發(fā)菲涅爾透鏡技術(shù)

發(fā)菲涅爾透鏡技術(shù)概述

傳統(tǒng)關(guān)于菲涅爾透鏡介紹

最早在1800年使用于導(dǎo)航燈塔，后延用至今，現(xiàn)多采用聚乙烯塑料注塑成型工藝。菲涅爾透鏡可以極大的降低成本。典型的例子就是PIR(被動(dòng)紅外線探測(cè)器)。PIR廣泛的用在警報(bào)器上。如果你拿一個(gè)看看，你會(huì)發(fā)現(xiàn)在每個(gè)PIR上都有個(gè)塑料的小帽子。這就是菲涅爾透鏡。小帽子的內(nèi)部都刻上了齒紋。這種菲涅爾透鏡可以將入射光的頻率峰值限制到10微米左右(人體紅外線輻射的峰值)。成本相當(dāng)?shù)牡汀?聚乙烯菲涅爾透鏡因加工成形方便，價(jià)格低廉，被廣泛應(yīng)用于探測(cè)距離在30米以內(nèi)的探測(cè)器中。

現(xiàn)在的菲涅爾透鏡，對(duì)焦屏都是磨砂毛玻璃，其優(yōu)點(diǎn)是明亮和亮度均勻。對(duì)焦不準(zhǔn)時(shí)，在對(duì)焦屏上的成像是不清晰的。為了配合更精確地對(duì)焦，一般在對(duì)焦屏中央裝有裂像和微棱環(huán)裝置。當(dāng)對(duì)焦不準(zhǔn)時(shí)，被攝體在對(duì)焦屏中央的像是分裂成兩個(gè)圖像，當(dāng)兩個(gè)分裂的圖像合二為一時(shí)，表明對(duì)焦準(zhǔn)確了。

市場(chǎng)上大多數(shù)菲涅爾透鏡可分三種顏色:一種聚乙烯材料原色，成半透明或透明，透光率好，人體散發(fā)出的紅外光線穿透力強(qiáng)，不易被損失，其熱釋傳感器接受的信號(hào)強(qiáng)。但它抗白光的能力差，易引起誤報(bào)。二種白色，不透明。作用是可抗白光的穿透，防止誤報(bào)。但缺點(diǎn)是人體紅外線穿透鏡片時(shí)會(huì)損失一部分的紅外光線，熱釋傳感器接受的信號(hào)弱，易引起紅外探測(cè)器漏報(bào)的現(xiàn)象。(探測(cè)遠(yuǎn)距離的時(shí)候這現(xiàn)象更嚴(yán)重)三種是市場(chǎng)上采用的比較少的，可根據(jù)產(chǎn)品的顏色自行配色。黑色用的多點(diǎn)，作用防強(qiáng)光干擾。

豪恩自主研發(fā)的菲涅爾透鏡

豪恩自主研發(fā)設(shè)計(jì)的菲涅爾透鏡具有精度高、探測(cè)距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強(qiáng)、能量損失少等特點(diǎn)，顛覆了傳統(tǒng)菲涅爾透鏡的特性，從產(chǎn)品性能到穩(wěn)定性、精度性都有了革命性的提升。

菲涅爾鏡片一般設(shè)計(jì)在(0.65-1.5mm)厚度，表面加工成一圈圈由小到大，向外由淺至深的同心圓，從剖面看似鋸齒。每個(gè)鋸齒的頂圓弧線為同一大小的圓弧組成。也可以設(shè)計(jì)成鋸齒左右對(duì)稱成豎列排列，此類設(shè)計(jì)一般用作在幕簾式被動(dòng)紅外探測(cè)器，其探測(cè)的角度小。用圓形狀菲涅爾透鏡切割成一小片一小片形狀有規(guī)律排列而組成的多層多視區(qū)菲涅爾透鏡，視區(qū)越多探測(cè)的角度大(如只采用一個(gè)熱釋紅外傳感器探測(cè)的角度不會(huì)超過180度)，水平方向的視區(qū)越多其探測(cè)水平方向的區(qū)域角度就越小，越精準(zhǔn)，探測(cè)的盲區(qū)越少。同原理如垂直方向的層分的越多探測(cè)的距離階段越多(一般一片廣角式菲涅爾透鏡設(shè)計(jì)可探測(cè)遠(yuǎn)距離、中距離、近距離，設(shè)計(jì)時(shí)一般最多設(shè)計(jì)為4-5層)。實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中不過這還得配合熱釋紅外探頭放置的位置，位置的不同其探測(cè)的距離也就不一樣，這可根據(jù)客戶的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。由于鏡片受到紅外探頭視場(chǎng)角度的制約，垂直和水平感應(yīng)角度有限，鏡片面積也有限。市場(chǎng)上菲涅爾透鏡多種多樣，從外觀分類有:長(zhǎng)條形、方形、圓形，從功能分類有:廣角式，幕簾式。

