專利名稱：一種菲涅爾透鏡、被動紅外探測器及安防系統的制作方法
技術領域：
本發明屬于光學領域，尤其涉及一種菲涅爾透鏡、被動紅外探測器及安防系統。
背景技術：
菲涅爾透鏡主要由聚烯烴材料注壓而成，鏡片表面一面為光面，另一面刻劃了多個由小到大的同心圓齒紋。菲涅爾透鏡在一定程度上相當于紅外線及可見光的凸透鏡，其聚光效果好，成本比普通的凸透鏡要低很多，生產上易成型，因而應用廣泛。最常見的是作為聚焦透鏡安裝于安防系統的探測器中，菲涅爾透鏡將探測區域分為若干個明區和暗區， 進入探測區域的移動物體穿過明區和暗區，其發出的紅外線經過菲涅爾透鏡聚焦到探測器的被動紅外傳感元件上，該元件會產生變化熱釋紅外信號并傳輸給報警中心。然而現有的探測器對任何侵入探測區域的移動物體均會產生報警信號，當有小動物或兒童闖入時，報警器也會進行報警，為工作人員帶來不必要的麻煩。
發明內容
本發明的目的在于提供一種菲涅爾透鏡，使采用該透鏡的報警裝置不會在有小動物或兒童進入監測區時產生誤報警。本發明是這樣實現的，一種菲涅爾透鏡，包括多個結構相同的條形的菲涅爾透鏡單元，所述多個條形的菲涅爾透鏡單元沿其寬度方向依次平行排列；所述各菲涅爾透鏡單元包括出射面和平滑的入射面；所述出射面設有一弧面型出射區；在所述弧面型出射區的上方并沿著所述菲涅爾透鏡單元的高度方向依次設有多個同心圓弧形的第一齒紋；所述第一齒紋的圓心與所述弧面型出射區的圓心重合；所述多個第一齒紋的齒深均相等；相鄰第一齒紋之間的間距沿弧面型出射區的中心向外呈漸進性遞減。本發明的另一目的在于提供一種包括上述的菲涅爾透鏡的被動紅外探測器。本發明的另一目的在于提供一種安防系統，包括探測器及與所述探測器相連接的報警器，所述探測器采用上述的被動紅外探測器。本發明將菲涅爾透鏡設置成開口朝上的結構，即在菲涅爾透鏡單元的弧面型出射區的上方設置多個同心圓弧形齒紋，而在弧面型出射區的下方不設置或設置極少量的齒紋。這種結構使得該透鏡較適用于遠距探測，并且在可探測距離之內，其有效的探測高度比較高，而較低的移動物體(如小動物、兒童)所發出的紅外線則無法被該透鏡接收并聚焦到后方的紅外傳感元件上，因此避免了不必要的報警。
圖1是本發明實施例提供的菲涅爾透鏡的主視結構示意圖2(a)是本發明實施例提供的菲涅爾透鏡的側視結構示意圖；圖2(b)是本發明實施例提供的菲涅爾透鏡的側視結構局部放大圖；圖3是本發明實施例提供的菲涅爾透鏡的探測原理示意圖；圖4是傳統的菲涅爾透鏡的探測原理示意圖。
具體實施例方式為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。本發明提供了一種菲涅爾透鏡，包括多個結構相同的條形的菲涅爾透鏡單元，多個條形的菲涅爾透鏡單元沿其寬度方向依次平行排列；各菲涅爾透鏡單元包括出射面和平滑的入射面；出射面設有一弧面型出射區；在弧面型出射區的上方并沿著菲涅爾透鏡單元的高度方向依次設有多個同心圓弧形的第一齒紋；第一齒紋的圓心與弧面型出射區的圓心重合；多個第一齒紋的齒深均相等；相鄰第一齒紋之間的間距沿弧面型出射區的中心向外呈漸進性遞減。本發明還提供了一種包括上述的菲涅爾透鏡的被動紅外探測器。本發明還提供了一種安防系統，包括探測器及與探測器相連接的報警器，該探測器采用上述的被動紅外探測器。