DE3112529C2

DE3112529C2 - Spiegelanordnung für eine Meldeeinrichtung

Info

Publication number: DE3112529C2
Application number: DE19813112529
Authority: DE
Inventors: Joachim 7475 Meßstetten Willie
Original assignee: Fritz Fuss Kg, 7470 Albstadt
Current assignee: Fritz Fuss GmbH and Co
Priority date: 1981-03-30
Filing date: 1981-03-30
Publication date: 1985-05-23
Also published as: DE3112529A1

Abstract

Bewegungsmelder mit einer Spiegelanordnung, bei welcher im Hinblick auf eine hohe Ansprechempfindlichkeit und ein besonders großes räumliches Auflösungsvermögen eine gewölbte Spiegelfläche in Teilflächen mit unterschiedlichen Krümmungen aufgeteilt ist. Die Teilflächen sind in bezug auf die Spiegel-Mittelachse jeweils derart ausgerichtet, daß alle zur Überwachung eines bestimmten Raumes ausgenutzten Strahlungsbündel auf eine bestimmte Stelle konzentriert werden, an welcher ein Fühlerelement angeordnet ist, welches die empfangenen Signale in solche Signale umwandelt, die zur Weiterverarbeitung und Auswertung durch eine logische Schaltung geeignet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spiegelanordnung gemäß Oberbegriff des Anspruches 1, insbesondere einen Hohlspiegel für einen passiven Infrarot-Bewegungsmelder.

Eine derartige gattungsgemäße Spiegelanordnung ist aus der US-PS 39 88 726 bekannt. Die bekannte Spiegelanordnung zeigt zwar in horizontaler Betrachtungsweise Teüflächen des Spiegels mit unterschiedlichen Krümmungen, also unterschiedlichen Brennweiten. Die Spiegelanordnung ist insgesamt jedoch so ausgelegt, daß parallel einfallende Strahlung aus einem bestimmten Empfangsbereich über eine diesem Empfangsbereich zugeordnete bestimmte Teilfläche auf einen Punkt fokussiert wird, wobei eine relative B:wegungsveränderung des die Strahlung auslösenden Objektes parallel zur optischen Achse, also eine Vergrößerung oder Verkürzung des Abstandes zur entsprechenden Teilfläche, im parallelen Strahlengang nicht erfaßbar ist.

Es besteht jedoch bei einer solchen bekannten Spiegelanordnung das Problem, auch für hinreichend große Entfernungen von der Spiegelfläche noch eine ausreichend große Ansprechempfindlichkeit zu gewährleisten. Insbesondere ist es bisher nicht befriedigend gelungen, bei einem bekannten Bewegungsmelder zu erreichen, daß er auch dann rechtzeitig anspricht, wenn ein Objekt sich ausschließlich in einer Richtung bewegt, die parallel zu der Mittelachse des Spiegels verläuft. Wenn sich ein Objekt nämlich ohne Querkomponente direkt auf den Spiegel zu bewegt, ändert sich das zur Auswertung bereitgestellte Signal praktisch nicht, solange keine Grenze zwischen den meistens vorhandenen verschiedenen Überwachungszonen durchlaufen wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spie-

gelanordnung der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß bei hoher Ansprechempfindlichkeit ein besonders großes räumliches Auflösungsvermögen erreicht wird, wobei ein Objekt auch dann frühzeitig erkennbar sein soll, wenn es sich entlang oder parallel zu der Mittelachse, zur optischen Achse, der Spiegelanordnung bewegt

