EP0262241A1 - Infra-red intrusion detector - Google Patents

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Publication number
EP0262241A1
EP0262241A1 EP86113451A EP86113451A EP0262241A1 EP 0262241 A1 EP0262241 A1 EP 0262241A1 EP 86113451 A EP86113451 A EP 86113451A EP 86113451 A EP86113451 A EP 86113451A EP 0262241 A1 EP0262241 A1 EP 0262241A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sensor
radiation
fresnel
detector according
infrared
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP86113451A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Alfred Wüthrich
Walter Meier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Cerberus AG
Original Assignee
Cerberus AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to DE19853518262 priority Critical patent/DE3518262A1/en
Application filed by Cerberus AG filed Critical Cerberus AG
Priority to EP86113451A priority patent/EP0262241A1/en
Publication of EP0262241A1 publication Critical patent/EP0262241A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B13/00—Burglar, theft or intruder alarms
    • G08B13/18—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength
    • G08B13/189—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems
    • G08B13/19—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems using infrared-radiation detection systems
    • G08B13/193—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems using infrared-radiation detection systems using focusing means

Definitions

  • the invention relates to an infrared intrusion detector according to the preamble of patent claim 1.
  • Such intrusion detectors are known for example from US-A-4 ⁇ 058 ⁇ 726 or DE-C-26 ⁇ 45 ⁇ 040.
  • a strip-shaped reception area is generated by means of a cylindrical lens placed in front of the sensor.
  • a monitored room can be covered in a simple manner with a number of vertically oriented, parallel strip-shaped reception areas which, when passed through, a burglar will most certainly trigger an alarm signal.
  • US Pat. No. 4,332,594 describes a passive infrared penetration detector in which one or more Fresnel lenses with a concentric arrangement of the lens segments serve to focus infrared radiation onto a detector element.
  • a plurality of concentric Fresnel lenses can also be present, which are cylindrically curved to cover a wider monitoring area and focus the infrared radiation on a detector element. In order for the detector to work effectively, it is necessary for the intruder to pass through several strip-shaped reception areas.
  • UK-A-2 ⁇ 122 ⁇ 339 is a passive infrared intrusion detector Tor known, which has several Fresnel lenses. Rectangular sections of Fresnel lenses with a concentric arrangement of the lens segments in D-shape are arranged so that the infrared radiation they pick up is focused on an infrared detector. This detector is also used to monitor rooms, and effectiveness can only occur if the intruder passes through several strip-shaped reception areas. A continuous monitoring of a narrow area to secure wall openings, for example, is not possible with this detector or with the detector according to US Pat. No. 4,321,594.
  • the invention sets itself the task of creating an infrared intrusion detector which is particularly suitable for forming a protective curtain with at least one strip-shaped reception area with a large opening angle, sharp area boundaries and constant radiation sensitivity over the entire opening is, and that by means of a small number of optical elements in a simple, interference-free arrangement, the sensitivity, effectiveness and operational safety is maintained even over long periods.
  • the quality of the optical image and thus the sharpness of the reception area limits, as well as the radiation absorption and thus the sensitivity of the detector is independent of the angle of incidence of radiation, so that such a detector is particularly advantageous for forming a flat protective curtain with a large opening angle suitable is.
  • only a single, easily mountable optical element is required.
  • the infrared sensor can advantageously be designed as a dual sensor with two adjacent sensor elements in a differential circuit, with which a double curtain with two reception areas and particularly interference-free and selective detection of an attempted break-in can be achieved with a circularly curved Fresnel lens.
  • an infrared sensor 2 is arranged in a housing 1, which is preferably sensitive to the wavelength range of a person's body radiation, e.g. in the area around 10 ⁇ m, or in the range of about 5 - 10 ⁇ m, and e.g. can be designed as a pyroelectric sensor.
  • the sensor can be designed as a simple sensor with only one zone for receiving radiation, if only the formation of a single reception area is desired as a protective curtain, or, as shown in the figure, as a dual sensor with two adjacent sensor elements 3, 4, the two generate corresponding, closely adjacent reception areas E3, E4 as protective curtains
  • an optical arrangement 8 is provided on the front of the housing 1.
  • This is designed as a Fresnel cylindrical lens.
  • this lens 8 In the transverse direction, which in practice is preferably oriented horizontally, this lens 8 has the characteristic structure of a Fresnel lens Focal length, ie a plurality of longitudinal furrows 5 running in the longitudinal direction, the optical thickness of the lens being below a certain maximum density d over the entire width.
  • the lens 8 in the longitudinal direction, in practice mostly oriented vertically, there is no focusing, ie the lens 8 has the effect of a cylindrical lens with focusing only in the transverse direction, but without bundling or other radiation deflection in the longitudinal direction.
  • This configuration of the lens 8 as a Fresnel cylindrical lens with a uniformly small thickness in the longitudinal and transverse directions gives it a flexibility and flexibility that cannot be achieved with normal solid lenses.
  • the radius of curvature r of the lens 8 is selected such that it corresponds as closely as possible to its focal length in the transverse direction, and the sensor 2 is at least approximately arranged in the center of the circle and thus also in the focal point, so that the distance of the sensor 2 from the lens 8 is everywhere, i.e.
  • the curvature of the Frensel cylindrical lens 8 in the longitudinal direction should be chosen such that the radius of curvature r corresponds as closely as possible to the focal length in the transverse direction and the sensor should be placed as well as possible in the center.
  • the quality of the optical image is the same for all angles of incidence and over the entire usable vertical opening.
  • the reception areas thus generated are equally sharply delimited across the entire opening and allow the formation of a protective curtain with uniform sensitivity over the entire opening.
  • the radiation length of the lens is also from the on angle of fall becomes independent, and thus also the possible radiation absorption, so that no decrease in sensitivity with increasing angle of incidence can also occur as a result.
  • the curvature of the Fresnel lens permits a smaller housing depth and makes it possible to place the sensor closer to the front of the housing, so that usable opening angles of up to 90 ° are possible.
  • the detector arrangement described can also be provided with a single sensor, with only a single reception area or protective curtain being formed.
  • the evaluation of the sensor output signal can be done in a known manner, e.g. described in US-A-3 ⁇ 703 ⁇ 718.
  • a dual sensor with two sensor elements, which form a double curtain with two closely adjacent reception areas these can advantageously be connected to a differential circuit 7, which in turn is connected to a known, particularly selectively operating evaluation circuit, e.g. according to US-A-4 -339 ⁇ 748.
  • Fresnel cylindrical lenses can also be provided in the same housing in order to be able to monitor a larger number of reception areas at the same time.
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of such a detector 10, which is arranged in a corner of a monitored room and with the two reception areas E3 and E4 of which two walls 11 and 12 of the room provided with windows or doors can be monitored for intrusion attempts.
  • the two reception areas must form a horizontal angle of 90 ° with one another.
  • This is achieved by providing a dual sensor 2 with two sensor elements 3 and 4 in the housing 1, as in the first example described, which are connected to a circuit 7.
  • two Fresnel cylindrical lenses 81 and 82 are provided on different, abutting sides of the housing 1.
  • Both fres nel cylindrical lenses are in turn curved in a circle with a radius of curvature corresponding to their focal length, both focal lengths being able to be chosen the same, but can also be different for special applications, such as rectangular spaces, with considerably different side lengths.
  • the arrangement of the two lenses is such that one sensor element 3 lies in the focal point of one lens 81 and the other sensor element 4 lies in the focal point of the other lens 4.
  • the one sensor element 3 thereby receives radiation from the one receiving area E3, while the other sensor element 4 receives radiation from the other reception area E4.
  • a radiation entry window 9 is provided in front of the sensor elements 3 and 4.