以下結合具體實施例對本發明一種菲涅爾透鏡的具體實現進行詳細描述圖1示出了本發明實施例提供的菲涅爾透鏡的主視結構示意圖，圖2(a)示出了本發明實施例提供的菲涅爾透鏡的側視結構示意圖，圖2(b)示出了本發明實施例提供的菲涅爾透鏡的側視結構局部放大圖，圖3示出了本發明實施例提供的菲涅爾透鏡的探測原理示意圖，圖4示出了傳統的菲涅爾透鏡的探測原理示意圖，為了便于說明，僅示出了與本實施例相關的部分。如圖1所示，本實施例提供的菲涅爾透鏡包括多個結構相同的長條狀菲涅爾透鏡單元1。多個菲涅爾透鏡單元1并列連接，即多個透鏡單元1沿著透鏡單元的寬度方向依次平行排列，形成一個組合型的菲涅爾透鏡。參考附圖2(a)、2(b)，其中的附圖2(b)為附圖 2(a)中虛線所包圍區域的放大圖。每個菲涅爾透鏡單元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區121，其相當于一個凸透鏡的出射面的中心區域， 在弧面型出射區121的上方分布有多個凸起的同心圓弧形的第一齒紋122，該第一齒紋122 是沿著菲涅爾透鏡單元1的高度方向自下而上依次排列的，并且該第一齒紋122的圓心與弧面型出射區121的圓心重合。距離弧面型出射區121的距離越遠，第一齒紋122的分布越密集，而所有第一齒紋122的齒深是相同的。該菲涅爾透鏡可以通過一次模壓成型的方式形成，即在片狀的透鏡基體材料的一個表面一次模壓成型多組并列排布的第一齒紋122和弧面型出射區121，未加工的平滑的一面作為該透鏡的入射面11，而模壓齒紋和弧面型出射區的一面則作為該透鏡的出射面12。為了便于用戶端安裝，片狀的透鏡基體材料的尺寸和形狀可以根據用戶端的需求設定，如圖1所示，第一齒紋122與弧面型出射區121可以僅位于整個基體的上半部分區域，而下半部分區域則不需要加工，這僅是為了與用戶端探測器的結構相適應。繼續參考附圖1，作為本實施例的進一步改進，弧面型出射區121的下方也可以設置與其同心的若干條第二齒紋123，但是第二齒紋123的數量要遠小于第一齒紋122的數量。以保證該透鏡具有防寵物、兒童的功能。本實施例在每個菲涅爾透鏡單元的弧面型入射區的上方設置多個同心圓弧形齒紋，而在弧面型出射區的下方不設置或設置極少量的齒紋。如圖3所示，該菲涅爾透鏡在可探測區域之內，其有效的探測高度比較高，若移動物體31 (如小動物、兒童)的高度較低，其發出的紅外線無法被該透鏡接收并聚焦到后方的紅外傳感元件32上。因此，本實施例提供的菲涅爾透鏡可以起到防止報警裝置對小動物及兒童進行誤報警的作用。而傳統的菲涅爾透鏡則會將任何高度的移動物體41發出的紅外線聚焦到后方的紅外傳感元件42上，進而報警，如圖4所示，這樣便為工作人員帶來麻煩。作為本實施例的一種優選的實現方式，可以將每個菲涅爾透鏡單元的總高度限制在15 20mm之間，將寬度限制在3 4mm之間。在15 20mm的高度范圍內，可以將第一齒紋的數量設定為35 50個，以45 50個為最佳數量，而弧面型入射區的直徑可以設定為4 6mm。當該透鏡具有第二齒紋時，可以將第二齒紋的數量限制為1 5個，以2 3 個為最佳數量。而菲涅爾透鏡單元的總數量可以根據使用端的需求合理設置，具體可以為 15個。這樣便獲得了具有適當尺寸、適當齒紋密度的菲涅爾透鏡。作為上述優選的實現方式的進一步改進，可以將第一齒紋的齒深限制為0. 15 0. 25mm ；將弧面型出射面的中心厚度限制為0. 6 0. 7mm，將弧面型出射面的曲率半徑限制為1. 2 1. 4mm,以1. 3mm為最佳尺寸。