TW476007B - Wide range detector and method for enlarging the detecting range - Google Patents

Description

【發明的領域】

本發明係關於—#

面弧形透鏡組合與信規γ 線偵測器，尤指一種由堆置多 以上之偵測感度及角度爲折板所組成，可提昇大於1 2 0度 範圍者。同時揭示加 使其可得到近1 2 〇度以上之偵測 【發明的背景】 僧、測範圍的方法。 一般而言，熱電式紅 ， 盜系統、溫度檢知糸7、'、工外線偵測器可以有效地使用於防 制系統。按上述之& 1光照明控制系統及各種自動控 、、‘工外線偵、、目丨丨⑽产 入射紅外線而執杆甘 、“丨裔應用於例如由人體發出之 ★偵測極& ,

樓等建築物之監視么q 木作’此種偵測器可被安裝於大 υ π統中， a 行其他功用。 乂备有人闖入時發出警報或執 惟目前此種紅外 口口 11 0度至1 2 0度間，而1 、剥為其偵測的角度範圍大約在 如在傳統的紅外線:t法達到120度以上之偵測範圍，例 板上。這樣-來就有：益通常裝在壁面、或屋詹、或天花 頭。此死角比例於於视2的死角’特別是在壁角或盡 ^ ^ , L I说距離的增加而加大。為了解決這個 死角問遞，有些方幸的ρ ， '、勺k不。張氏（N ally chang)的美國

專利第5, 1^3:346就的債測範圍大於12〇度，係藉助於信號 接收摘測裔刚面之左右側邊偵測板。如圖1所示係為該案 偵測角度之不意圖’由圖可知該案無法在信號接收偵測器 中心轴起70度與80度間有反應，形成A1區域之偵測死角， 其他有關之專利還有美國專利第3, 92 3, 382 (Harding )、4, 268,752(Herwig) 、4,644，147(Zubin)、

第4頁 476007 五、發明說明（2) 47 0 3, 1 7 1 (Kahletal )等。 【發明目的】 本發明之主要目的在克服上揭傳統上的偵測死角。 由是，本發明揭示一種由堆置多面弧形透鏡組合與偏 折板的組合而形成的紅外線偵測器。在本發明的實施中， 至少有二個反射面成一體設置於信號偏折板的各邊，而堆 置的多面弧形透鏡組合具有二個廣角透鏡於中央聚焦區域 的任一側來從廣大偵侧範圍集中及聚焦入射紅外線。 茲以一實施例來更詳細說明本發明，並參考下列圖式 來例示。 (一）圖式說明 圖1為傳統偵測器偵測範圍的示意圖。 圖2為本發明一實施例中完成組合的概略圖。 圖3為本發明一實施例中偵測器除去面板的概略圖。 圖4為圖二的本發明實施例的組合圖。 圖5A為本發明的堆置多面弧形透鏡組合的前視圖。 圖5B為圖5A所示弧形透鏡組合的後視圖。 圖6為本發明之信號偏折板的前視圖。 圖7為沿圖7的線7 - 7切開的剖面圖。 圖8A為弧形透鏡組合與偏折板在本發明中較佳的配置示意 圖，圖中入射線通過Ec。 圖8B為圖8A所示本發明偵測器與入射線的示意概略圖。 圖8C為圖8人所示本發明入射線瞄視角，偵測角與範圍的一 覽表。

476007 五、發明說明（3) 圖8 D為表示折板的一反射面上一入射線的猫視圖。 圖9 A為本發明弧形透鏡組合與偏折板較佳配置的前視示意 ， 圖，圖中入射線通過Ed。 圖9 Β為圖9 Α所示本發明與入射線的示意概略圖。 圖9C為圖9A所示入射線瞄視角，偵測角與範圍的一覽表i 圖1 0表示由偵測元件中心軸起複數偵測角所形成的適當偵 測範圍。 圖1 1為本發明偵測範圍的說明用示意圖。 (二）元件符號說明 10 ......固定座 11 ......套筒 20 23 28 球形體 回轉機構 弧形透鏡組合 22 26 32 面板 窗口 第一電路盤 33 28C 34 42 第二電路盤 28D......側邊聚焦區域28a 偵測元件 40· 反射單元 44 ·