Abstract

The detector, which analyses the infrared radiation of an intruder to trigger an alarm signal output, produces a strip-shaped radiation reception zone (E3, E4) forming a security curtain, with a sharp demarkation and uniform sensitivity irrespective of the angle of incidence of the radiation and with an enlarged angle of opening due to the use of a cylindrical Fresnel lens (8) of small thickness and bent in the longitudinal direction in such a manner that the radiation sensor (2) is at the focus of the bent cylindrical Fresnel lens (8). The cylindrical Fresnel lens (8, 81, 82) is preferably bent in the longitudinal direction to form an arc with a radius (r) corresponding to its focal length, the sensor (2) being at least approximately in the centre of the circle and at the focal point of the cylindrical Fresnel lens (8, 81, 82). In further embodiments an advantage is obtained in that the sensor (2) is designed as a dual sensor with a plurality of sensor elements (3, 4), which work together with one or more cylindrical Fresnel lenses thus forming a plurality of radiation reception zones (E3, E4). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Infrarot-Eindringdetektor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to an infrared intrusion detector according to the preamble of patent claim 1.

Solche Eindringdetektoren sind beispielsweise aus der US-A-4ʹ058ʹ726 oder DE-C-26ʹ45ʹ040 bekannt. Bei dem in Figur 4 dieser Patentschriften dargestellten Einbruchdetektor wird je ein streifenförmiger Empfangsbereich mittels je einer dem Sensor vorgesetzten Zylinderlinse erzeugt. Damit lässt sich ein überwachter Raum auf einfache Weise mit einer Anzahl vertikal orientierter, parallel streifenförmiger Empfangsbereiche überdecken, bei deren Durchschreitung durch einen Einbrecher mit grosser Sicherheit ein Alarmsignal ausgelöst wird.Such intrusion detectors are known for example from US-A-4ʹ058ʹ726 or DE-C-26ʹ45ʹ040. In the intrusion detector shown in FIG. 4 of these patents, a strip-shaped reception area is generated by means of a cylindrical lens placed in front of the sensor. In this way, a monitored room can be covered in a simple manner with a number of vertically oriented, parallel strip-shaped reception areas which, when passed through, a burglar will most certainly trigger an alarm signal.

Für die Erzeugung eines einzelnen oder weniger eng benachbarten Empfangsbereiche mit flächenhafter Ausdehnung und genau definierten Grenzen, wie sie insbesondere zur Verwendung als Schutzvorhang vor Oeffnungen, wie Türen oder Fenster, oder auch als flächenhafte Schranken vor geschützten Objekten benötigt werden, genügen solche vorbekannte Anordnungen jedoch nur beschränkt. Zunächst ist der vertikale Oeffnungswinkel durch das Gehäuse begrenzt und erreicht praktisch nie, wie bei einem voll wirksamen Schutzvorhang erforderlich, nahezu 90°.However, such previously known arrangements are only sufficient for the creation of a single or less closely adjacent reception area with extensive expansion and precisely defined boundaries, such as are required in particular for use as a protective curtain against openings, such as doors or windows, or also as flat barriers in front of protected objects limited. First of all, the vertical opening angle is limited by the housing and practically never reaches almost 90 °, as is required with a fully effective protective curtain.

