专利名称：一种菲涅尔透镜、被动红外探测器及安防系统的制作方法
技术领域：
本发明属于光学领域，尤其涉及一种菲涅尔透镜、被动红外探测器及安防系统。
背景技术：
菲涅尔透镜主要由聚烯烃材料注压而成，镜片表面一面为光面，另一面刻划了多个由小到大的同心圆齿纹。菲涅尔透镜在一定程度上相当于红外线及可见光的凸透镜，其聚光效果好，成本比普通的凸透镜要低很多，生产上易成型，因而应用广泛。最常见的是作为聚焦透镜安装于安防系统的探测器中，菲涅尔透镜将探测区域分为若干个明区和暗区， 进入探测区域的移动物体穿过明区和暗区，其发出的红外线经过菲涅尔透镜聚焦到探测器的被动红外传感元件上，该元件会产生变化热释红外信号并传输给报警中心。然而现有的探测器对任何侵入探测区域的移动物体均会产生报警信号，当有小动物或儿童闯入时，报警器也会进行报警，为工作人员带来不必要的麻烦。
发明内容
本发明的目的在于提供一种菲涅尔透镜，使采用该透镜的报警装置不会在有小动物或儿童进入监测区时产生误报警。本发明是这样实现的，一种菲涅尔透镜，包括多个结构相同的条形的菲涅尔透镜单元，所述多个条形的菲涅尔透镜单元沿其宽度方向依次平行排列；所述各菲涅尔透镜单元包括出射面和平滑的入射面；所述出射面设有一弧面型出射区；在所述弧面型出射区的上方并沿着所述菲涅尔透镜单元的高度方向依次设有多个同心圆弧形的第一齿纹；所述第一齿纹的圆心与所述弧面型出射区的圆心重合；所述多个第一齿纹的齿深均相等；相邻第一齿纹之间的间距沿弧面型出射区的中心向外呈渐进性递减。本发明的另一目的在于提供一种包括上述的菲涅尔透镜的被动红外探测器。本发明的另一目的在于提供一种安防系统，包括探测器及与所述探测器相连接的报警器，所述探测器采用上述的被动红外探测器。本发明将菲涅尔透镜设置成开口朝上的结构，即在菲涅尔透镜单元的弧面型出射区的上方设置多个同心圆弧形齿纹，而在弧面型出射区的下方不设置或设置极少量的齿纹。这种结构使得该透镜较适用于远距探测，并且在可探测距离之内，其有效的探测高度比较高，而较低的移动物体(如小动物、儿童)所发出的红外线则无法被该透镜接收并聚焦到后方的红外传感元件上，因此避免了不必要的报警。
图1是本发明实施例提供的菲涅尔透镜的主视结构示意图2(a)是本发明实施例提供的菲涅尔透镜的侧视结构示意图；图2(b)是本发明实施例提供的菲涅尔透镜的侧视结构局部放大图；图3是本发明实施例提供的菲涅尔透镜的探测原理示意图；图4是传统的菲涅尔透镜的探测原理示意图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本发明提供了一种菲涅尔透镜，包括多个结构相同的条形的菲涅尔透镜单元，多个条形的菲涅尔透镜单元沿其宽度方向依次平行排列；各菲涅尔透镜单元包括出射面和平滑的入射面；出射面设有一弧面型出射区；在弧面型出射区的上方并沿着菲涅尔透镜单元的高度方向依次设有多个同心圆弧形的第一齿纹；第一齿纹的圆心与弧面型出射区的圆心重合；多个第一齿纹的齿深均相等；相邻第一齿纹之间的间距沿弧面型出射区的中心向外呈渐进性递减。本发明还提供了一种包括上述的菲涅尔透镜的被动红外探测器。本发明还提供了一种安防系统，包括探测器及与探测器相连接的报警器，该探测器采用上述的被动红外探测器。