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Dokumentenidentifikation DE19822053B4 18.01.2007
Titel Fresnellinsenanordnung für Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder
Anmelder Insta Elektro GmbH, 58511 Lüdenscheid, DE
DE-Anmeldedatum 16.05.1998
DE-Aktenzeichen 19822053
Offenlegungstag 18.11.1999
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 18.01.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.01.2007
IPC-Hauptklasse G01P 13/00(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse G01J 5/10(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   G02B 3/08(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Fresnellinsenanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei Passiv-Infrarot-Bewegungsmeldern werden heutzutage meist Fresnellinsenanordnungen 1 auf Polyethylenbasis eingesetzt, die ein Erfassungsfeld aus vielen Segmenten 2 zusammensetzen. Hierbei bilden die Segmente 2 eine Linsenanordnung auf einer Ebene, wie in 1 gezeigt, oder auf mehreren Ebenen, wie in 2 gezeigt. Jedes dieser Segmente 2 hat eine feste Brennweite und ist als Ausschnitt einer Fresnellinse 3 ausgebildet. Die Fresnellinse 3 besteht aus der Zerlegung einer meist aspherischen Linse in konzentrische Ringe 4, um die Dicke der einzelnen Linsenringe und damit die Transmission der Gesamtlinse zu erhöhen.

Durch die GB 2 205 156 A, GB 2 207 523 A, US 4 703 171, US 5 442 178 A sind jeweils dem Oberbegriff des Hauptanspruches entsprechende Fresnellinsenanordnungen für Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder bekannt geworden. Die aufgezeigten Fresnellinsenanordnungen weisen jeweils eine Linsenanordnung mit mehreren Linsensegmenten auf, die mit unterschiedlichen brennweiten versehen sind, so dass je Linsensegment zumindest ein Bild auf dem zugeordneten Sensor abgebildet wird. Jedes Linsensegment dieser aufgezeigten Fresnellinsenanordnungen kann jedoch nur ein einziges scharf projiziertes Teilbild auf dem zugeordneten Sensor erzeugen, weil diese jeweils nur in der Lage sind einen einzigen Brennpunkt zu erzeugen.

Weiterhin sind Bewegungsmelder mit Spiegelsystemen und Bewegungsmelder mit mehreren Sensoren Stand der Technik.

Als Beispiel für ein Spiegelsystem wird auf die DE 43 33 707 verwiesen. Bezugnehmend darauf, wird in 4 der vorliegenden Erfindung ein solches Spiegelsystem dargestellt. Dort werden direkte Strahlen 5 als auch mittels Spiegel 7 umgelenkte Strahlen 6 auf einen Sensor 8 gelenkt.

Bei Mehrelementsensoren, wie beispielhaft in 5 gezeigt, durchlaufen Strahlen 9 für mehrere Sensoren 10 das selbe Segment 11. Bei Spiegelsystemen durchlaufen direkte Strahlen 12 und indirekte Strahlen 13 in Übergangsbereichen das selbe Segment 14, wie in 4 dargestellt. Die angegebenen Bewegungsmelder haben die Eigenschaft, in diesen Übergangsbereichen unscharfe Abbilder zu produzieren, da die für das entsprechende Segment gewählte Brennweite gemittelt wird aus der Brennweite für den Strahlengang der betroffenen Sensoren bei Mehrelementsensoren oder aus den Brennweiten für direkte und indirekte Strahlen bei Spiegelsystemen. Durch diese Unschärfe ergeben sich bei der Erkennung von Bewegung am jeweiligen Sensor Signalverläufe mit verwaschenen Flanken, die zu einer gegenüber scharfen Abbildern schlechteren Signalauswertung führen.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Verbesserung der Signalverläufe bei Bewegungsmeldern mit Mehrelementsensoren und bei Bewegungsmeldern mit Spiegelsystemen zu ermöglichen.

Die Lösung der geschilderten Aufgabe erfolgt durch eine Fresnellinsenanordnung nach Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Während die Zeichnungsfiguren 1 bis 5 den eingangs bereits geschilderten Stand der Technik darstellen, soll anhand der 6 bis 9 die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen:

1: Eine Fresnellinsenanordnung nach dem Stand der Technik mit einer Linsenebene und der schematischen Darstellung der Fresnelstruktur bei einem Segment;

2: Eine Fresnellinsenanordnung nach dem Stand der Technik mit zwei Linsenebenen;

3: Eine Fresnellinse nach dem Stand der Technik und ein daraus hergestelltes Segment;