Ausserdem ist hierbei nur in der Mitte der Zylinderlinsen eine gute Fokussierung gewährleistet, da nur dort der Sensor in der Brennlinie liegt. Für schräg einfallende Strahlen liegt dagegen der Sensor ausserhalb der Brennlinie, so dass dafür keine einwandfreie Abbildung mehr stattfindet. Die Folge ist, dass die Empfangsbereichsgrenzen bei schrägem Strahlungseinfall unscharf sind, und im Extremfall benachbarte Empfangsbereiche ineinander übergehen, so dass hier kein wirksamer Schutz mehr möglich ist. Ausserdem ist nachteilig, dass die optische Weglänge innerhalb der Zylinderlinse mit zunehmendem Neigungswinkel zunimmt. Bei nicht zu vernachlässigender Absorption des Linsenmaterials im fernen Infarot, z.B. bei etwa 10 um, wo die Körperstrahlung eines Menschen ihr Maximum besitzt, ist die Strahlungsschwächung also um so grösser, je schräger die Strahlung einfällt. Ein solcher Einbruchdetektor wird immer unempfindlicher, und ist auch aus diesem Grunde zur Verwendung als Schutzvorhang mit grossem Oeffnungswinkel nur beschränkt brauchbar.In addition, good focusing is only guaranteed in the middle of the cylindrical lenses, since only there is the sensor in the focal line. For obliquely incident rays, on the other hand, the sensor is outside the focal line, so that there is no longer a perfect image. The result is that the reception area limits are blurred in the case of oblique radiation incidence, and in extreme cases neighboring reception areas merge into one another, so that effective protection is no longer possible here. In addition, it is disadvantageous that the optical path length within the cylindrical lens increases with an increasing angle of inclination. If the lens material in the far infrared is not negligible, for example at about 10 μm, where the body radiation of a person has its maximum, the radiation attenuation is greater the more obliquely the radiation is incident. Such a burglar detector is becoming less and less sensitive and, for this reason too, is of limited use for use as a protective curtain with a large opening angle.

Bei dem in US-A-4ʹ375ʹ034 beschriebenem Infrarot-Eindringdetektor wird zur Erzeugung eines oder mehrerer Empfangsbereiche mit schärferen Grenzen und vergrössertem Oeffnungwinkel ein sphärischer Reflektor mit einem oder mehreren zylindrischen Reflektoren in bestimmter Weise kombiniert. Dies erfordert eine komplizierte optische Anordnung, bei der die einzelnen Reflektoren genau zueinander justiert werden müssen, und wobei diese Justierung über die gesamte Betriebszeit, d.h. über Jahre hinaus aufrechterhalten werden muss. Ausserdem unterliegen die Reflektor-Oberflächen der Alterung und einer langsamen Verstaubung, d.h. einer progressiven Verminderung des Reflexionsvermögens und zunehmender Strahlungs-Streuung, so dass die Empfindlichkeit, Wirksamkeit und Betriebssicherheit solcher Detektoren allmählich abnimmt.In the infrared intrusion detector described in US-A-4,375,034, a spherical reflector is combined in a certain way with one or more cylindrical reflectors in order to produce one or more reception areas with sharper limits and an enlarged opening angle. This requires a complicated optical arrangement in which the individual reflectors have to be adjusted exactly to one another, and this adjustment over the entire operating time, i.e. must be maintained for years to come. In addition, the reflector surfaces are subject to aging and slow dusting, i.e. a progressive reduction in reflectivity and increasing radiation scatter, so that the sensitivity, effectiveness and operational safety of such detectors gradually decrease.

In der US-A-4ʹ321ʹ594 ist ein passiver Infrarot-Eindring-Detektor beschrieben, bei dem eine oder mehrere Fresnel-Linsen mit konzentrischer Anordnung der Linsensegmente zur Fokussierung von Infrarot-Strahlung auf ein Detektorelement dienen. Gemäss einer Ausführungsform können auch mehrere konzentrische Fresnel-Linsen vorhanden sein, welche um einen breiteren Ueberwachungsraum abzudecken, zylindrisch gebogen sind und die Infrarot-Strahlung auf ein Detektorelement fokussieren. Damit der Detektor wirksam arbeiten kann ist es erforderlich, dass der Eindringling mehrere streifenförmige Empfangsbereiche durchschreitet.US Pat. No. 4,332,594 describes a passive infrared penetration detector in which one or more Fresnel lenses with a concentric arrangement of the lens segments serve to focus infrared radiation onto a detector element. According to one embodiment, a plurality of concentric Fresnel lenses can also be present, which are cylindrically curved to cover a wider monitoring area and focus the infrared radiation on a detector element. In order for the detector to work effectively, it is necessary for the intruder to pass through several strip-shaped reception areas.

