RU2265872C1 - Optical unit for ir detecting device - Google Patents
Optical unit for ir detecting device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2265872C1 RU2265872C1 RU2004110416/28A RU2004110416A RU2265872C1 RU 2265872 C1 RU2265872 C1 RU 2265872C1 RU 2004110416/28 A RU2004110416/28 A RU 2004110416/28A RU 2004110416 A RU2004110416 A RU 2004110416A RU 2265872 C1 RU2265872 C1 RU 2265872C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- optical elements
- detection
- optical
- matrix
- far
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Description
Оптическое устройство для инфракрасного прибора обнаружения относится к устройствам инфракрасной техники с использованием оптических элементов.An optical device for an infrared detection device relates to infrared devices using optical elements.
В настоящее время инфракрасные (ИК) пассивные приборы обнаружения получили широкое распространение и являются наиболее популярным классом устройств для защиты помещений от проникновения нарушителей.Currently, infrared (IR) passive detection devices are widely used and are the most popular class of devices for protecting rooms from intruders.
Это обусловлено, с одной стороны, достаточно высокой эффективностью обнаружения вторжения, а с другой стороны, низкой стоимостью этих устройств. Эффективность обнаружения проникновения в охраняемую зону определяется прежде всего тем, что пассивные инфракрасные приборы обнаружения позволяют контролировать весь объем помещения, тем самым решается задача регистрации вторжения практически при любом пути проникновения: через окно, двери, путем пролома пола, потолка, стены.This is due, on the one hand, to the relatively high efficiency of intrusion detection, and, on the other hand, to the low cost of these devices. The effectiveness of detection of penetration into the protected area is determined primarily by the fact that passive infrared detection devices allow you to control the entire volume of the room, thereby solving the problem of registering an invasion for almost any penetration path: through a window, door, by breaking the floor, ceiling, wall.
Десятки фирм многих стран мира производят сотни модификаций этих приборов, общий выпуск которых, по оценкам западных экспертов, превысил миллион экземпляров.Dozens of companies from many countries of the world produce hundreds of modifications of these devices, the total release of which, according to Western experts, has exceeded one million copies.
Инфракрасный прибор обнаружения является сложным высокочувствительным оптико-электронным прибором, воплотившим в себе многие современные достижения в области физики, схемотехники и теории обработки сигнала.The infrared detection device is a complex highly sensitive optoelectronic device that embodies many modern achievements in the field of physics, circuitry, and signal processing theory.
Принцип действия ИК-пассивного прибора обнаружения основан на регистрации изменения потока теплового излучения, возникающего при пересечении нарушителем чувствительных зон в охраняемом пространстве.The principle of operation of an IR-passive detection device is based on recording changes in the flow of thermal radiation that occurs when an intruder crosses sensitive areas in a protected space.
В состав ИК-пассивного прибора обнаружения входят следующие основные элементы:The infrared passive detection device includes the following main elements:
- пироприемник - чувствительный элемент, преобразующий ИК-излучение из контролируемой зоны объекта в электрический сигнал, необходимый для схемы обработки;- pyrodetector - a sensitive element that converts infrared radiation from the controlled area of the object into an electrical signal, necessary for the processing circuit;
- оптическая система, фокусирующая на пироприемнике ИК-излучение из определенной части контролируемой зоны и формирующая диаграмму направленности прибора, а следовательно, зону обнаружения прибора;- an optical system focusing infrared radiation on a pyrodetector from a certain part of the monitored zone and forming a radiation pattern of the device, and therefore the detection zone of the device;
- схема обработки электрического сигнала с чувствительного элемента, реализующая определенный алгоритм при наличии нарушителя на объекте.- a circuit for processing an electrical signal from a sensitive element that implements a certain algorithm in the presence of an intruder at the facility.
Каждая из этих трех составляющих ИК-прибора обнаружения совершенствуется и улучшается.Each of these three components of the infrared detection device is improved and improved.
Итак, ИК-прибор обнаружения предназначен для обнаружения движущихся объектов с температурой, отличной от фонового значения. Диапазон регистрирующих скоростей перемещения 0,3-3 м/сек.So, the infrared detection device is designed to detect moving objects with a temperature different from the background value. The range of recording speeds of movement is 0.3-3 m / s.
Оптическая система является одним из важнейших элементов ИК-прибора обнаружения, определяющим в значительной степени его характеристики обнаружения. В оптической системе в качестве оптических элементов могут быть использованы линзы Френеля, зеркала, растры, дифракционная решетка, дифрагирующая фокусирующая линза, голографическая линза. В настоящее время наиболее широкое применение получили линзы Френеля как наиболее технологичные в изготовлении и недорогие (штамповка, литье).The optical system is one of the most important elements of an infrared detection device, which determines to a large extent its detection characteristics. In the optical system, Fresnel lenses, mirrors, rasters, a diffraction grating, a diffracting focusing lens, and a holographic lens can be used as optical elements. Currently, the most widely used are Fresnel lenses as the most technologically advanced in manufacture and inexpensive (stamping, casting).