以下结合具体实施例对本发明一种菲涅尔透镜的具体实现进行详细描述图1示出了本发明实施例提供的菲涅尔透镜的主视结构示意图，图2(a)示出了本发明实施例提供的菲涅尔透镜的侧视结构示意图，图2(b)示出了本发明实施例提供的菲涅尔透镜的侧视结构局部放大图，图3示出了本发明实施例提供的菲涅尔透镜的探测原理示意图，图4示出了传统的菲涅尔透镜的探测原理示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。如图1所示，本实施例提供的菲涅尔透镜包括多个结构相同的长条状菲涅尔透镜单元1。多个菲涅尔透镜单元1并列连接，即多个透镜单元1沿着透镜单元的宽度方向依次平行排列，形成一个组合型的菲涅尔透镜。参考附图2(a)、2(b)，其中的附图2(b)为附图 2(a)中虚线所包围区域的放大图。每个菲涅尔透镜单元1包括平滑的入射面11和出射面 12。出射面12的下端具有弧面型出射区121，其相当于一个凸透镜的出射面的中心区域， 在弧面型出射区121的上方分布有多个凸起的同心圆弧形的第一齿纹122，该第一齿纹122 是沿着菲涅尔透镜单元1的高度方向自下而上依次排列的，并且该第一齿纹122的圆心与弧面型出射区121的圆心重合。距离弧面型出射区121的距离越远，第一齿纹122的分布越密集，而所有第一齿纹122的齿深是相同的。该菲涅尔透镜可以通过一次模压成型的方式形成，即在片状的透镜基体材料的一个表面一次模压成型多组并列排布的第一齿纹122和弧面型出射区121，未加工的平滑的一面作为该透镜的入射面11，而模压齿纹和弧面型出射区的一面则作为该透镜的出射面12。为了便于用户端安装，片状的透镜基体材料的尺寸和形状可以根据用户端的需求设定，如图1所示，第一齿纹122与弧面型出射区121可以仅位于整个基体的上半部分区域，而下半部分区域则不需要加工，这仅是为了与用户端探测器的结构相适应。继续参考附图1，作为本实施例的进一步改进，弧面型出射区121的下方也可以设置与其同心的若干条第二齿纹123，但是第二齿纹123的数量要远小于第一齿纹122的数量。以保证该透镜具有防宠物、儿童的功能。本实施例在每个菲涅尔透镜单元的弧面型入射区的上方设置多个同心圆弧形齿纹，而在弧面型出射区的下方不设置或设置极少量的齿纹。如图3所示，该菲涅尔透镜在可探测区域之内，其有效的探测高度比较高，若移动物体31 (如小动物、儿童)的高度较低，其发出的红外线无法被该透镜接收并聚焦到后方的红外传感元件32上。因此，本实施例提供的菲涅尔透镜可以起到防止报警装置对小动物及儿童进行误报警的作用。而传统的菲涅尔透镜则会将任何高度的移动物体41发出的红外线聚焦到后方的红外传感元件42上，进而报警，如图4所示，这样便为工作人员带来麻烦。作为本实施例的一种优选的实现方式，可以将每个菲涅尔透镜单元的总高度限制在15 20mm之间，将宽度限制在3 4mm之间。在15 20mm的高度范围内，可以将第一齿纹的数量设定为35 50个，以45 50个为最佳数量，而弧面型入射区的直径可以设定为4 6mm。当该透镜具有第二齿纹时，可以将第二齿纹的数量限制为1 5个，以2 3 个为最佳数量。而菲涅尔透镜单元的总数量可以根据使用端的需求合理设置，具体可以为 15个。这样便获得了具有适当尺寸、适当齿纹密度的菲涅尔透镜。作为上述优选的实现方式的进一步改进，可以将第一齿纹的齿深限制为0. 15 0. 25mm ；将弧面型出射面的中心厚度限制为0. 6 0. 7mm，将弧面型出射面的曲率半径限制为1. 2 1. 4mm,以1. 3mm为最佳尺寸。