Aus der UK-A-2ʹ122ʹ339 ist ein passiver Infrarot-Eindring-Detek tor bekannt, welcher mehrere Fresnel-Linsen aufweist. Dabei sind recht eckige Ausschnitte aus Fresnel-Linsen mit konzentrischer Anordnung der Linsensegmente in D-Form so angeordnet, dass die von ihnen aufgenommene Infrarot-Strahlung auf einen Infrarot-Detektor fokussiert wird. Auch dieser Detektor dient zur Ueberwachung von Räumen, wobei eine Wirksamkeit nur eintreten kann, wenn der Eindringling mehrere streifenförmige Empfangsbereiche durchschreitet. Eine lückenlose Ueberwachung eines schmalen Bereichs zur Absicherung beispielsweise von Wandöffnungen ist weder mit diesem Detektor noch mit dem Detektor gemäss US-A-4ʹ321ʹ594 möglich.UK-A-2ʹ122ʹ339 is a passive infrared intrusion detector Tor known, which has several Fresnel lenses. Rectangular sections of Fresnel lenses with a concentric arrangement of the lens segments in D-shape are arranged so that the infrared radiation they pick up is focused on an infrared detector. This detector is also used to monitor rooms, and effectiveness can only occur if the intruder passes through several strip-shaped reception areas. A continuous monitoring of a narrow area to secure wall openings, for example, is not possible with this detector or with the detector according to US Pat. No. 4,321,594.

Um die erwähnten Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen, setzt sich die Erfindung die Aufgabe, einen Infrarot-Eindringdetektor zu schaffen, der speziell zur Bildung eines Schutzvorhanges mit wenigstens einem streifenförmigen Empfangsbereich mit grossem Oeffnungswinkel, scharfen Bereichsgrenzen und gleichbleibender Strahlungsempfindlichkeit über die ganze Oeffnung geeignet ist, und zwar mittels einer geringen Anzahl von optischen Elementen in einer einfachen, störungsunanfälligen Anordnung, wobei die Empfindlichkeit, Wirksamkeit und Betriebssicherheit auch über längere Zeiten erhalten bleibt.In order to eliminate the disadvantages of the prior art mentioned, the invention sets itself the task of creating an infrared intrusion detector which is particularly suitable for forming a protective curtain with at least one strip-shaped reception area with a large opening angle, sharp area boundaries and constant radiation sensitivity over the entire opening is, and that by means of a small number of optical elements in a simple, interference-free arrangement, the sensitivity, effectiveness and operational safety is maintained even over long periods.

Diese Aufgabe wird bei einem Infrarot-Eindringdetektor der eingangs gennannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung und Ausgestaltungen sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert.This object is achieved in an infrared intrusion detector of the type mentioned by the characterizing features of claim 1. Preferred embodiments of the invention and refinements are defined in the dependent claims.

Mit den genannten Merkmalen wird erreicht, dass die Güte der optischen Abbildung und damit die Schärfe der Empfangsbereichsgrenzen, sowie die Strahlungsabsorption und somit die Empfindlichkeit des Detektors vom Strahlungseinfallwinkel unabhängig wird, so dass ein solcher Detektor mit besonderem Vorteil zur Bildung eines flächenhaften Schutzvorhanges mit grossem Oeffnungswinkel geeignet ist. Zudem wird nur ein einziges, leicht montierbares optisches Element benötigt.With the features mentioned it is achieved that the quality of the optical image and thus the sharpness of the reception area limits, as well as the radiation absorption and thus the sensitivity of the detector, is independent of the angle of incidence of radiation, so that such a detector is particularly advantageous for forming a flat protective curtain with a large opening angle suitable is. In addition, only a single, easily mountable optical element is required.

Mit Vorteil kann der Infrarot-Sensor als Dual-Sensor mit zwei benachbarten Sensorelementen in einer Differenzschaltung ausgebildet sein, womit sich mit einer kreisförmig gebogenen Fresnel-Linse ein Doppelvorhang mit zwei Empfangsbereichen und eine besonders störsichere und selektive Detektion eines Einbruchversuches erreichen lässt.The infrared sensor can advantageously be designed as a dual sensor with two adjacent sensor elements in a differential circuit, with which a double curtain with two reception areas and particularly interference-free and selective detection of an attempted break-in can be achieved with a circularly curved Fresnel lens.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung und Ausgestaltungen sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert.Further preferred embodiments of the invention and refinements are defined in the dependent patent claims.

Die Erfindung wird an Hand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen von Infrarot-Eindringdetektoren näher erläutert. Es zeigen:

  • Figur 1 einen ersten Eindringdetektor in perspektivischer Darstellung,
  • Figur 2 eine bevorzugte Ausführungsform eines Eindringdetektors mit mehreren Fresnel-Zylinderlinsen im Horizontal-Schnitt, sowie seine räumliche Anordnung,
The invention is explained in more detail on the basis of the exemplary embodiments of infrared intrusion detectors shown in the figures. Show it:
  • FIG. 1 shows a first penetration detector in a perspective view,
  • FIG. 2 shows a preferred embodiment of an intrusion detector with several Fresnel cylindrical lenses in horizontal section, and its spatial arrangement,

