主动红外探测器的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种主动红外探测器。所述主动红外探测器包括红外发射器部分和红外接收器部分，红外发射器部分包括一个第一透镜和位于该第一透镜焦点的用于发射红外光线的红外光源，红外接收器部分包括一个第二透镜和位于该第二透镜焦点的用于对所述红外光线进行接收的接收器，从光源发出的红外光线经过第一透镜、第二透镜后到达红外接收器，其特征在于，所述第一透镜和第二透镜中至少一个为双面非球面透镜，以及，该双面非球面凸透镜的每一面为凸面。通过采用两面都为非球面的透镜设计，提高了从发射器部分发出的出射光的平行度，从而也使接收端能获取到最大的能量，由此提高了探测的有效距离，并提高了探测效果。
【专利说明】主动红外探测器【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种红外探测器，尤其涉及一种主动红外探测器。
【背景技术】
[0002]通常，用于防盗系统中的主动红外探测器包括红外发射器部分和红外接收器部分。红外发射器部分包括一个透镜和位于该透镜焦点的用于发射红外光线的红外光源，红外接收器部分包括一个透镜和位于该透镜焦点的用于对所述红外光线进行接收的接收器，从光源发出的红外光线经过第一透镜、第二透镜后到达红外接收器，即、发射器部分发出的红外光线先通过聚焦透镜变为平行光，该平行光然后传播到接收器部分，接收器部分再通过透镜把红外平行光聚焦为一点，此点位置落在接收器上。接收器再将光信号转变为电信号。当人或者动物穿过产品有效的探测范围，阻隔红外光线的发射与接收时，该红外探测器将发生报警。 [0003]目前用于主动红外探测器中的光学部件为菲涅尔透镜，单面非球面透镜，分别如图1和2所示。这些透镜在使用的过程中对光线有一定的聚焦与光平行的作用，但发散角度大，至少在15度以上，因此光平行效果不好。由于不能获取发散角度小的平行光，因此导致接收器部分的聚焦效果受到发射器部分与接收器部分之间的距离的影响，使得所述主动红外探测器的远距离探测效果不好。
实用新型内容
[0004]针对现有技术中的上述缺陷，本实用新型提供了一种新颖的主动红外探测器。
[0005]所述主动红外探测器包括红外发射器部分和红外接收器部分，红外发射器部分包括一个第一透镜和位于该第一透镜焦点的用于发射红外光线的红外光源，红外接收器部分包括一个第二透镜和位于该第二透镜焦点的用于对所述红外光线进行接收的接收器，从光源发出的红外光线经过第一透镜、第二透镜后到达红外接收器，其特征在于，所述第一透镜和第二透镜中至少一个为双面非球面透镜，以及，该双面非球面凸透镜的每一面为凸面。
[0006]在本实用新型的一个实施方案中，所述第一透镜和第二透镜两者均为双面非球面透镜。
[0007]在本实用新型的一个实施方案中，所述非球面透镜的每一个面为XY多项式非球面。
[0008]在本实用新型的一个实施方案中，所述非球面透镜的每一个面由多段XY多项式非球面组合而成。
[0009]在本实用新型的一个实施方案中，构成所述双面非球面透镜的第一个非球面凸面的曲面系数为-0.262967，曲面半径为56.92711mm ；以及归一化半径为1.0Omm ;构成所述双面非球面透镜的第二个非球面凸面的曲面系数为-0.88883，曲面半径为11.06492mm,以及归一化半径为1.00mm。
[0010]在本实用新型的一个实施方案中，所述双面非球面透镜为聚甲基丙烯酸甲酯材料透镜。
[0011]在本实用新型的一个实施方案中，所述聚甲基丙烯酸甲酯材料折射率为1.49，通过的波长范围为400-920纳米之间。
[0012]通过采用两面都为非球面的透镜设计，提高了从发射器部分发出的出射光的平行度，从而也使接收端能获取到最大的能量，由此提高了探测的有效距离，并提高了探测效果O
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为根据现有技术的主动红外探测器中所用的菲涅尔透镜；
[0014]图2为根据现有技术的主动红外探测器中所用的单面非球面透镜；
[0015]图3为用于本实用新型的主动红外探测器中的双面非球面透镜的侧视图；
[0016]图4示出了穿过图3所示的非球面透镜的坐标中心O的垂直于X轴的圆形剖面；
[0017]图5示出了非球面透镜的每一个面的XY多项式非球面分段式组合；
[0018]图6示出了穿过图5所示的非球面透镜的坐标中心O的垂直于X轴的圆形剖面图；
[0019]图7为采用双面非球面透镜的主动红外探测器的光路示意图。
【具体实施方式】
[0020]图1和2分别为根据现有技术的主动红外探测器中所用的菲涅尔透镜和单面非球面透镜；图1的C 22.9mm、€ 21mm表示透镜的最大直径与有效直径，图2的7.85mm与