4: Eine schematische Darstellung eines Sensorsystems mit Spiegelumlenkung nach dem Stand der Technik;

5: Eine schematische Darstellung eines Sensorsystems mit mehreren Sensoren nach dem Stand der Technik;

6: Eine Fresnellinse mit mehreren Brennweiten und ein daraus hergestelltes Segment;

7: Eine Darstellung einer Fresnellinse mit zwei Brennpunkten und Darstellung der Strahlengänge;

8: Eine schematische Darstellung eines Sensorsystems mit Spiegelumlenkung und Darstellung der sich ergebenen Strahlengänge;

9: Eine Fresnellinsenanordnung mit zwei Linsenebenen und hervorgehobene Segmente aus den Übergangsbereichen.

6 zeigt schematisch eine Fresnellinse mit zwei unterschiedlichen Brennweiten, wobei die Teillinsen durch unterschiedliche Schraffur dargestellt sind. Dabei ist das Linsensegment 15 so aufgebaut, daß zwei Teillinsen unterschiedlicher Brennweite entstehen, wobei die die Fresnellinse charakterisierenden Linsenringe 16 und 17 den zwei Brennweiten abwechselnd zugeordnet sind. Eine Darstellung der Brennpunkte 18 ist aus 7 ersichtlich, in der die Fresnellinse 19 im Schnitt dargestellt ist. Wie in 8 beispielhaft an einem Spiegelsystem 22 dargestellt, sind die Brennweiten dem jeweiligen Strahlengang abwechselnd zugeordnet und ergeben eine exakte Fokussierung des jeweiligen Teilstrahls 20, während der oder die anderen Teilstrahlen 21 unscharf abbilden.

Aus 9 ist eine Fresnellinsenanordnung für ein Spiegelsystem 22 gemäß 8 ersichtlich, bei der in den Übergangsbereichen liegenden Segmente 24 Teile einer Fresnellinse mit zwei unterschiedlichen Brennweiten sind.

Es ergibt sich aus einem schart abgebildeten Teilbild 20 (8) und einem oder mehreren unscharf abgebildeten Teilbild/Teilbildern 21 (8) in Summe am Passiv-Infrarot-Sensor ein Signal, welches besser zur Bewegungsdetektion ausgewertet werden kann, als der eingangs beschriebene Stand der Technik, der permanent nur eine leicht unscharfe Abbildung ermöglicht.


Anspruch[de]
Fresnellinsenanordnung (1, 23) für Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder mit einer Linsenanordnung die mehrere Linsensegmente (2, 24) mit unterschiedlichen Brennweiten aufweist, um je Linsensegment (2, 24) zumindest ein Bild auf dem zugeordneten Sensor (10) abzubilden, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Linsensegmente (24) zur Mehrfachausnutzung eine Fresnellinse (19) mit zumindest zwei Teillinsen mit zwei unterschiedlichen optischen Brennweiten zur Erzeugung von zwei Brennpunkten (18) aufweist. Fresnellinsenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Linsenanordnung zumindest ein Sensor (10) in optischer Verbindung mit einem Spiegelsystem (22) zugeordnet ist, wobei das mehrfach ausgenutzte Linsensegment (24) mit seiner Fresnellinse (19) über seine beiden Teillinsen ein schart projiziertes Teilbild (20) und ein oder mehrere unscharf projizierte Teilbilder (21) sowohl mittels seines direkt auf den Sensor (10) treffenden Strahlenganges, als auch mittels seines über das Spiegelsystem (22) umgelenkt auf den Sensor (10) treffenden Strahlenganges auf dem Sensor (10) abbildet. Fresnellinsenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Linsenanordnung zwei derart voneinander beabstandete Sensoren (10) zugeordnet sind, so dass das mehrfach ausgenutzte Linsensegment (24) mit seiner Fresnellinse (19) über seine beiden Teillinsen ein schart projiziertes Teilbild (20) und ein oder mehrere unscharf projizierte Teilbilder (21) sowohl mittels seines direkt auf den Sensor (10) treffenden Strahlenganges, als auch mittels seines auf den beabstandeten Sensor (10) treffenden Strahlenganges abbildet. Fresnellinsenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fresnellinse (19) eines mehrfach ausgenutzten Linsensegmentes (24) aus zwei Teillinsen mit zwei unterschiedlichen Brennweiten besteht, die dem jeweiligen Strahlengang abwechselnd zugeordnet sind. Fresnellinsenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der einzelnen Linsenringe (16, 17) der Teillinsen der Fresnellinsenanordnung gleich hoch sind, während die Weite der Linsenringe variiert.






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