Bei dem in Figur 1 gezeigten Infrarot-Eindringdetektor ist in einem Gehäuse 1 ein Infrarot-Sensor 2 angeordnet, der vorzugsweise für den Wellenlängenbereich der Körperstrahlung eines Menschen empfindlich ist, z.B. im Gebiet um 10 µm, bzw. im Bereich von etwa 5 - 10 um, und der z.B. als pyroelektrischer Sensor ausgeführt sein kann. Der Sensor kann als einfacher Sensor mit nur einer Zone zum Strahlungsempfang ausgebildet sein, wenn nur die Bildung eines einzigen Empfangsbereiches als Schutzvorhang gewünscht wird, oder aber, wie in der Figur dargestellt, als Dual-Sensor mit zwei benachbarten Sensorelementen 3, 4, die zwei entsprechende, dicht benachbarte Empfangsbereiche E3, E4 als Schutzvorhänge erzeugenIn the infrared penetration detector shown in Figure 1, an infrared sensor 2 is arranged in a housing 1, which is preferably sensitive to the wavelength range of a person's body radiation, e.g. in the area around 10 µm, or in the range of about 5 - 10 µm, and e.g. can be designed as a pyroelectric sensor. The sensor can be designed as a simple sensor with only one zone for receiving radiation, if only the formation of a single reception area is desired as a protective curtain, or, as shown in the figure, as a dual sensor with two adjacent sensor elements 3, 4, the two generate corresponding, closely adjacent reception areas E3, E4 as protective curtains

Zu diesem Zweck ist an der Vorderseite des Gehäuses 1 eine optische Anordnung 8 vorgesehen. Diese ist als Fresnel-Zylinderlinse ausgebildet. In Querrichtung, die bei der praktischen Verwendung vorzugsweise horizontal orientiert ist, hat diese Linse 8 die charakteristische Struktur einer Fresnel-Linse bestimmter Brennweite, d.h. eine Vielzahl von in Längsrichtung verlaufender parallelen Furchen 5, wobei die optische Dicke der Linse über die gesamte Breite unterhalb einer bestimmten Maximaldichte d liegt. In Längsrichtung, in der Praxis meist vertikal orientiert, findet dagegen keine Fokussierung statt, d.h. die Linse 8 hat die Wirkung einer Zylinderlinse mit Fokussierung nur in der Querrichtung, jedoch ohne Bündelung oder sonstige Strahlungs-Ablenkung in Längsrichtung.For this purpose, an optical arrangement 8 is provided on the front of the housing 1. This is designed as a Fresnel cylindrical lens. In the transverse direction, which in practice is preferably oriented horizontally, this lens 8 has the characteristic structure of a Fresnel lens Focal length, ie a plurality of longitudinal furrows 5 running in the longitudinal direction, the optical thickness of the lens being below a certain maximum density d over the entire width. In contrast, in the longitudinal direction, in practice mostly oriented vertically, there is no focusing, ie the lens 8 has the effect of a cylindrical lens with focusing only in the transverse direction, but without bundling or other radiation deflection in the longitudinal direction.

Durch diese Ausbildung der Linse 8 als Fresnel-Zylinderlinse mit gleichmässig kleiner Dicke in Längs- und Querrichtung erhält diese eine bei normalen massiven Linsen nicht erreichbare Flexibilität und Biegsamkeit. Diese macht es möglich, die Fresnel-Zylinderlinse zu einem Teilkreis gebogen an der Vorderseite des Gehäuses 1 anzubringen, wobei, wie in diesem Ausführungsbeispiel dargestellt, die Mitte der Linse 8 über die Gehäuse-Vorderseite hinausragen und die offenen Seiten beidseits durch Blenden 6 verschlossen sein können. Der Krümmungsradius r der Linse 8 ist so gewählt, dass er möglichst gut ihrer Brennweite in Querrichtung entspricht, und der Sensor 2 ist wenigstens angenähert im Kreismittelpunkt und damit auch im Brennpunkt angeordnet, so dass der Abstand des Sensors 2 von der Linse 8 überall, d.h. unabhängig vom Einfallswinkel der Strahlung, und sowohl in der Mttte als auch am Rand der Linse und des Gehäuses wenigstens angenähert gleich ist und der Brennweite in Querrichtung entspricht. Um eine optimale Wirkung zu erzielen, sollte also die Krümmung der Frensel-Zylinderlinse 8 in Längsrichtung so gewählt werden, dass der Krümmungsradius r möglichst gut der Brennweite in Querrichtung entspricht und der Sensor sollte möglichst gut im Mittelpunkt plaziert sein.This configuration of the lens 8 as a Fresnel cylindrical lens with a uniformly small thickness in the longitudinal and transverse directions gives it a flexibility and flexibility that cannot be achieved with normal solid lenses. This makes it possible to attach the Fresnel cylindrical lens bent into a partial circle on the front of the housing 1, the center of the lens 8 projecting beyond the front of the housing and, as shown in this exemplary embodiment, the open sides being closed on both sides by panels 6 can. The radius of curvature r of the lens 8 is selected such that it corresponds as closely as possible to its focal length in the transverse direction, and the sensor 2 is at least approximately arranged in the center of the circle and thus also in the focal point, so that the distance of the sensor 2 from the lens 8 is everywhere, i.e. regardless of the angle of incidence of the radiation, and is at least approximately the same both in the center and at the edge of the lens and the housing and corresponds to the focal length in the transverse direction. In order to achieve an optimal effect, the curvature of the Frensel cylindrical lens 8 in the longitudinal direction should be chosen such that the radius of curvature r corresponds as closely as possible to the focal length in the transverse direction and the sensor should be placed as well as possible in the center.