菲涅爾透鏡在被動(dòng)紅外探測(cè)中的應(yīng)用

菲涅爾透鏡在整個(gè)被動(dòng)紅外探測(cè)器中所起的作用是，當(dāng)有人進(jìn)入探測(cè)的范圍，菲涅爾透鏡將人體釋放的紅外光透過鏡片被聚集在遠(yuǎn)距離A區(qū)或中距離B區(qū)或近距離C區(qū)的的同一焦點(diǎn)(此焦點(diǎn)就是整片透鏡的設(shè)計(jì)焦點(diǎn)，從焦點(diǎn)到鏡片的距離稱之為焦距)。這焦點(diǎn)的位置就是熱釋傳感器接受的面區(qū)，紅外光正好被熱釋傳感器接收，熱釋傳感器將光信號(hào)變成電信號(hào)送入電子電路驅(qū)動(dòng)負(fù)載工作?，F(xiàn)市場(chǎng)上的多層菲涅爾透鏡其每層的焦距都是不一樣的，因?yàn)樗綔y(cè)的距離不同，設(shè)計(jì)的時(shí)候可根據(jù)用戶的要求自行調(diào)整，實(shí)際又可以稱為多焦距菲涅爾透鏡。

菲涅爾透鏡聚集的優(yōu)點(diǎn)其體積小，經(jīng)濟(jì)適用，已在安防領(lǐng)域占據(jù)了市場(chǎng)的主要份額。除了用菲涅爾透鏡設(shè)計(jì)紅外探測(cè)器的光學(xué)系統(tǒng)外，根據(jù)市場(chǎng)不同的使用區(qū)域和使用的要求拋物面反射鏡也是常用技術(shù)。聚集的優(yōu)點(diǎn)有的方面使菲涅爾透鏡無法達(dá)到的，使用拋物面反射鏡構(gòu)成的光學(xué)系統(tǒng)，其具有鏡體熱能吸收少，散射損失小，效率高，成像精度較高，探測(cè)距離遠(yuǎn)等優(yōu)異的特性，適合長(zhǎng)距離大范圍的被動(dòng)紅外探測(cè)器使用。

顧名思義，拋物面反射鏡在光學(xué)系統(tǒng)中起著反射的作用，其工作的原理是外界輻射的光線通過反射鏡反射聚焦到一點(diǎn),此焦點(diǎn)的位置正好是熱釋傳感器感應(yīng)的表面, 紅外光被熱釋傳感器接收，熱釋傳感器將光信號(hào)變成電信號(hào)送入電子電路驅(qū)動(dòng)負(fù)載工作。

反射罩可用在不同要求探測(cè)器上，如從功能上分類,可分為廣角式反射罩和幕簾式反射罩,此兩種都可以相互用在吸頂和壁掛式紅外探測(cè)器上。并可設(shè)計(jì)成多層多視區(qū)，探測(cè)遠(yuǎn)、中、近距離，遠(yuǎn)距離可以達(dá)到30米。探測(cè)的角度可設(shè)計(jì)(0-120)度，(參看以下附圖)。這角度的大小需根據(jù)視區(qū)分布的多少來設(shè)定。一般一個(gè)反射罩上最多可設(shè)定到9個(gè)，可設(shè)計(jì)3-5層，如設(shè)定的太多，其每個(gè)探測(cè)區(qū)跟臨近的探測(cè)區(qū)角度就小。對(duì)探測(cè)的效果起不了作用，相反靈敏度提高，易引起探測(cè)器產(chǎn)生誤報(bào)的現(xiàn)象，在設(shè)計(jì)過程中要特別注意。