28A 、 28B 中央聚焦區域 28b 、 28c 、 28d ••偏折板 ••介面邊 透鏡 50、51 λ 5 2、53 ......反射面

Ea、Eb、Ec、Ed......焦、黑占 【具體實施例之詳細說明】 請同時參照圖2至4，本發明的紅外線偵測器較佳實施 例主要包括一固定座1 0，一球形體2 0，及一被配置於固定 座1 0與球形體2 0間的回轉機構2 3。固定座1 0有一樞轴（圖 中未示）用以插入一套筒11，而使套筒11可在樞軸周圍水

4/DUU/ 五、發明說明（4) 垂ΪΓ機構23ίΐ形體2°可迴轉於回轉機構㈣ 圍的重直面。以這些動作，偵測器可調整至 · 號偵測的位置。 」W正主取迥且於仏 球形體2 0包各一外策？]血_ i士 产士 外卓」、面板22，外罩2丨容納一支 持板30，在支持板3〇的周緣的任一 钧。出旱坌 $ 1人替的伸出複數的掛 :般盤定於支持板30的前側，而第二電 路盤3 3固之於支持板3 〇的後側q 偵測器的偵測與處理電路組件係安裝於第一金帝 路盤32與33。偵測與處理電路包含—習知熱電型=外線: 剥罐4，及兩個電路調整器件“。該等電路調签哭件％ 係以二支配置於面板22底部的調整螺絲25係安穿於第σ 一 路盤32上。調整螺絲25在有需要時用以測試或調整第一電 上的電路。一信號偏折板4〇係配置於偵測元件％ 刖。囬板上22設有一窗口 26，其底邊有溝槽27。一弧形透 鏡組合28的邊緣係貼附於窗口26的垂直邊緣，偵測元件％ 係配置於透鏡組合28的焦點，焦距為31匪。、 請參閱5A與5B，堆置多面弧形透鏡組合28係由6個聚 焦區域28A、28B、28C及28D组成。中央聚焦區域各側有2 處堆置中央取焦區域2 8 A、2 8 B及2處堆置側邊聚焦區域 ‘28C、28D。 …、 為了建立兩處堆置的中央聚焦區域28 A與2 8B，須利用 複數的多面透鏡28a與28b，並具有複數的相關焦點Ea與 Eb。這些中央聚焦區域28A，28B涵蓋了自偵測元件34中央 轴任一側起1 20度或60度的偵測範圍。頂端的中央聚焦區

ii»is

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五、發明說明（5) 域2 8 A谷命遂來的射線經適當的焦點£ a集中而直接聚集入 射於偵測元件34。底部中央聚焦區域2 8B，則容許近^的 射線經適當的焦點E b而直接聚集入射於偵測元件3 4。 ’ 兩處堆置的側邊聚焦區域2 8 C與2 8 D乃配置於中央聚售 區域28A與28B的各側。各側邊聚焦區域28C或28D各包括有' 一具有適當單一焦點Ec或Ed的廣角的側邊透鏡28C或28d。 在廣角的側邊透鏡設有單一焦點乃為本發明的特色，此係 因所有1 2 0度偵測範圍以外的入射線均設計成須經此點。不 更巧妙的是，請參閱圖8A至8C，及圖9至9C。廣角的側邊 透鏡2 8 c、2 8 d提供了集中紅外線能量的有效較大面積。妹 果經單一焦點Ec或Ed收集的入射線將具有更高強度，而本 發明因此可達成較高光學收益。焦點Ec乃為遠來入射線所 設，而焦點Ed則為近處的入射線而設者。側邊的聚焦區域 2 8 C或2 8 D乃付以聚集大於1 2 0度範圍過來的入射線於其夂 自的焦點E c (透鏡2 8 c )或E d (透鏡2 8 d )而進入偏折板4 〇再折 射於偵測元件34。 请同時芩照圖6與7，一具有自偵測元件3 4中心軸所形 成側莫开> 狀的偏折板4 0主要係屬於兩個相同的反射單元4 2 被一介面邊44對稱分割，兩個單元相交成一鈍角。反射單 元4 2形成有四個反射面5 〇、5 1、5 2、5 3。反射面5 0位於鄰 近介面邊44處；反射面51位於反射面50之下；反射面52位 於反射面5 0之後。此外，反射面5 〇與5 2的末端部互相接 觸；而反射面5 3則位於反射面5 2之後。 所有反射面5 0至5 3互相形成鈍角，而兩個反射單元間