Mit diesen Merkmalen wird erreicht, dass die Güte der optischen Abbildung für alle Einstrahlungswinkel und über die ganze ausnützbare Vertikalöffnung gleich ist. Die damit erzeugten Empfangsbereiche sind alo über die gesamte Oeffnung gleich scharf begrenzt und erlauben die Bildung eines Schutzvorhanges mit gleichmässier Empfindlichkeit über die gesamte Oeffnung. Hinzu kommt, dass die Durchstrahlungslänge der Linse ebenfalls vom Ein fallswinkel unabhängig wird, und somit auch die mögliche Strahlungs-Absorption, so dass auch hierdurch keine Empfindlichkeits-Abnahme mit zunehmendem Einfallswinkel eintreten kann. Ausserdem lässt die Wölbung der Fresnel-Linse eine geringere Gehäusetiefe zu und macht es möglich, den Senor näher zur Vorderseite des Gehäuses zu plazieren, so dass dadurch ausnützbare Oeffnungswinkel bis zu 90° möglich werden. Dabei werden diese Vorteile auf einfachste Weise mit einem einzigen, unempfindlichen und leicht montierbaren optischen Element erreicht.With these features it is achieved that the quality of the optical image is the same for all angles of incidence and over the entire usable vertical opening. The reception areas thus generated are equally sharply delimited across the entire opening and allow the formation of a protective curtain with uniform sensitivity over the entire opening. In addition, the radiation length of the lens is also from the on angle of fall becomes independent, and thus also the possible radiation absorption, so that no decrease in sensitivity with increasing angle of incidence can also occur as a result. In addition, the curvature of the Fresnel lens permits a smaller housing depth and makes it possible to place the sensor closer to the front of the housing, so that usable opening angles of up to 90 ° are possible. These advantages are achieved in the simplest way with a single, insensitive and easily mountable optical element.

Es sei erwähnt, dass die beschriebene Detektor-Anordnung auch mit einem Einzel-Sensor versehen sein kann, wobei nur ein einziger Empfangsbereich oder Schutzvorhang gebildet wird. Die Auswertung des Sensor-Ausgangssignales kann dabei in bekannter Weise, wie z.B. in US-A-3ʹ703ʹ718 beschrieben, erfolgen. Bei Verwendung eines Dual-Sensors mit zwei Senorelementen, die einen Doppelvorhang mit zwei dicht benachbarten Empfangsbereichen bilden, können diese mit Vorteil an eine Differenz-Schaltung 7 angeschlossen sein, die wiederum mit einer bekannten, besonders selektiv arbeitenden Auswerteschaltung, z.B. nach US-A-4ʹ339ʹ748 verbunden ist.It should be mentioned that the detector arrangement described can also be provided with a single sensor, with only a single reception area or protective curtain being formed. The evaluation of the sensor output signal can be done in a known manner, e.g. described in US-A-3ʹ703ʹ718. When using a dual sensor with two sensor elements, which form a double curtain with two closely adjacent reception areas, these can advantageously be connected to a differential circuit 7, which in turn is connected to a known, particularly selectively operating evaluation circuit, e.g. according to US-A-4 -339ʹ748.

Falls erwünscht, können auch mehrere Fresnel-Zylinderlinsen in demselben Gehäuse vorgesehen sein, um eine grössere Anzahl von Empfangsbereichen gleichzeitig überwachen zu können.If desired, several Fresnel cylindrical lenses can also be provided in the same housing in order to be able to monitor a larger number of reception areas at the same time.