В известной международной заявке №000/62767, 06-04-2000, кл. G 02 В 3/08, для ИК-прибора обнаружения предложено использовать фокусирующий оптический элемент, содержащий дифрагирующий оптический элемент, в частности это может быть дифракционная решетка или голографический оптический элемент. Дифрагирующий оптический элемент выполнен посредством изготовления множества канавок на плоской пластине, на которую нанесен слой фоторезиста. Канавки могут быть выполнены различными методами: лучом лазера, электронным лучом или посредством фотолитографии. Данная конструкция дифрагирующего оптического элемента позволяет получить тонкий оптический элемент, который фокусирует именно выбранную длину волны излучения и позволяет обеспечить разную оптическую силу по вертикали и по горизонтали. Кроме того, он технологичен в изготовлении.In the well-known international application No. 000/62767, 06-04-2000, class. G 02
Недостатками данного решения являются: расстояния от приемника излучения до оптических элементов для всех зон обнаружения соизмеримы друг с другом, т.е. фокусные расстояния оптических элементов для ближних зон обнаружения не могут быть меньше фокусных расстояний оптических элементов для дальних зон обнаружения, следовательно, ширина средней зоны обнаружения и ближней зоны обнаружения не соизмеримы с размером объекта обнаружения, они значительно меньше, чем ширина зоны для дальней зоны обнаружения. Вследствие этого сигнал от нарушителя, прошедшего дальнюю зону обнаружения, не равен сигналу от нарушителя, прошедшего ближнюю зону. Следовательно, прибор обнаружения, использующий такое оптическое устройство, может либо не сработать на ближней или дальней зоне обнаружения, или может выдать ложный сигнал срабатывания на мелкое животное типа мыши.The disadvantages of this solution are: the distances from the radiation receiver to the optical elements for all detection zones are comparable with each other, i.e. the focal lengths of optical elements for near detection zones cannot be less than the focal lengths of optical elements for far detection zones; therefore, the width of the middle detection zone and the near detection zone are not commensurate with the size of the detection object, they are much smaller than the width of the zone for the far detection zone. As a result, the signal from the intruder passing the far detection zone is not equal to the signal from the intruder passing the near zone. Therefore, a detection device using such an optical device may either not work in the near or far detection zone, or it may give a false alarm to a small animal such as a mouse.
Ближайшим аналогом заявляемого оптического устройства является устройство для выявления источника излучения по патенту Великобритании №2208523, заяв. 27-07-1987, кл. G 02 В 3/08.The closest analogue of the claimed optical device is a device for detecting a radiation source according to UK patent No. 2208523, application. 07.27-1987, class G 02
Устройство по данному изобретению содержит приемник излучения, и в качестве оптической системы для фокусировки теплового инфракрасного излучения на приемник излучения содержит матрицу оптических элементов, выполненную в виде двух плоских пластин, перпендикулярных друг другу, т.е. одна горизонтально, другая - вертикально. Плоскости пластин пересекаются по краю, а каждая пластина содержит множество плоских концентратов излучения. Это могут быть зонные пластины или цилиндрические линзы Френеля. На горизонтальной пластине у края сгиба двух пластин может размещаться дифракционная решетка. Матрица линз может иметь различное расположение оптических элементов на пластинах: могут располагаться плоские линзы в параллельных рядах, параллельно краю сгиба пластин, а могут располагаться под углом 45°; могут располагаться цилиндрические линзы, имеющие фокусную силу только в одном направлении. Между пластинами установлен ИК-приемник, принимающий излучение с волной в диапазоне 8-13 мкм.The device according to this invention contains a radiation receiver, and as an optical system for focusing thermal infrared radiation on the radiation receiver contains a matrix of optical elements made in the form of two flat plates perpendicular to each other, i.e. one is horizontal, the other is vertical. The planes of the plates intersect along the edge, and each plate contains many flat concentrates of radiation. It can be zone plates or cylindrical Fresnel lenses. A diffraction grating can be placed on a horizontal plate at the edge of the bend of the two plates. The lens matrix may have a different arrangement of optical elements on the plates: flat lenses can be arranged in parallel rows, parallel to the edge of the bend of the plates, and can be located at an angle of 45 °; cylindrical lenses having focal strength in only one direction can be located. An IR receiver is installed between the plates, which receives radiation with a wave in the range of 8–13 μm.