476007 五、發明說明（6) 形成有V形凹部5 4，因此就有了四個反射面5 〇至5 3配置於 反射單元42的左右側。這樣的安排補償了偵測死角，亦即 超過偵測元件〇 4中央軸左右方向各6 〇度的區域。由是，本 發明的偵測器較傳統者具有較寬的偵測範圍。結論是’反 射單兀42與堆置多面弧形透鏡組合28的配合使用，可得 1 2 0度以上的偵測範圍。 所須注意者本說明書中所提所有角度係利用軟體所 做光學研究而得，例如專業工程師所採用者。實際的應用 上’泣些角度可能有些微的差異與修正，端視各種變數的 存在，例如電子學上的完整性等而定。 如圖8Α、8B、8C與8D所示，為遠來入射線的路徑S3、 S4、S5、S6超過120度偵測範圍者，偵測元件34的中央偵 測區域為e 1，藉此可被偵測元件3 4直接接收來自s 1與s 2間 任何角度的入射紅外線。當入射線來自中央偵測區域el以 外時，信號偏折板40折射入射線進入偵測元件34。例如， 入射紅外線S3(自偵測元件34中央軸起64度）通過側邊透鏡 2 8c的單一焦點Ec者，被反射面51反射。入射紅外線S4(:自 偵測元件3 4中央軸起7 6度）而通過單一焦點E c者，亦被反 射面50反射。入射紅外線S5(自偵測元件34中央軸起9〇度） 而通過單一焦點Ec者，被反射面52反射，入射紅外線又 S 6 (自偵測元件3 4中央軸起1 0 7度） 而遞_ 此*—售n占e c 者，則被反射面5 3反射。如圖9 A、9 B與9 C，為說明鄰近入 射線S 3 ’ 、S 4 ’ 、S 5 ’ 、S 6 ’的路徑超過1 2 0度偵測範圍者。 偵測元件3 4的中央偵測區域為e 1，藉此可被偵測元件3 4直

476007 五、發明說明（7) 接接收來自S1，與S2,間任何角度的入射紅外線。當鄰近入 射線來自中央偵測區域e 1以外時，信號偏折板4〇 ^射入射 線進入偵測元件34。例如，入射紅外線S3,（：自偵測元件34 中央軸起64度）通過側邊透鏡28d單一焦點£(1者，被反射面 5 1反射。入射紅外線S4 ’（自偵測元件3 4中央軸起7 6度）而 通過此單一焦點Ed者，被反射面5 0反射。入射紅外線 S3’（自偵測元件34中央軸起90度）而通過此單一焦點Ed者 則被反射面52反射。入射紅外線S6,（自偵測元件34中央軸 起1 0 7度）而通過此一焦點E d者’則被反射面$ 3反射。 如本發明的上揭說明，係由四個反射面5 〇、5 i、5 2、 5 3在偏折板4 〇的兩側形成有側翼的形狀。目苗視角（j )為任 入射線與反射面5 0、5 1、5 2、5 3間之角。圖8 c與8 D戶斤禾 者為通過Ea的遠來入射線的瞄視角（α )。通過Eb的鄰近入 射線的瞄視角（α )則如圖9C所示。依照如圖丨〇所示的光學 原理’入射角（/5 )係自偵測元件34中央軸起量測，同理應 用於遠近兩種入射線。如圖1丨所示，本發明的偵測範圍經 查大於圖1所示之傳統偵侧器。圖8C或9(：所提最大入射角 (β )為1 0 7度，相當於2 1 4度的偵測範圍。 一習於此方面技術人士當知悉本發明内容並非限定於 以上所做之說明，尤其是實施例。因此所須聲明者，即凡 ，本發明申請專利範圍所做改變與修飾，概為本發明專利 範圍所涵蓋。 另揭示加大偵測範圍的方法。係紅外線偵測器與堆置 的多面弧形透鏡組合28相結合者，其中包括配置方中央部

476007 五、發明說明（8) 的複數多面透鏡28a、28b形成中央聚焦區域28A、28B及四 個廣角的側邊透鏡28c、28d形成側邊聚焦區域28C、 2 81)，及一偏折板40，其中包含有位於偵測元件34前的複 數偏折面50、51、52、53。該方法_包括的步驟有：設置 兩個堆置的廣角側邊透鏡28c、28d於中央聚焦區域28A、 28B的各側；聚集遠近的來自偵測元件34中心‘ 上的入射紅二卜線經適當的廣角側邊透鏡28c、-二 射於偏折，4。再藉由與該偏折 ： 50、51、52、53之助偏折兮 J〜避田折射面 例中，至少有4個析射面5二?線於偵測元件34。在實施 中心軸以有側冀的形狀向偏 2 53自偵測元件^的 線得以折射於偵測元件3 4。/板4〇 ^各側散開，而使入射 4 0各側提供至少兩個偏折面。斤肩’主思者本法可以在偏折板