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruches 1 gelöst

Gemäß der Erfindung wird der wesentliche Vorteil erreicht, daß die einem herkömmlichen Spiegel grundsätzlich anhaftenden Abbildungsfehler praktisch vollständig ausgeschaltet werden, indem durch die Gestaltung und Anordnung von Teilflächen dafür gesorgt wird, daß zumindest diejenigen Strahlungsbündel vollständig auf das Fühlerelement auftreffen, welche für eine Darstellung des überwachten Raumes ausgenutzt werden sollen. Weiterhin ist von Vorteil, daß die Empfindlichkeit des Bewegungsmelders in dem Sinne gesteigert wird, daß eine größere Reichweite gewährleistet ist Dies bedeutet, daß ein Objekt vorgegebener Größe bereits auf größere Entfernung erkannt werden kann oder daß in einer vorgegebenen Entfernung kleinere Objekte als mit herkömmlichen Bewegungsmeldern identifiziert werden können. Da die einzelnen Teilflächen unterschiedliche Krümmungen aufweisen, ist die Reichweite dieser Teilflächen unterschiedlich. Wenn vorzugsweise vorgesehen ist, daß die verschiedenen Teilflächen jeweils gleiche räumliche Bereiche des überwachten Raumes erfassen, läßt sich der weitere erhebliche Vorteil erreichen, daß ein Objekt dann, wenn es sich direkt auf den Bewegungsmelder zu bewegt nacheinander in die verschiedenen Empfangsbereiche der einzelnen Teilbereiche eindringt.

Es wird nämlich ein Objekt, welches sich beispielsweise entlang der optischen Achse bewegt zunächst in den Empfangsbereich desjenigen Teilbereiches gelangen, welcher die geringste Krümmung aufweist Wenn dieser Empfangsbereich von einem Objeki gerade erreicht wird, würde der Empfangsbereich des Teilbereiches mit der nächstgrößeren Krümmung noch nicht ansprechen. Falls sich jedoch das Objekt weiter in Richtung auf den Bewegungsmelder bewegt, erreicht es zwangsläufig nach einer verhältnismäßig kurzen Strecke den nächsten Empfangsbereich. Wenn jedoch eine Grenze zwischen zwei derartigen Empfangsbereichen überschritten wird, liefert der Bewegungsmelder ein entsprechendes Signal.

Die Ansprechempfindlichkeit der erfindungsgemäßen Anordnung wird dann insbesondere in den Randbereichen besonders groß, wenn vorzugsweise vorgesehen wird, daß eine weiter entfernt von der optischen Achse des Spiegels angeordnete Teilfläche jeweils weniger stark gekrümmt ist als eine näher an der optischen Achse befindliche Teilfläche.

Es können für die erfindungsgemäßen Teilflächen verschiedene geometrische Konfigurationen gewählt werden. Dabei kann vorzugsweise vorgesehen sein, daß die Teilflächen als konzentrisch in bezug auf die optische Achse angeordnete Ringflächen ausgebildet sind.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes sieht vor, daß die Teilflächen unmittelbar benachbart zueinander angeordnet sind, wobei die senkrecht auf einer zwischen zwei benachbarten Teilbereichen gebildeten Grenzlinie stehenden Flächen-Tangenten einen stumpfen Winkel miteinander bilden. Auf diese Weise: wird der zusätzliche Vorteil erreicht, daß ein Objekt beim Durchlaufen von Empfangsbereichsgrenzen eine besonders deutliche Signaländerung hervorruft so daß auch dadurch die Ansprechempfindlichkeit des erfindungsgemäßen Bewegungsmelders weiter gesteigert wird.

Eine verhältnismäßig flache, raumsparende Anordnung ergibt sich gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes dadurch, daß die Spiegelfläche in eine Reihe von zueinander parallelen ίο bzw. im wesentlichen parallelen Streifenflächen unterteilt ist und daß jede Streifenfläche in einzelne Teilstreifenflächen unterteilt ist Die Streifenflächen können dabei achssymmetrisch oder unsymmetrisch zur optischen Achse vorgesehen sein. Die Teilstreifenflächen können bevorzugt auch unterschiedliche Hauptkrümmungsradien aufweisen. Mit einer derartigen Anordnung kann leicht erreicht werden, daß zwischen einzelnen Empfangsbereichen, die auch als Empfangszonen bezeichnet werden könnten, Zwischenräume gebildet werden, aus denen kein auswertbares Signal von dem Fühlerelement empfangen wird. Auf diese Weise läßt sich die Ansprechempfindlichkeit quer zu der optischen Achse besonders günstig gestalten.

Die optimale Anzahl von Streifenflächen läßt sich den jeweiligen Anforderungen an einen Bewegungsmelder leicht anpassen.