Недостатками известного устройства-аналога являются:The disadvantages of the known analog device are:
- сбалансированное фокусное расстояние имеют оптические элементы только самой дальней и самой ближней зоны обнаружения центральной части линзового блока;- balanced focal length have optical elements only the farthest and closest detection zone of the Central part of the lens unit;
- оптические элементы средней зоны обнаружения, расположенные на вертикальной плоскости, имеют фокусное расстояние больше, чем оптические элементы для дальней зоны обнаружения;- optical elements of the middle detection zone located on a vertical plane have a focal length greater than optical elements for the far detection zone;
- оптические элементы для дальней и средней зон обнаружения имеют разные фокусные расстояния в рядах;- optical elements for the far and middle detection zones have different focal lengths in rows;
- в рядах оптических элементов для дальней зоны обнаружения отсутствие аберрации типа дисторсии имеет только центральный элемент в ряду. Все остальные оптические элементы в ряду имеют аберрации, при этом чем ближе оптических элемент к краю, тем больше аберрации и хуже пропускание оптического элемента.- in the rows of optical elements for the far detection zone, the absence of distortion type aberration has only the central element in the row. All other optical elements in the row have aberrations, and the closer the optical element is to the edge, the more aberration and worse the transmission of the optical element.
Все перечисленные недостатки приводят к тому, что ширина зон обнаружения разная на разных расстояниях от прибора, и это приводит к неравномерной чувствительности на разных расстояниях от прибора обнаружения.All these shortcomings lead to the fact that the width of the detection zones is different at different distances from the device, and this leads to uneven sensitivity at different distances from the detection device.
Следует отметить, что равномерная чувствительность по всей зоне обнаружения является важным фактором, которым не обладает практически ни один из известных ИК-приборов обнаружения с линзовой оптикой. Только при равномерной чувствительности по всей зоне обнаружения можно достичь высокой надежности обнаружения при низком уровне ложных тревог.It should be noted that uniform sensitivity over the entire detection zone is an important factor that almost none of the known infrared detection devices with lens optics possess. Only with uniform sensitivity throughout the detection zone can high detection reliability be achieved with a low level of false alarms.
Техническим результатом изобретения является повышение надежности обнаружения объекта на различных расстояниях охраняемой зоны в зависимости от его размера посредством повышения однозначности распознавания объекта нарушения в охраняемом пространстве независимо от расстояния до него, а также тем, что ширина всех зон обнаружения соизмерима близка с размером объекта обнаружения.The technical result of the invention is to increase the reliability of detecting an object at different distances of the protected area depending on its size by increasing the uniqueness of recognition of the object of violation in the protected space, regardless of the distance to it, and also by the fact that the width of all detection zones is comparable with the size of the detection object.
Указанный технический результат достигается тем, что:The specified technical result is achieved by the fact that:
- в оптическом устройстве для инфракрасного прибора обнаружения, содержащем приемник излучения и матрицу оптических элементов, расположенных на нескольких поверхностях и оптически сопряженных с инфракрасным приемником излучения, поверхности матрицы с упорядоченными оптическими элементами расположены под тупыми углами друг к другу в количестве не менее трех;- in an optical device for an infrared detection device containing a radiation receiver and a matrix of optical elements located on several surfaces and optically paired with an infrared radiation receiver, the matrix surfaces with ordered optical elements are located at obtuse angles to each other in an amount of at least three;
- поверхности матрицы оптических элементов, соответствующих дальней и средней зонам обнаружения, выполнены асферической формы, а поверхность матрицы оптических элементов, соответствующих ближней зоне обнаружения, выполнена в виде плоской поверхности;- the surface of the matrix of optical elements corresponding to the far and middle detection zones is made aspherical, and the surface of the matrix of optical elements corresponding to the near detection zone is made in the form of a flat surface;
- на каждой поверхности матрицы оптические элементы установлены в ряды и сопряжены со своей зоной обнаружения объекта;- on each surface of the matrix, the optical elements are arranged in rows and are conjugated to its object detection zone;
- оптические элементы, расположенные в одном ряду, имеют одинаковые фокусные расстояния, расположенные в разных рядах - разные фокусные расстояния;- optical elements located in the same row have the same focal lengths located in different rows - different focal lengths;
- фокусные расстояния оптических элементов в рядах, соответствующих зонам обнаружения, уменьшаются в зависимости от уменьшения дальности зон обнаружения и подобраны в зависимости от размера объекта обнаружения и от расстояния до него;- the focal lengths of the optical elements in the rows corresponding to the detection zones are reduced depending on the reduction in the range of the detection zones and are selected depending on the size of the detection object and the distance to it;
- оптические элементы, соответствующие дальней зоне обнаружения, сориентированы относительно приемника излучения так, что направление излучения проходит через них близко к нормали, и они имеют минимальные аберрации, а оптические элементы, соответствующие средней и ближней зонам обнаружения, для расширения зон обнаружения, сориентированы относительно приемника излучения под углом к нормали, т.е. с аберрациями, причем аберрация оптических элементов, соответствующих средней и дальней зонам обнаружения, одинакова для оптических элементов, расположенных в одном ряду, но разная для оптических элементов, расположенных в разных рядах.- the optical elements corresponding to the far detection zone are oriented relative to the radiation receiver so that the radiation direction passes through them close to the normal and they have minimal aberrations, and the optical elements corresponding to the middle and near detection zones are oriented relative to the receiver to expand the detection zones radiation at an angle to the normal, i.e. with aberrations, and the aberration of the optical elements corresponding to the middle and far detection zones is the same for optical elements located in the same row, but different for optical elements located in different rows.