按照上述实现方式所述的具体参数制作的菲涅尔透镜可以具有3 15m的探测距离，在该探测距离内，其探测高度可大于0. Sm。该菲涅尔透镜主要作为红外线的聚焦透镜安装在报警装置的探测器中，可以理解，安装好后第一齿纹是朝上的，第二齿纹是朝下的。如图3，对于处在距报警装置的垂直距离为3 15m的监测区域内且高度大于0. 8m的移动物体，该报警装置会正常报警。而处在距报警装置的垂直距离为0 15m的区域内并且高度在0. 8m以下的移动物体，该透镜不能将该移动物体31发出的红外线聚焦到后方的红外传感元件32上，这样便可以避免不必要的报警。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种菲涅尔透镜，其特征在于，包括多个结构相同的条形的菲涅尔透镜单元，所述多个条形的菲涅尔透镜单元沿其宽度方向依次平行排列；所述各菲涅尔透镜单元包括出射面和平滑的入射面； 所述出射面设有一弧面型出射区；在所述弧面型出射区的上方并沿着所述菲涅尔透镜单元的高度方向依次设有多个同心圆弧形的第一齿纹；所述第一齿纹的圆心与所述弧面型出射区的圆心重合； 所述多个第一齿纹的齿深均相等；相邻第一齿纹之间的间距沿弧面型出射区的中心向外呈渐进性递减。
2.如权利要求1所述的菲涅尔透镜，其特征在于，在所述弧面型出射区的下方并沿着所述菲涅尔透镜单元的高度方向还设有若干个同心圆弧形的第二齿纹，所述第二齿纹的圆心与所述弧面型出射区的圆心重合； 所述第二齿纹的数量少于所述第一齿纹的数量。
3.如权利要求2所述的菲涅尔透镜，其特征在于，所述第二齿纹的数量为2 3个。
4.如权利要求1所述的菲涅尔透镜，其特征在于，每个菲涅尔透镜单元的高度为15 20mm,宽度为3 4mm。
5.如权利要求4所述的菲涅尔透镜，其特征在于，所述第一齿纹的数量为35 50个。
6.如权利要求5所述的菲涅尔透镜，其特征在于，所述菲涅尔透镜单元共有15个。
7.如权利要求1至6任一项所述的菲涅尔透镜，其特征在于，所述第一齿纹的齿深为0.15 0. 25mm。
8.如权利要求7所述的菲涅尔透镜，其特征在于，所述弧面型出射区的曲率半径为1.2 1. 4mm,中心厚度为0. 6 0. 7mm。
9.一种包括权利要求1至8任一项所述的菲涅尔透镜的被动红外探测器。
10.一种安防系统，包括探测器及与所述探测器相连接的报警器，其特征在于，所述探测器采用权利要求9所述的被动红外探测器。
全文摘要
本发明适用于光学领域，提供了一种菲涅尔透镜、被动红外探测器及安防系统，菲涅尔透镜包括多个结构相同的条形的菲涅尔透镜单元，多个条形的菲涅尔透镜单元沿其宽度方向依次平行排列；每个菲涅尔透镜单元包括出射面和平滑的入射面；出射面设有一弧面型出射区；在弧面型出射区的上方并沿着菲涅尔透镜单元的高度方向依次设有多个同心圆弧形的第一齿纹；第一齿纹的圆心与弧面型出射区的圆心重合；多个第一齿纹的齿深均相等；相邻第一齿纹之间的间距沿弧面型出射区的中心向外呈渐进性递减。本发明在弧面型出射区的上方设置弧形齿纹，使得该透镜在可探测距离之内的有效探测高度较高，较低的移动物体发出的红外线无法被该透镜接收，因此避免了不必要的报警。
文档编号G08B13/193GK102279426SQ201110137178
公开日2011年12月14日 申请日期2011年5月25日 优先权日2011年5月25日
发明者戴亚明, 邹应该, 郭志华 申请人:深圳市豪恩安全科技有限公司