Empfindlichkeit und ein hohes räumliches Auflösungsvermögen hat.
Diese Aufgabe wird durch einen Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder gelöst, der die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in weiteren Ansprüchen angegeben.
Eine Anordnung von Spiegeln in einem Bewegungsmelder ist an sich bekannt und beispielsweise im o.g. Fachbuch beschrieben. Eine solche, für eine Erweiterung des Erfassungsbereichs bekannte Spiegelanordnung ist nicht mit der hier zu einem anderen Zweck und in anderer Anordnung vorgeschlagenen Spiegelverwendung zu verwechseln.
Eine weitere Beschreibung der Erfindung erfolgt nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels.
Es zeigt:
Fig. 1
eine bekannte prinzipielle Detektor/Linsen-Anordnung,
Fig. 2
eine erfindungsgemäße Detektor/Spiegel-Anordnung,
Fig. 3
eine erfindungsgemäße Detektor/Spiegel-Anordnung in Verbindung mit einer Linse, zur Darstellung einer erzielten Zonen-Vervielfältigung, und
Fig. 4
eine Darstellung einer vierfachen Detektor/Linsen/Spiegel-Anordnung.
Die Fig. 2 und Fig. 3 verdeutlichen das erfindungsgemäß genutzte Prinzip. Dabei zeigt Fig. 2 auf der linken und rechten Zeichnungsseite jeweils eine Anordnung eines Infrarotdetektors 3 mit zwei empfindlichen Elementen 2, und zwei Spiegeln 6. Die beiden genau oder wenigstens annähernd im rechten Winkel zueinander angeordneten Spiegel 6 liefern zwei Spiegelbilder 7 der empfindlichen Elemente 2 des Infrarotdetektors 3. Die beiden Darstellungen der Fig. 2 zeigen, daß die Anzahl der Spiegelbilder 7 unabhängig von der Ausrichtung der Elemente 2 gegenüber den Spiegeln entstehen.
Fig. 3 zeigt, daß eine Detektor/Spiegelanordnung gemäß Fig. 2 in Verbindung mit nur einer einzigen Sammellinse 1 sechs Zonen 4 erzeugt, also dreimal so viele Zonen 4, als mit einer Detektor/Linsen-Anordnung ohne Spiegel erreichbar wäre.
Unter Anwendung des in Fig. 3 gezeigten Prinzips läßt sich ein Bewegungsmelder mit einer üblichen Vielzahl von Sammellinsen 1 auf einer ebenen oder beliebig gekrümmten Fläche, und damit ein Bewegungsmelder mit einer hohen Zahl von Zonen 4 realisieren.
Fig. 4 zeigt eine Anordnung mit vier identischen erfindungsgemäßen Detektor/Linsen/Spiegel-Anordnungen, die einen Bewegungsmelder mit einem Erfassungswinkel von etwa 360° bilden. Dabei sind jedem der vier Infrarotdetektoren 3 zwei Spiegel 6 zugeordnet. Die rechtwinklig zueinander montierten Spiegel 6 sind so ausgerichtet, daß sich zwischen der Schnittgeraden 8 der beiden Spiegelebenen und einer Senkrechten 9 auf der Ebene der empfindlichen Elemente 2 ein mit Bezugszeichen 10 bezeichneter Winkel von ca. 25° einstellt. Die äußere Hülle des Passivlnfrarot-Bewegungsmelders bestimmen die einzelnen Linsen 1, die als Fresnellinsen ausgeführt sein können und auf einer gekrümmten, aus konischen und sphärischen Teilen zusammengesetzten Fläche liegen. Alternativ zu vollständig reflektierenden Spiegeln 6 können auch halbdurchlässige, teilweise reflektierende Spiegel eingesetzt werden.
Der erfindungsgemäße Bewegungsmelder kann auch Detektoren 3 mit jeweils mehr als zwei empfindlichen Elementen 2 aufweisen.

Claims (5)

  1. Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder mit mindestens einer Detektor/Linsen-Anordnung, die einen Infrarotdetektor (3), der mindestens zwei empfindliche Elemente (2) aufweist, und in dessen Blickwinkel, unter dem Strahlung empfangen werden kann, montierte Sammellinsen (1) sowie zwei etwa im rechten Winkel zueinander angeordnete Spiegel (6) enthält, dadurch gekennzeichnet, daß - zur Erhöhung der Anzahl von Zonen (4) im zu überwachenden Raum - die beiden Spiegel (6) und der Infrarotdetektor (3) jeweils so zueinander angeordnet sind, daß die Spiegel (6) Spiegelbilder der empfindlichen Elemente (2) liefern.
  2. Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Linsen der Sammellinsen (1) auf einer ebenen oder beliebig gekrümmten Fläche angeordnet sind.
  3. Passiv-lnfrarot-Bewegungsmelder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Linsen der Sammellinsen (1) als beliebig geformte Ausschnitte aus Fresnellinsen ausgeführt sind.
  4. Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Spiegel (6) als halbdurchlässige, teilweise reflektierende Spiegel ausgeführt sind.
  5. Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vier identische Detektor/Linsen-Anordnungen mit jeweils zwei Spiegeln (6) vorhanden sind.
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