Сущность изобретения выражается в совокупности существенных признаков, достаточной для достижения обеспечиваемого изобретением технического результата.The invention is expressed in the aggregate of essential features sufficient to achieve the technical result provided by the invention.
Существенными признаками изобретения, совпадающими с признаками прототипа, являются: наличие приемника излучения и матрицы оптических элементов, расположенных на нескольких поверхностях и оптически сопряженных с инфракрасным приемником излучения.The essential features of the invention, coinciding with the features of the prototype, are: the presence of a radiation receiver and a matrix of optical elements located on several surfaces and optically paired with an infrared radiation receiver.
Существенными отличительными признаками заявляемого решения являются:The salient features of the proposed solution are:
1. В отличие от прототипа поверхности матрицы с упорядоченными оптическими элементами расположены под тупыми углами друг к другу в количестве не менее трех (у прототипа - две взаимно перпендикулярные поверхности).1. In contrast to the prototype, the matrix surfaces with ordered optical elements are located at obtuse angles to each other in an amount of at least three (the prototype has two mutually perpendicular surfaces).
2. В отличие от прототипа поверхности матрицы с оптическими элементами, соответствующими средней и дальней зонам обнаружения объекта, выполнены асферической формы (у прототипа плоские пластины).2. Unlike the prototype of the matrix surface with optical elements corresponding to the middle and far detection zones of the object, they are made aspherical (the prototype has flat plates).
3. Такая форма выполнения матрицы оптических элементов в заявляемом оптическом устройстве позволяет сориентировать приемник излучения относительно поверхностей матрицы так, что:3. This form of execution of the matrix of optical elements in the inventive optical device allows you to orient the radiation receiver relative to the surfaces of the matrix so that:
- оптические элементы, расположенные в одном ряду, имеют одинаковые фокусные расстояния, расположенные в разных рядах имеют разные фокусные расстояния;- optical elements located in the same row have the same focal lengths, located in different rows have different focal lengths;
- фокусные расстояния оптических элементов в рядах, соответствующих зонам обнаружения, уменьшаются в зависимости от уменьшения дальности зон обнаружения;- the focal lengths of the optical elements in the rows corresponding to the detection zones are reduced depending on the reduction in the range of the detection zones;
- для оптических элементов, соответствующих дальней зоне обнаружения, направление излучения проходит через оптические элементы близко к нормали, и они имеют минимальные аберрации для всего ряда, что обеспечивает необходимую дальность обнаружения, а для оптических элементов, соответствующих средней и ближней зонам обнаружения, световое излучение проходит через оптические элементы под углом к нормали, т.е. имеются такие аберрации, которые обеспечивают необходимую дальность обнаружения и позволяют увеличить ширину зоны обнаружения. Аберрация оптических элементов, соответствующих средней и дальней зонам обнаружения, для каждого оптического элемента в одном ряду одинакова, но разная между рядами оптических элементов.- for optical elements corresponding to the far detection zone, the radiation direction passes through the optical elements close to the normal, and they have minimal aberrations for the entire row, which provides the required detection range, and for optical elements corresponding to the middle and near detection zones, light radiation passes through optical elements at an angle to the normal, i.e. there are aberrations that provide the required detection range and allow you to increase the width of the detection zone. The aberration of the optical elements corresponding to the middle and far detection zones for each optical element in the same row is the same, but different between the rows of optical elements.
Существенными отличиями данного устройства являются: новая совокупность признаков, выражающаяся в наличии новых функциональных связей между элементами, и новой формой выполнения элементов и устройства в целом, что позволяет повысить надежность обнаружения нарушителя на любом расстоянии от прибора по всей зоне обнаружения и угле охвата прибора посредством повышения однозначности распознавания объекта нарушения в охраняемом пространстве независимо от расстояния до него.Significant differences of this device are: a new set of features, expressed in the presence of new functional relationships between the elements, and a new form of execution of the elements and the device as a whole, which improves the reliability of detection of the intruder at any distance from the device throughout the detection zone and the angle of coverage of the device by increasing unambiguous recognition of the object of violation in the protected space, regardless of the distance to it.