Die Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines derartigen Detektors 10, der in einer Ecke eines überwachten Raumes angeordnet ist, und mit dessen beiden Empfangsbereichen E3 und E4 gleichzeitig zwei mit Fenstern oder Türen versehene Wände 11 und 12 des Raumes auf Eindringversuche überwacht werden können. Dazu müssen die beiden Empfangsbereiche etwa einen Horizontal-Winkel von 90° miteinander bilden. Dies wird dadurch erreicht, dass im Gehäuse 1, wie im erstbebeschriebenen Beispiel, ein Dual-Sensor 2 mit zwei Sensorelementen 3 und 4 vorgesehen ist, die an eine Schaltung 7 angeschlossen sind. Statt einer einzigen Fresnel-Linse sind hier jedoch zwei Fresnel-Zylinderlinsen 81 und 82 an verschiedenen, aneinanderstossenden Seiten des Gehäuses 1 vorgesehen. Beide Fres nel-Zylinderlinsen sind wiederum kreisförmig mit einem Krümmungsradius entsprechend ihrer Brennweite gebogen, wobei beide Brennweiten gleich gewählt sein können, für spezielle Anwendungen, wie rechteckige Räume, mit erheblich unterschiedlichen Seitenlängen, aber auch verschieden sein können. Die Anordnung der beiden Linsen ist dabei so getroffen, dass das eine Sensorelement 3 im Brennpunkt der einen Linse 81 liegt, und das andere Sensorelement 4 im Brennpunkt der anderen Linse 4. Das eine Sensorelement 3 erhält dadurch Strahlung aus dem einen Empfangsbereich E3, während das andere Sensorelement 4 Strahlung aus dem anderen Empfangsbereich E4 aufnimmt. Um Strahlung aus dem nicht-zugehörigen Empfangsbereich von den Sensorelementen abzuschatten, ist vor den Sensorelementen 3 und 4 ein Strahlungseintrittsfenster 9 vorgesehen. Auf diese Weise ist es möglich, mit einem Detektor gleichzeitig zwei Wandfronten eines Raumes, die einen Winkel von ca. 90° miteinander bilden, zu überwachen. Dabei kann eine gewisse Flexibilität und eine Einstellbarkeit des Winkels zwischen den beiden Empfangsbereichen dadurch erreicht werden, dass die beiden Fresnel-Zylinderlinsen 81 und 82 in Horizontalrichtung auf Kreisbögen 13, 14 an den Gehäuseseiten schwenkbar sind, wobei sich die Sensorelemente 3, 4 im Mittelpunkt des zugehörigen Kreisbogen befinden.FIG. 2 shows an exemplary embodiment of such a detector 10, which is arranged in a corner of a monitored room and with the two reception areas E3 and E4 of which two walls 11 and 12 of the room provided with windows or doors can be monitored for intrusion attempts. To do this, the two reception areas must form a horizontal angle of 90 ° with one another. This is achieved by providing a dual sensor 2 with two sensor elements 3 and 4 in the housing 1, as in the first example described, which are connected to a circuit 7. Instead of a single Fresnel lens, however, two Fresnel cylindrical lenses 81 and 82 are provided on different, abutting sides of the housing 1. Both fres nel cylindrical lenses are in turn curved in a circle with a radius of curvature corresponding to their focal length, both focal lengths being able to be chosen the same, but can also be different for special applications, such as rectangular spaces, with considerably different side lengths. The arrangement of the two lenses is such that one sensor element 3 lies in the focal point of one lens 81 and the other sensor element 4 lies in the focal point of the other lens 4. The one sensor element 3 thereby receives radiation from the one receiving area E3, while the other sensor element 4 receives radiation from the other reception area E4. In order to shade radiation from the non-associated reception area from the sensor elements, a radiation entry window 9 is provided in front of the sensor elements 3 and 4. In this way it is possible to use a detector to monitor two wall fronts of a room that form an angle of approx. 90 ° with each other. A certain flexibility and adjustability of the angle between the two reception areas can be achieved in that the two Fresnel cylindrical lenses 81 and 82 can be pivoted in the horizontal direction on arcs 13, 14 on the sides of the housing, the sensor elements 3, 4 being in the center of the associated circular arc.

Abwandlungen des Infrarot-Eindringdetektors sind im Rahmen der Erfindung gemäss den Patentansprüchen möglich und dem Fachmann geläufig.Modifications of the infrared penetration detector are possible within the scope of the invention according to the patent claims and are familiar to the person skilled in the art.

BezugszeichenReference numerals

  • Gehäuse 1Housing 1
  • Infrarot-Sensor 2Infrared sensor 2
  • Sensor-Element 3Sensor element 3
  • Sensor-Element 4Sensor element 4
  • Furchen 5Furrows 5
  • Blenden 6Apertures 6
  • Auswerteschaltung 7Evaluation circuit 7
  • Optische Anordnung 8Optical arrangement 8
  • Detektor 10Detector 10
  • Wand 11Wall 11
  • Wand 12Wall 12
  • Kreisbogen 13Circular arc 13
  • Kreisbogen 14Arc 14
  • Fresnel-Zylinderlinse 81Fresnel cylindrical lens 81
  • Fresnel-Zylinderlinse 82Fresnel cylindrical lens 82
  • Maximaldicke dMaximum thickness d
  • Krümmungsradius rRadius of curvature r
  • Empfangsbereich E3Reception area E3
  • Empfangsbereich E4Reception area E4

Claims (10)