Claims (1)

1. 476007 六、申請專利範圍 1、 一種廣範圍紅外線偵測器包括：一固定座1 〇 ; —安裝 於該固定座1 0上的球形體20 ; —電路盤組32、33係配置於/ 該球形體2 0内部，成為偵測與處理電路的一部份；一多面 弧形透鏡組合28裝置於一偵測元件3 4前；該紅外線偵測元 件32位於該弧形透鏡組合28之焦點：及一信號偏折板40結 合於該偵測元件3 4且安裝於該一電路盤3 2上，其特徵為： 一多面弧形透鏡組合2 8係由六個聚焦區域組成，包括 兩個堆置的中央聚焦區域2 8 A，2 8 Β其係由複數的多面透鏡 2 8 a、2 8 b及兩個分別在中央聚焦區域2 8 A、2 8 B兩惻兩個堆 置的側邊聚焦區域2 8C、2 8D所形成，該側邊聚焦區域 2 8 C、2 8 D係各由透鏡2 8 c、2 8 d所構成；及 一信號偏折板4 0主要由兩相同的反射單元4 2藉以介面 邊44對稱分割，而形成V形凹部54，各反射單元42設有兩 個（5 0、5 1 )或兩個以上（5 0、51、5 2、5 3 )的反射面由偵測 元件3 4的中央軸分散出來，以所有反射面5 0至5 3形成互相 交成鈍角的側翼形狀。 2、 如申請專利範圍第1項所述之偵測器，其中所述反射面 5 0位於鄰近該介面邊4 4處；反射面5 1位於該反射面5 0之 下；反射面5 2位於該反射面5 0之後，各該反射面5 1、5 2的 末端部互相接觸；至於該反射面5 3乃位於該反射面5 2之 後。 3、 如申請專利範圍第1項所述之偵測器，其中所述兩個堆 置的側邊聚焦區域2 8C與2 8D係配置於中央聚焦區域之各一 側，而各側之聚焦區域2 8C或2 8D包括有一廣角透鏡2 8c或

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   六、申請專利範圍 28d，各具一適當單一焦點Ec或Ed。 4、 如申請專利範圍第3項所述之偵測器，其中所述該等側' 邊聚焦區域2 8C或2 8D涵蓋自偵測元件34中心軸之任一側起 大於1 2 0度或大於6 0度之偵測範圍。 5、 如申請專利範圍第1或第3項所述之偵測器，其中對遠 來的入射紅外線的聚焦係由多面透鏡28a的適當焦點Ea或 廣角側邊透鏡2 8 c的適當焦點E c來完成。

   6、 如申請專利範圍第1或第3項所述之偵測器，其中對鄰 近的入射紅外線的聚焦係由多面透鏡28b的適當焦點Eb或 廣角側邊透鏡28d的適當焦點Ed來完成。 ♦ 7、 一種加大紅外線偵測器偵測範圍的方法，其係與堆置 的多面透鏡組合2 8相結合者，包括配置於中央部位的複數 多面透鏡2 8 a、2 8 b形成中央聚焦區域2 8 A、2 8 B及四個廣角 的透鏡28c、28d形成側邊聚焦區域28C、28D ;及一偏折板 4 0，其中包含有位於偵測元件3 4前的複數偏折面5 〇、5 1、 5 2、5 3包括的步驟有：設置兩個堆置的廣角側邊透鏡 2 8 c、2 8 d於中央聚焦區域2 8 A、2 8 B的各側；

   聚集遠近來自偵測元件3 4中心軸起1 2 0度以上的入射 紅外線經適當的廣角透鏡2 8 c、2 8 d的焦點照射於偏折板 40 ;及 再藉與該偏折板40相接觸的適當折射面5〇、51、52、 5 3之助偏折，該入射線於偵測元件3 4。 8、 如申請專利範圍第7項所述之方法，更包各一步驟為至 少設置4個折射面50、51、52、53自偵測元件;4的_心軸

   第13頁 476007 六、申請專利範圍 以有側冀的形狀向偏射板4 0的各側散開，而使入射線得以 折射於偵測元件3 4。 9、如申請專利範圍第7項所述之方法，更包含一步驟為至 少設置2個折射於偏折板4 0的各側，而使入射線得以折射 於偵測元件3 4。

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