Указанные признаки в совокупности обеспечивают "изобретательский уровень".These features together provide an "inventive step".
Анализ известной научно-технической литературы и известных описаний патентов показывает, что в настоящее время неизвестны технические решения, идентичные заявляемому, что позволяет считать предлагаемое изобретение отвечающим критерию "новизна".An analysis of the well-known scientific and technical literature and well-known patent descriptions shows that currently technical solutions identical to the claimed are unknown, which allows us to consider the present invention that meets the criterion of "novelty."
В качестве доказательства промышленной применимости заявляемого изобретения приводим пример конкретного осуществления.As evidence of the industrial applicability of the claimed invention, we give an example of a specific implementation.
Заявляемое оптическое устройство для ИК-прибора обнаружения представлено на фиг.1-6.The inventive optical device for an infrared detection device is presented in figures 1-6.
На фиг.1, 2, 3 представлено заявляемое оптическое устройство в общем виде, прямом виде в разрезе и виде сверху.Figure 1, 2, 3 presents the inventive optical device in General, direct view in section and top view.
На фиг.4 показано схематичное положение поверхностей матрицы оптических элементов относительно приемника излучения.Figure 4 shows the schematic position of the surfaces of the matrix of optical elements relative to the radiation receiver.
На фиг.5 показана диаграмма вертикальной направленности заявляемого оптического устройства.Figure 5 shows a diagram of the vertical directivity of the inventive optical device.
На фиг.6 показана диаграмма направленности по горизонту, т.е. горизонтальной направленности заявляемого оптического устройства.6 shows a horizontal radiation pattern, i.e. horizontal orientation of the inventive optical device.
Заявляемое "Оптическое устройство для инфракрасного прибора обнаружения" содержит приемник излучения 1 и матрицу оптических элементов, расположенных на нескольких поверхностях 2, 3, 4 и оптически сопряженных с инфракрасным приемником излучения 1 (фиг.1-3). Три поверхности матрицы 2, 3, 4 с упорядоченными оптическими элементами 5 расположены под тупыми углами друг к другу, в данном примере конкретного исполнения под углом 135° (фиг.4).The inventive "Optical device for infrared detection device" contains a
На каждой поверхности матрицы оптические элементы 5 установлены в ряды и сопряжены со своей зоной обнаружения: дальней fд, средней fcp и ближней fбл. Оптические элементы, расположенные в одном ряду, имеют одинаковые фокусные расстояния, а расположенные в разных рядах - разные фокусные расстояния. Фокусные расстояния оптических элементов подобраны в зависимости от размера объекта обнаружения и от расстояния до него. В данном конкретном примере исполнения фокусные расстояния оптических элементов, соответствующих дальней зоне обнаружения fд=22 мм, больше, чем фокусные расстояния оптических элементов, соответствующих средней зоне обнаружения fcp=18,8 мм, и больше, чем фокусные расстояния оптических элементов, соответствующих ближней зоне обнаружения fбл=11,8 мм.On each surface of the matrix, the
Поверхности 2 и 3 матрицы оптических элементов, соответствующих дальней и средней зонам обнаружения, выполнены асферической формы (фиг.1-3). Поверхность 2 матрицы оптических элементов, соответствующих дальней зоне обнаружения объекта, выполнена цилиндрической формы, а поверхность 3 матрицы оптических элементов, соответствующих средней зоне обнаружения, выполнена конической формы. Поверхность 4 матрицы оптических элементов, соответствующих ближней зоне обнаружения объекта, выполнена плоской формы.