1.6mm表示透镜的厚度与装配厚度。这些透镜在使用的过程中对光线有一定的聚焦与光平行的作用，但由于光的发散角度大，至少在15度以上，因此不适合用于远距离探测。
[0021]图3和图4分别为用于本实用新型的主动红外探测器中的双面非球面透镜的侧视图和圆形剖面；从3可以看出，所述双面非球面透镜包括A面和B面。可以采用本领域已知的多种非球面设计公式来设计A面和B面。例如，在本实用新型的一个实施方案中，采用XY多项式非球面公式设计透镜表面，即，使得所述非球面透镜的每一个面为XY多项式非球面，尤其是采用XY多项式非球面公式分段式地设计透镜表面。在设计时可根据光学设计软件的优化工具先把最终要达到的要求设定好，优化工具会自动选取X与I的最优值，鉴于此优化操作为本领域已知，故不在此赘述。垂直于X轴和I轴的z轴(图中未示出)的值为产品的直径，用户可根据设计要求来确定。
[0022]在本实用新型的一个实施方案中，所述B面的各项参数如下:
[0023]1.曲面系数:-0.262967
[0024]2.透镜曲面半径:56.92711mm
[0025]3.归一化半径:1.0Omm
[0026]4.凸面
[0027]所述A面的各项参数如下:
[0028]1.曲面系数:-0.88883
[0029]2.透镜曲面半径:11.06492mm
[0030]3.归一化半径:1.0Omm[0031]4.凸面
[0032]根据不同的位置改变参数，可以使设计的效果达到所需的要求。
[0033]在以上参数下，可以实现3度以内的发散角。
[0034]图5图示出了非球面透镜的每一个面采用XY多项式非球面公式分段式地设计而成，即，非球面透镜的每一个面采用多段XY多项式非球面组合而成，图中具体对应为由5段圆弧组合设计而成，其中X与I的取值如图所示。图6图示出了穿过坐标中心O的垂直于X轴的圆形剖面图(图中该圆的直径为20.0mm)ο
[0035]图7为采用双面非球面透镜的主动红外探测器的光路示意图。图中左端为发射器部分的光的发射，右端部分为接收器部分的光的接收。从发射器部分的透镜焦点发出的光经过本实用新型的非球面透镜后转为平行光。该平行光经过接收器部分的透镜接收后重新聚焦至焦点，此焦点位置落在接收器上。接收器再将光信号转变为电信号。当人或者动物穿过产品有效的探测范围，阻隔红外光线的发射与接收时，该红外探测器将发生报警。优选的是，接收器部分的透镜也为双面非球面透镜。
[0036]优选的是，所述双面非球面透镜采用国外进口的特种透明塑胶原材料制成。优选地，采用透明光学的PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)材料，尤其是折射率为1.49，通过的波长范围为400-920纳米之间的聚甲基丙烯酸甲酯材料，例如，可采用法国阿托菲纳公司的V040型，通过使用所述材料，可以提高红外光线的穿透率，同时也提高了有效探测距离。
[0037]通过采用双面非球面设计，可以使主动红外探测器发射光的发散角度变小，甚至可以小至2度以内，从而使得接收端能获取到最大的能量，提高探测的有效距离。
【权利要求】
1.一种主动红外探测器，所述主动红外探测器包括红外发射器部分和红外接收器部分，红外发射器部分包括一个第一透镜和位于该第一透镜焦点的用于发射红外光线的红外光源，红外接收器部分包括一个第二透镜和位于该第二透镜焦点的用于对所述红外光线进行接收的接收器，从光源发出的红外光线经过第一透镜、第二透镜后到达红外接收器，其特征在于，所述第一透镜和第二透镜中至少一个为双面非球面透镜，以及，该双面非球面凸透镜的每一面为凸面。
2.根据权利要求1所述的主动红外探测器，其特征在于，所述第一透镜和第二透镜两者均为双面非球面透镜。
3.根据权利要求1或2所述的主动红外探测器，其特征在于，所述非球面透镜的每一个面为XY多项式非球面。
4.根据权利要求1或2所述的主动红外探测器，其特征在于，所述非球面透镜的每一个面由多段XY多项式非球面组合而成。
5.根据权利要求1或2所述的主动红外探测器，其特征在于，构成所述双面非球面透镜的第一个非球面凸面的曲面系数为-0.262967，曲面半径为56.92711mm ;以及归一化半径为1.0Omm ;构成所述双面非球面透镜的第二个非球面凸面的曲面系数为-0.88883，曲面半径为11.06492mm,以及归一化半径为1.00mm。
6.根据权利要求1或2所述的主动红外探测器，其特征在于，所述双面非球面透镜为聚甲基丙烯酸甲酯材料透镜。
7.根据权利要求6所述的主动红外探测器，其特征在于，所述聚甲基丙烯酸甲酯材料折射率为1.49，通过的波长范围为400-920纳米之间。
【文档编号】G01V8/12GK203414607SQ201320523040
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年8月26日 优先权日:2013年8月26日
【发明者】黄祖衡, 李伟强, 包军 申请人:浙江大华智网科技有限公司