Die Anfälligkeit gegen Störungen läßt sich für einen Bewegungsmelder, der beispielsweise in einer rechtwinkligen Ecke eines Raumes angebracht werden soll, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dadurch verhältnismäßig klein halten, daß der Öffnungswinkel für den von der Meldeeinrichtung erfaßten Raum etwa 80 Grad beträgt. Dadurch können nämlich Störungen ausgeschaltet werden, die von der Wand oder einem Fenster ausgehen.

Bei der erfindungsgemäßen Spiegelanordnung wird auch der Vorteil erreicht, daß die Fertigung der Spiegelfläche mit modernen Fertigungsmethoden keinen erheblichen Aufwand erfordert, zumal an die Qualität der Oberfläche des Spiegels keine besonders hohen Anforderungen zu stellen sind.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben. In dieser zeigt

Fig. 1 einen Schnitt entlang der Linie I-I in der Fig. 2, insbesondere einen Vertikalschnitt;

Fig.2 einen Schnitt entlang der Linie H-II in der Fig. 1, insbesondere einen Horizontalschnitt;

F i g. 3 einen schematischen Grundriß der mit der erfindungsgemäßen Spiegelanordnung gebildeten Empfangsbereiche in einer rechtwinkligen Ecke eines überwachten Raumes;

F i g. 4 eine rein schematische Veranschaulichung der unterschiedlichen Reichweiten der in der F i g. 1 veranschaulichten Teilflächen;

Fig.5 eine räumliche perspektivische Darstellung der einzelnen Empfangsbereiche, welche durch verschiedene Streifenflächen und Teilstreifenflächen gebildet werden, und

F i g. 6 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Aufteilung einer Spiegelfläche in einzelne Streifenflächen und Teilstreifenflächen.

Die F i g. 1 veranschaulicht rein schematisch einen Vertikalschnitt durch eine erfindungsgemäße Spiegelfläche. Die Schnittebene 1-1 ist in der F i g. 2 angegeben. Die Krümmung der Teilfläche 11a, die im Bereich der optischen Achse 15 angeordnet ist, ist größer als bei den übrigen Teilflächen 116 und lic.

An die Teilfläche 11a schließt sich die Teilfläche lli»

5 6

an, und es ist an die Teilfläche 11 ϋ die weitere Teilfläche In der perspektivischen Darstellung der F i g. 5 sind

11 c angefügt. die einzelnen Empfangsbereiche der Teilstreifenflächen

An den Grenzen zwischen den benachbarten Teilflä- als geometrische Balken veranschaulicht. Eine entsprechen sind jeweils absichtlich verhältnismäßig deutlich chende Grundriß-Darstellung der Empfangsbereiche ist ausgebildete Kanten vorhanden, so daß sich eine ent- 5 für den Anwendungsfall eines Bewegungsmelders zur sprechend deutliche Signaländerung ergibt, wenn ein Überwachung eines Raumes von einer rechtwinkligen Objekt quer zur optischen Achse 15 den überwachten Ecke aus schematisch in der F i g. 3 dargestellt. Raum durchläuft. Aus den Darstellungen der F i g. 3 und 5 ist ersichtlich,

Die Neigung der Teilflächen gegenüber der optischen daß gemäß der Erfindung der überwachte Raum sowohl Achse 15 ist jeweils derart gewählt, daß die Strahlen aus 10 quer als auch parallel zu der optischen Achse, d.h. zu achsparallelen Strahlenbündeln, die in der F i g. 1 sehe- der Mittelachse der erfindungsgemäßen Spiegelanordmatisch dargestellt sind, auf ein Fühlerelement 16 re- nung in besonders viele und zugleich besonders gut ausflektiert werden. geprägte Empfangsbereiche unterteilt ist, so daß eine