Поверхности 2, 3, 4 матрицы с оптическими элементами 5 установлены и сориентированы относительно центра инфракрасного приемника излучения 1 на определенных расстояниях, обеспечивающих равнозначность сигнала на приемник излучения 1 от объекта обнаружения в пределах угла охвата приемника 1, который составляет 110° (фиг.4). Оптические элементы на этих поверхностях сориентированы так, что для дальних зон обнаружения световое излучение проходит через оптические элементы близко к нормали, и они имеют минимальные аберрации для всего ряда, что обеспечивает необходимую дальность обнаружения объекта, а для средних и ближних зон обнаружения световое излучение проходит через оптические элементы под углом к нормали, т.е. имеются такие аберрации, которые обеспечивают необходимую дальность обнаружения и позволяют увеличить ширину зоны обнаружения (фиг.4, 5).The
В данном конкретном примере выполнения для оптических элементов, расположенных на поверхности 3 матрицы и соответствующих средней зоне обнаружения, направление излучения проходит через оптический элемент под углом 25° и обеспечивает необходимую дальность обнаружения, а за счет уменьшенного фокусного расстояния относительно оптических элементов для дальних зон обнаружения и аберрации на оптическом элементе охватывает ширину зоны обнаружения, соизмеримую с дальними зонами обнаружения.In this particular embodiment, for optical elements located on the
Для оптических элементов, расположенных на поверхности матрицы 4, соответствующих ближней зоне обнаружения, направление излучения проходит через оптический элемент под углом 40° и охватывает ширину зоны обнаружения, соизмеримую с дальними зонами обнаружения, благодаря маленькому фокусному расстоянию и увеличенной аберрации, в частности дисторсии. Поверхность матрицы 4, соответствующая ближней зоны обнаружения, выполнена в виде плоскости и размещена на самом близком расстоянии к приемнику излучения 1. Кроме того, данная конструкция матрицы позволяет сформировать антисаботажную зону, расположенную непосредственно под прибором обнаружения (фиг.5).For optical elements located on the surface of the
Для средних и дальних зон обнаружения аберрация для всех оптических элементов, расположенных в одном ряду, одинаковая.For the middle and far detection zones, the aberration for all optical elements located in the same row is the same.
Центры оптических элементов, размещенных на поверхности матрицы 2 и соответствующих дальней зоне обнаружения, расположены на границе поверхностей дальней и средней зон обнаружения.The centers of the optical elements located on the surface of the
Заявляемое оптическое устройство служит для обнаружения источника ИК-излучения с большого объема охраняемого пространства. Данная конструкция оптического устройства позволяет обнаружить объект высотой более 1 м на расстоянии от 1 м до 12 м. В качестве приемника излучения использован двухплощадный пироприемник с размером площадок 2×1 мм.The inventive optical device is used to detect a source of infrared radiation from a large amount of protected space. This design of the optical device makes it possible to detect an object with a height of more than 1 m at a distance of 1 m to 12 m. A two-area pyrodetector with a platform size of 2 × 1 mm was used as a radiation detector.
Для иллюстрации пространственного охвата представлены две диаграммы направленности: диаграмма вертикальной направленности - фиг.5 (прямой вид) и диаграмма горизонтальной направленности - фиг.6 (вид сверху оптического устройства).To illustrate spatial coverage, two radiation patterns are presented: a vertical radiation pattern — FIG. 5 (straight view) and a horizontal radiation pattern — FIG. 6 (top view of an optical device).
На вертикальной диаграмме направленности (фиг.5) показаны зоны обнаружения ИК-прибора обнаружения с заявляемым оптическим устройством; прибор расположен на высоте 2,3 м.The vertical radiation pattern (figure 5) shows the detection zone of an infrared detection device with the claimed optical device; the device is located at a height of 2.3 m.
На горизонтальной диаграмме направленности (фиг.6) показаны зоны чувствительности от всех зон обнаружения, развернутых по горизонту. Зоны имеют форму лепестков, каждая из зон обнаружения состоит из двух лучей, соответствующей двум площадкам приемника излучения. Угол развертки лучей в горизонтальной плоскости составляет 110°, что соответствует полю зрения приемника излучения.The horizontal radiation pattern (Fig. 6) shows the sensitivity zones from all detection zones deployed horizontally. The zones are in the form of petals, each of the detection zones consists of two rays, corresponding to two sites of the radiation receiver. The horizontal sweep angle of the rays is 110 °, which corresponds to the field of view of the radiation receiver.
По данным диаграммам видно, что ширина чувствительных зон на всем протяжении охраняемого пространства соизмерима друг с другом. При данной ширине чувствительных зон на приемник излучения попадает равнозначный оптический сигнал, что позволяет с высокой чувствительностью определять появление нарушителя в охраняемой зоне. В тоже время, если в охраняемой зоне появится маленькое животное типа мыши, то при пересечении чувствительной зоны на приемник излучения попадает сигнал в несколько раз меньше, чем от человека, т.к. размер животного меньше, чем ширина луча чувствительной зоны. И вследствие этого заявляемое оптическое устройство для ИК-прибора обнаружения при соответствующей обработке данных, полученных с приемника излучения, сигналы от животного не воспринимает как тревогу и не реагирует на появление в охраняемой зоне маленьких домашних животных типа мыши.According to these diagrams, it can be seen that the width of the sensitive areas throughout the protected area is commensurate with each other. With a given width of sensitive zones, an equivalent optical signal is incident on the radiation receiver, which makes it possible to determine with high sensitivity the appearance of an intruder in a protected area. At the same time, if a small animal such as a mouse appears in the protected area, then when the sensitive area is crossed, the signal receives several times less signal from the person than from a person, because the size of the animal is smaller than the beam width of the sensitive area. And because of this, the claimed optical device for an infrared detection device with appropriate processing of data received from a radiation receiver does not perceive the signals from the animal as an alarm and does not respond to the appearance of small pets such as a mouse in the protected area.