按照上述實現方式所述的具體參數制作的菲涅爾透鏡可以具有3 15m的探測距離，在該探測距離內，其探測高度可大于0. Sm。該菲涅爾透鏡主要作為紅外線的聚焦透鏡安裝在報警裝置的探測器中，可以理解，安裝好后第一齒紋是朝上的，第二齒紋是朝下的。如圖3，對于處在距報警裝置的垂直距離為3 15m的監測區域內且高度大于0. 8m的移動物體，該報警裝置會正常報警。而處在距報警裝置的垂直距離為0 15m的區域內并且高度在0. 8m以下的移動物體，該透鏡不能將該移動物體31發出的紅外線聚焦到后方的紅外傳感元件32上，這樣便可以避免不必要的報警。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種菲涅爾透鏡，其特征在于，包括多個結構相同的條形的菲涅爾透鏡單元，所述多個條形的菲涅爾透鏡單元沿其寬度方向依次平行排列；所述各菲涅爾透鏡單元包括出射面和平滑的入射面； 所述出射面設有一弧面型出射區；在所述弧面型出射區的上方并沿著所述菲涅爾透鏡單元的高度方向依次設有多個同心圓弧形的第一齒紋；所述第一齒紋的圓心與所述弧面型出射區的圓心重合； 所述多個第一齒紋的齒深均相等；相鄰第一齒紋之間的間距沿弧面型出射區的中心向外呈漸進性遞減。
2.如權利要求1所述的菲涅爾透鏡，其特征在于，在所述弧面型出射區的下方并沿著所述菲涅爾透鏡單元的高度方向還設有若干個同心圓弧形的第二齒紋，所述第二齒紋的圓心與所述弧面型出射區的圓心重合； 所述第二齒紋的數量少于所述第一齒紋的數量。
3.如權利要求2所述的菲涅爾透鏡，其特征在于，所述第二齒紋的數量為2 3個。
4.如權利要求1所述的菲涅爾透鏡，其特征在于，每個菲涅爾透鏡單元的高度為15 20mm,寬度為3 4mm。
5.如權利要求4所述的菲涅爾透鏡，其特征在于，所述第一齒紋的數量為35 50個。
6.如權利要求5所述的菲涅爾透鏡，其特征在于，所述菲涅爾透鏡單元共有15個。
7.如權利要求1至6任一項所述的菲涅爾透鏡，其特征在于，所述第一齒紋的齒深為0.15 0. 25mm。
8.如權利要求7所述的菲涅爾透鏡，其特征在于，所述弧面型出射區的曲率半徑為1.2 1. 4mm,中心厚度為0. 6 0. 7mm。
9.一種包括權利要求1至8任一項所述的菲涅爾透鏡的被動紅外探測器。
10.一種安防系統，包括探測器及與所述探測器相連接的報警器，其特征在于，所述探測器采用權利要求9所述的被動紅外探測器。
全文摘要
本發明適用于光學領域，提供了一種菲涅爾透鏡、被動紅外探測器及安防系統，菲涅爾透鏡包括多個結構相同的條形的菲涅爾透鏡單元，多個條形的菲涅爾透鏡單元沿其寬度方向依次平行排列；每個菲涅爾透鏡單元包括出射面和平滑的入射面；出射面設有一弧面型出射區；在弧面型出射區的上方并沿著菲涅爾透鏡單元的高度方向依次設有多個同心圓弧形的第一齒紋；第一齒紋的圓心與弧面型出射區的圓心重合；多個第一齒紋的齒深均相等；相鄰第一齒紋之間的間距沿弧面型出射區的中心向外呈漸進性遞減。本發明在弧面型出射區的上方設置弧形齒紋，使得該透鏡在可探測距離之內的有效探測高度較高，較低的移動物體發出的紅外線無法被該透鏡接收，因此避免了不必要的報警。
文檔編號G08B13/193GK102279426SQ201110137178
公開日2011年12月14日 申請日期2011年5月25日 優先權日2011年5月25日
發明者戴亞明, 鄒應該, 郭志華 申請人:深圳市豪恩安全科技有限公司