Da die in der F i g. 1 veranschaulichten Teilflächen besonders hohe Ansprechempfindlichkeit des erfin-11a, 116 und lic jeweils eine unterschiedliche Krüm- 15 dungsgemäßen Bewegungsmelders bei außerordentlich rnung aufweisen, ergibt sich nach den entsprechenden hohem Auflösungsvermögen, gewährleistet ist. physikalischen Gesetzen eine unterschiedliche Reich- Natürlich liegt es auch im Rahmen der Erfindung, eine

weite. Diese unterschiedlichen Reichweiten sind für die oder mehrere Teilflächen derart anzuordnen, daß eine Teilflächen in der F i g. 4 schematisch dargestellt. Ledig- sogenannte Eigenüberwachung des Bewegungsmelders lieh zur Vereinfachung der zeichnerischen Darstellung 20 erfolgt. Zu diesem Zweck können zusätzlich zu den sind die Empfangsbereiche für die Teilflächen 11a, life oben beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten und lic als Zylinder veranschaulicht. Bei einer prakti- Teilflächen weitere Spiegel-Teilflächen vorgesehen sehen Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes sein, die eine solche Neigung gegenüber der optischen liegen die verschiedenen Empfangsbereiche praktisch in Achse haben, daß Strahlungsbündel erfaßt werden, die derselben Ebene, so daß ein Objekt, welches sich paral- 25 aus einem räumlichen Bereich kommen, welcher unmit-IeI zu oder entlang der optischen Achse 15 bewegt, telbar vor und/oder unter einem Bewegungsmelder anzwangsläufig nacheinander die Grenzen der verschiede- geordnet ist. Es wird auf diese Weise durch die zusätzlinen Empfangsbereiche durchläuft. Dadurch wird auf chen Spiegel-Teilflächen zusätzlich zu dem an sich überdem Fühlerelement eine solche Signaländerung ausge- wachten Raum ein räumlicher Bereich überwacht, in löst, daß daraus ein Alarm abgeleitet werden kann. Je 30 welchen man eindringen müßte, um zu dc-m Bewegungsstärker die Kanten zwischen den in der F i g. 1 darge- meider selbst zu gelangen.

stellten Teilbereichen ausgeprägt sind, um so deutlicher

sind auch die verschiedenen zugehörigen Reichweiten Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

gemäß der Darstellung in der Fig.4 ausgeprägt, und

das zur Alarmgabe auswertbare Signal läßt sich bei hin- 35
reichend klar definierten unterschiedlichen Reichweiten
einwandfrei verarbeiten.

In der F i g. 2 ist rein schematisch ein Schnitt entlang
der Linie H-II in der Fig. 1 dargestellt. Es ist die Spiegelfläche, die ihrer Grundstruktur nach vorzugsweise 40
als Hohlspiegel 10 ausgebildet ist, gemäß der Darstellung in der Fig.2 in einzelne Streifenflächen 11a, 12a,
13a und 14a unterteilt Diese Streifenflächen bilden gemeinsam mit den dazwischen angeordneten Verbindungsflächen 17, 18 bzw. 19 eine Sägezahnlinie. Jede 45
Streifenfläche ist in einzelne Teilstreifenflächen unterteilt wie es aus der F i g. 1 ersichtlich ist Wenn die gesamte Spiegelfläche gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes in Streifenflächen unterteilt ist, wie es in der F i g. 2 veranschau- 50
licht ist sind die anhand der F i g. 1 näher erläuterten
Teilfiächen auch als Teüstreifenfiächen bezeichnet

Eine bevorzugte Aufteilung der gesamten Spiegelfläche in Streifenflächen und Teilstreifenflächen ist in der
F i g. 6 dargestellt Aus dieser Darstellung ist ersichtlich, 55
daß die im Bereich der optischen Achse angeordneten
oder zumindest die verhältnismäßig nahe bei der optischen Achse befindlichen Streifenflächen 11,12 und 12'
jeweils in drei Teilstreifenflächen unterteilt sind, während die weiter von der optischen Achse entfernt ange- 60
ordneten Streifenflächen 13 und 13' sowie 14 und 14'
jeweils nur in zwei Teüstreifenfiächen aufgeteilt sind. Es
ist zu bemerken, daß die oben beschriebene und in der
Fig.6 dargestellte Aufteilung der Spiegelfläche hier
nur als bevorzugte Ausführungsform beschrieben wur- 65
de, da auch eine den jeweiligen Erfordernissen angepaßte und unter Umständen andere Aufteilung der Spiegelfläche im Rahmen der Erfindung Hegt

Claims

Patentansprüche:

1. Spiegelanordnung für eine Meldeeinrichtung, insbesondere Hohlspiegel für einen passiven Infrarot-Bewegungsmelder, bei welchem aus einem überwachten Raum einfallende Strahlung von einer ir. mehrere Teilflächen unterteilten Spiegelfläche auf ein Fühlerelement reflektiert und nach einer Signalaufbereitung zur Darstellung vorgebbarer physikalischer Größen des überwachten Raumes verwendet wird, und bei welchem wenigstens zwei Teilflächen des Spiegels mit unterschiedlichen Krümmungen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung der Teüflächen (11a, Ub, Uc) gegenüber der optischen Achse (15) jeweils derart eingestellt ist, daß von allen Teüflächen die zur optischen Achse (15) parallelen Einfallstrahlen praktisch in einen einzigen Punkt (16) konzentriert werden.

2. Spiegelanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine weiter entfernt von der optischen Achse (15) des Spiegels (10) angeordnete Teilfläche (Ub, YIb, 13b, 14ty jeweils weniger stark gekrümmt ist als eine näher an der optischen Achse (15) befindliche Teilfläche (Ha, 12a, 13a, 14a/.

3. Spiegelanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilflächen (Wb, Wc) als konzentrisch in bezug auf die optische Achse angeordnete Ringflächen ausgebildet sind.

4. Spiegelanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Teüflächen (Ha, Ub, Uc) unmittelbar benachbart zueinander angeordnet sind, wobei die senkrecht auf einer zwischen zwei benachbarten Teilbereichen gebildeten Grenzlinie stehenden Flächen-Tangenten einen stumpfen Winkel miteinander bilden.

5. Spiegelanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Teüflächen jeweils durch einen Zwischenraum voneinander getrennt sind.

6. Spiegelanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegelfläche in eine Reihe von Streifenflächen (11, 12, 13, 14) unterteilt ist und daß jede Streifenfläche in einzelne Teilstreifenflächen (Ha, Ub, Wc; 12a, 12Z>, 12c; ... 14a, Kö^unterteüt ist.

7. Spiegelanordnung nach dem Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Teilstreifenflächen (z. B. 12a, 12/j, 12c; 14a, Ub) unterschiedliche Krümmungen aufweisen.

8. Spiegelanordnung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifenflächen (11, 12, 13, 14) in bezug auf den überwachten Raum vertikal angeordnet sind.

9. Spiegelanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß etwa fünf bis zehn Streifenflächen (11,12,13,14) vorgesehen sind.

10. Spiegelanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sieben Streifenflächen (11,12,12', 13,13', 14,14') vorgesehen sind.

11. Spiegelanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß auf weiter von der optischen Achse (15) entfernten Streifenflächen (13, 14) eine kleinere Anzahl von Teilstreifenflächen (13a, 136; 14a, Hb) vorgesehen sind als auf näher an der optischen Achse (15) angeordneten Streifenflächen (11,12).

12. Spiegelanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifenflächen (11,12,13,14) mit dazwischen angeordneten Verbindungsflächen (17, 18, IS») im Querschnitt eine Sägezahnlinie (F i g. 2) bilden.

13. Spiegelanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung der einzelnen Streifenflächen (11, 12, 13, 14) gegenüber der optischen Achse (15) jeweils derart eingestellt ist, daß von allen Streifenflächen (11,12, 13, !4) die zur optischen Achse (15) parallelen Einfallsstrahlen praktisch in einen einzigen Punkt (16) konzentriert werden.

14. Spiegelanordnung nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen benachbarten Zahnflankenflächen, nämlich einer Streifenfläche (11,12,13,14) und einer Verbindungsfläche (17, 18, 19), jeweils ein spitzer Winkel gebildet ist

15. Spiegelanordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen benachbarten, als Reflektionsflächen dienenden Zahnflankenflächen jeweils Verbindungsflächen (17, 18,19) vorgesehen sind, die parallel zu der optischen Achse (15) gerichtet sind.

16. Spiegelanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegelfläche in eine Reihe von zueinander parallelen cder im wesentlichen parallelen Streifenflächen (11, 12,13,14) unterteilt ist.