1. Infrarot-Eindringdetektor mit einem Infrarot-Sensor (2) und wenigstens einer asphärischen optischen Anordnung (8, 81, 82) zur Bündelung der Infrarot-Strahlung aus wenigstens einem streifenförmigen Strahlungs-Empfangsbereich (E3, E4) auf den Sensor (2), sowie einer an den Sensor (2) angeschlossenen Auswerteschaltung (7) zur Signalabgabe bei einer bestimmten Bestrahlungsänderung des Sensors (2), dadurch gekennzeichnet, dass die optische Anordnung wenigstens eine Fresnel-Zylinderlinse (8, 81, 82) aufweist, welche in Längsrichtung in der Weise gebogen ist, dass der Krümmungsradius der Brennweite entspricht, und dass der Sensor (2) wenigstens angenähert im Brennpunkt der Fresnel-Zylinderlinse (8, 81, 82) angeordnet ist.1. infrared penetration detector with an infrared sensor (2) and at least one aspherical optical arrangement (8, 81, 82) for focusing the infrared radiation from at least one strip-shaped radiation reception area (E3, E4) onto the sensor (2) , and an evaluation circuit (7) connected to the sensor (2) for emitting a signal upon a specific change in irradiation of the sensor (2), characterized in that the optical arrangement has at least one Fresnel cylindrical lens (8, 81, 82) which extends in the longitudinal direction is curved in such a way that the radius of curvature corresponds to the focal length and that the sensor (2) is arranged at least approximately at the focal point of the Fresnel cylindrical lens (8, 81, 82). 2. Infrarot-Eindringdetektor gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichent, dass die Fresnel-Zylinderlinse (8, 81, 82) in Längsrichtung zu einem Teilkreis mit einem ihrer Brennweite (f) entsprechenden Radius (r) gebogen ist, und dass sich der Sensor (2) wenigstens angenähert im Kreismittelpunkt und im Brennpunkt der Fresnel-Zylinderlinse (8, 81, 82) befindet.2. Infrared penetration detector according to claim 1, characterized in that the Fresnel cylindrical lens (8, 81, 82) is bent in the longitudinal direction to form a partial circle with a radius (r) corresponding to its focal length (f), and that the sensor ( 2) is at least approximately in the center of the circle and in the focal point of the Fresnel cylindrical lens (8, 81, 82). 3. Infrarot-Eindringdetektor gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichent, dass die Fresnel-Zylinderlinse (8, 81, 82) an einer Wand eines Gehäuses (1) mit wenigstens ihrem Mittelteil aus der Wand herausragend angebracht ist.3. Infrared penetration detector according to claim 1, characterized in that the Fresnel cylindrical lens (8, 81, 82) is attached to a wall of a housing (1) with at least its central part protruding from the wall. 4. Infrarot-Eindringdetektor gemäss einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (2) zwei Sensorelemente (3, 4) aufweist, deren Erstreckung die gleiche Orientierung aufweist, wie die Längsrichtung der Fresnel-Zylinderlinse (8, 81, 82) und dass die beiden Sensorelemente (3, 4) in einer Differenzschaltung (7) miteinander verbunden sind.4. Infrared penetration detector according to one of the claims 1 to 3, characterized in that the sensor (2) has two sensor elements (3, 4), the extension of which has the same orientation as the longitudinal direction of the Fresnel cylindrical lens (8, 81, 82) and that the two sensor elements (3, 4) are connected to one another in a differential circuit (7). 5. Infrarot-Eindringdetektor gemäss einem der Patentansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Fresnel-Zylinderlinsen (81, 82) mit gleicher Orientierung der Längsrichtung vorgesehen sind.5. Infrared penetration detector according to one of claims 3 and 4, characterized in that a plurality of Fresnel cylindrical lenses (81, 82) are provided with the same orientation of the longitudinal direction. 6. Infrarot-Eindringdetektor gemäss Patentanspruch7, dadurch gekennzeichnet, dass in den Krümmungsmittelpunkten, bzw. Brennpunkten der verschiedenen Fresnel-Zylinderlinsen (81, 82) jeweils ein verschiedenes Sensorelement (3, 4) angeordnet ist, wobei die einzelnen Fresnel-Zylinderlinsen zusammen mit den zugehörigen Sensorelementen eine entsprechende Anzahl von unterschiedlichen, einen Winkel miteinander einschliessenden Empfangsbereichen (E3, E4) erzeugen.6. Infrared penetration detector according to claim 7, characterized in that a different sensor element (3, 4) is arranged in the centers of curvature or focal points of the different Fresnel cylinder lenses (81, 82), the individual Fresnel cylinder lenses being together with the associated sensor elements generate a corresponding number of different reception areas (E3, E4) enclosing an angle with one another. 7. Infrarot-Eindringdetektor gemäss Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass vor den Sensorelementen (3, 4) ein Strahlungseintrittsfenster (9) zur Abschattung von Strahlung aus nichtzugeordneten Empfangsbereichen (E3, E4), bzw. nicht zugehörigen Fresnel-Zylinderlinsen (81, 82) vorgesehen ist.7. Infrared penetration detector according to claim 6, characterized in that in front of the sensor elements (3, 4) a radiation entrance window (9) for shadowing radiation from unassigned reception areas (E3, E4), or non-associated Fresnel cylindrical lenses (81, 82 ) is provided. 8. Infrarot-Eindringdetektor gemäss einem der Patentansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Fresnel-Zylinderlinsen (81, 82) und die Sensorelemente (3, 4) so angeordnet sind, dass die zugehörigen Empfangsbereiche (E3, E4) einen horizontalen Winkel im Bereich um 90° einschliessen.8. Infrared penetration detector according to one of the claims 6 and 7, characterized in that the Fresnel cylindrical lenses (81, 82) and the sensor elements (3, 4) are arranged such that the associated reception areas (E3, E4) form a horizontal angle enclose in the area around 90 °. 9. Infrarot-Eindringdetektor gemäss Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Fresnel-Zylinderlinsen (81, 82) an verschiedenen Seiten des Gehäuses (1) vorgesehen sind.9. Infrared penetration detector according to claim 8, characterized in that the two Fresnel cylindrical lenses (81, 82) are provided on different sides of the housing (1). 10. Infrarot-Eindringdetektor gemäss Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Fresnel-Zylinderlinsen (81, 82) auf Kreisbögen (13, 14) mit den Sensorelementen (3, 4) als Mittelpunkt schwenkbar sind.10. Infrared penetration detector according to claim 9, characterized in that the two Fresnel cylindrical lenses (81, 82) on circular arcs (13, 14) with the sensor elements (3, 4) are pivotable as the center.
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