Заявляемое устройство может быть использовано в ИК-приборе обнаружения для охраны самых различных объемов помещений: прямоугольные, квадратные, вытянутые типа коридора, пространства возле окон. Выбирая различные варианты приемника излучения и количество сегментов в рядах, можно обеспечить охрану всех этих помещений с улучшенной обнаружительной способностью во всей охраняемой зоне, и при соответствующей электронной обработке надежно решать задачу обнаружения человека и в то же время игнорировать сигналы от мелких животных.The inventive device can be used in an infrared detection device to protect a wide variety of premises: rectangular, square, elongated type of corridor, the space near the windows. By choosing different options for the radiation receiver and the number of segments in the rows, it is possible to ensure the protection of all these rooms with improved detection ability in the entire protected area, and with appropriate electronic processing, it is possible to reliably solve the problem of detecting a person and at the same time ignore signals from small animals.
В качестве оптических элементов в заявляемом оптическом устройстве могут быть использованы линзы Френеля, дифрагирующие фокусирующие линзы, голографические линзы, растры, дифракционные решетки, зонные пластинки, цилиндрические линзы.As optical elements in the inventive optical device can be used Fresnel lenses, diffracting focusing lenses, holographic lenses, rasters, diffraction gratings, zone plates, cylindrical lenses.
В данном конкретном примере исполнения заявляемого устройства в качестве оптических элементов предложены линзовые сегменты линз Френеля. В результате получается составная матрица линзового блока, так называемая объемная линза для охраны помещения объемного пространства.In this specific embodiment of the inventive device, optical segments of Fresnel lenses are proposed. The result is a composite matrix of the lens unit, the so-called volumetric lens to protect the room volumetric space.
В качестве инфракрасного приемника излучения взят дифференциальный двухплощадный пироприемник с размером площадок 2×1 мм с длиной волны от 7 до 14 мкм. Диапазон дальности обнаружения для ИК-прибора обнаружения с заявляемым оптическим устройством от 1 до 12 м. Приемник излучения в данном конкретном примере установлен под углом 65° (фиг.4) к плоской поверхности матрицы, соответствующей ближней зоне обнаружения объекта. Инфракрасный приемник сориентирован и установлен на определенном расстоянии относительно матрицы оптических элементов так, чтобы обеспечить разность фокусных расстояний для разных зон обнаружения и соизмеримость зон обнаружения на всей охраняемой зоне обнаружения, а также обеспечить получение с него равнозначного сигнала при пересечении нарушителем зоны обнаружения в любом месте охраняемой зоны, после чего ИК-прибор обнаружения выдаст тревогу (например, звуковой сигнал или световой сигнал на пульте охраны).As an infrared radiation detector, a differential two-area pyrodetector with a size of 2 × 1 mm with a wavelength of 7 to 14 μm was taken. The detection range for the infrared detection device with the claimed optical device is from 1 to 12 m. The radiation detector in this particular example is installed at an angle of 65 ° (Fig. 4) to the flat surface of the matrix corresponding to the near detection zone of the object. The infrared receiver is oriented and installed at a certain distance relative to the matrix of optical elements so as to provide a difference in focal lengths for different detection zones and commensurability of detection zones throughout the protected detection zone, as well as to provide an equivalent signal from it when the intruder crosses the detection zone anywhere in the protected zone, after which the infrared detection device will give an alarm (for example, an audio signal or a light signal on the security panel).
Использование заявляемого устройства "Оптическое устройство для инфракрасного прибора обнаружения" по сравнению с известными решениями позволяет повысить надежность обнаружения нарушителя во всем объеме контролируемого пространства благодаря равнозначности сигналов, попадающих на приемник излучения со всех зон обнаружения. Форма выполнения матрицы оптических элементов, расположенных на не менее трех поверхностях - двух асферических и одной плоской поверхностей, установленных под тупыми углами друг к другу, позволяет так расположить приемник излучения, что дает возможность подобрать фокусное расстояние оптических элементов для каждой зоны обнаружения для минимального размера объекта обнаружения и ее местоположения. В результате получается большой сигнал от нарушителя (человека) при его движении в охраняемой зоне с разными скоростями и маленький сигнал, недостаточный для появления тревоги, при появлении маленького животного (кошки или мышки). Следовательно, заявляемое оптическое устройство обеспечивает соразмерность зоны обнаружения с размером нарушителя, обеспечивает равные по ширине зоны обнаружения с размерами нарушителя на разных расстояниях.The use of the inventive device "Optical device for infrared detection device" in comparison with known solutions can improve the reliability of detection of the intruder in the entire volume of the controlled space due to the equivalence of the signals entering the radiation receiver from all detection zones. The shape of the matrix of optical elements located on at least three surfaces - two aspherical and one flat surface mounted at obtuse angles to each other, allows the radiation detector to be positioned in such a way that it makes it possible to select the focal length of the optical elements for each detection zone for a minimum object size detection and its location. The result is a large signal from the intruder (person) when he moves in the protected area at different speeds and a small signal that is insufficient for alarm to appear when a small animal (cat or mouse) appears. Therefore, the inventive optical device provides proportionality of the detection zone with the size of the intruder, provides equal in width of the detection zone with the dimensions of the intruder at different distances.
Матрица оптических элементов заявляемого устройства может быть выполнена из любого материала, пропускающего инфракрасное излучение от 7 до 14 мкм, в частности из полиэтилена низкого давления (ПЭНД) толщиной от 0,5 до 0,8 мм. Она хорошо изготавливается на обычном литьевом оборудовании по несложной технологии. Изготовлен макет заявляемого оптического устройства, опробован на практике. Разработана технологическая оснастка. Устройство показало хорошие обнаружительные параметры, малогабаритно, имеет оригинальный дизайн, т.е. промышленно применимо. Предполагается серийное производство.The matrix of optical elements of the claimed device can be made of any material that transmits infrared radiation from 7 to 14 microns, in particular low-density polyethylene (HDPE) with a thickness of 0.5 to 0.8 mm. It is well made on conventional injection equipment using simple technology. A mock-up of the inventive optical device was made, tested in practice. Developed tooling. The device showed good detection parameters, small-sized, has an original design, i.e. industrially applicable. Serial production is expected.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004110416/28A RU2265872C1 (en) | 2004-04-06 | 2004-04-06 | Optical unit for ir detecting device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004110416/28A RU2265872C1 (en) | 2004-04-06 | 2004-04-06 | Optical unit for ir detecting device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2004110416A RU2004110416A (en) | 2005-10-10 |
| RU2265872C1 true RU2265872C1 (en) | 2005-12-10 |
Family
ID=35850801
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004110416/28A RU2265872C1 (en) | 2004-04-06 | 2004-04-06 | Optical unit for ir detecting device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2265872C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2661751C1 (en) * | 2017-05-29 | 2018-07-19 | Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Производственное объединение "Старт" им. М.В. Проценко" (АО "ФНПЦ "ПО "Старт" им. М.В. Проценко") | Passive infrared device for detecting intruder with generation of boundary signals |
-
2004
- 2004-04-06 RU RU2004110416/28A patent/RU2265872C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2661751C1 (en) * | 2017-05-29 | 2018-07-19 | Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Производственное объединение "Старт" им. М.В. Проценко" (АО "ФНПЦ "ПО "Старт" им. М.В. Проценко") | Passive infrared device for detecting intruder with generation of boundary signals |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2004110416A (en) | 2005-10-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2867227C (en) | Tamper detection with an infra-red motion sensor | |
| US4930864A (en) | Domed segmented lens systems | |
| CA2242843C (en) | Passive infra-red intrusion sensor | |
| US5929445A (en) | Passive infrared detector | |
| EP2920774B1 (en) | Infrared detection device and masking section | |
| US7081817B2 (en) | Motion detection apparatus employing millimeter wave detector | |
| US6559448B1 (en) | Passive infrared detector | |
| US4778996A (en) | Ceiling mounted passive infrared intrusion detector with pyramidal mirror | |
| US6265972B1 (en) | Pet resistant pir detector | |
| US11562634B2 (en) | Passive infra-red intrusion detector | |
| EP1264292B1 (en) | Pet resistant pir detector | |
| RU2265872C1 (en) | Optical unit for ir detecting device | |
| US8368535B2 (en) | Intrusion detector | |
| GB2375251A (en) | Monitoring a region using PIR detectors | |
| AU2001242129A1 (en) | Pet resistant PIR detector | |
| GB2369450A (en) | Array of cylindrical lenses and passive infra-red intrusion sensor | |
| RU2292597C1 (en) | Protecive warner provided with ir-red detection channel | |
| US8184003B1 (en) | Motion detection and locating apparatus and method | |
| JP5274953B2 (en) | Passive infrared sensor | |
| JPS642232Y2 (en) | ||
| RU49318U1 (en) | SECURITY DETECTOR WITH INFRARED DETECTION CHANNEL | |
| JP4222482B2 (en) | Passive infrared sensor | |
| JPH0612506Y2 (en) | Passive infrared detector | |
| Rimmer | An uncooled thermal-array-based detector as an advanced security sensor | |
| JPH07114676A (en) | Trespass monitor device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150407 |