JPH03186802A - 赤外線式検知装置用集光レンズ - Google Patents
赤外線式検知装置用集光レンズInfo
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- JPH03186802A JPH03186802A JP1326373A JP32637389A JPH03186802A JP H03186802 A JPH03186802 A JP H03186802A JP 1326373 A JP1326373 A JP 1326373A JP 32637389 A JP32637389 A JP 32637389A JP H03186802 A JPH03186802 A JP H03186802A
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- Japan
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- plane
- condenser lens
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- lens
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 16
- 230000004075 alteration Effects 0.000 abstract description 10
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
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- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
本発明は赤外線式検知装置、殊に所定検知領域から発せ
られる赤外線を受光検出することによって人体の有無を
検知する受動型検知装置における集光レンズに関するも
のである。
られる赤外線を受光検出することによって人体の有無を
検知する受動型検知装置における集光レンズに関するも
のである。
赤外線式検知装置では、一般に集光レンズの焦点面全面
に赤外線検知素子を配置するのではなく、集光レンズの
焦点位置に赤外線検知素子を配設することから、赤外線
検知素子によって検出される赤外線は集光レンズの光軸
と平行に入射するものだけであり、光軸に対して角度を
もった斜め入射光は焦点位置に集光しないために、検知
領域を広げるには、異なる方向に光軸を備える複数の集
光レンズを組み合わせることになる。この時、各集光レ
ンズとして、その焦点位置が一致するようにした場合に
は、レンズ全体が半球状となり、曲率が小さくなって製
作が困難となることから、通常、集光レンズにある方向
から斜め入射した光線が赤外線検知素子が配された位置
に焦点を結ぶようにすることで、レンズ全体の曲率を大
きくとることができるようにしている。−例を第７図に
示す。 各集光レンズ１はフレネルレンズとして形成されて、こ
れらが組み合わされている。
に赤外線検知素子を配置するのではなく、集光レンズの
焦点位置に赤外線検知素子を配設することから、赤外線
検知素子によって検出される赤外線は集光レンズの光軸
と平行に入射するものだけであり、光軸に対して角度を
もった斜め入射光は焦点位置に集光しないために、検知
領域を広げるには、異なる方向に光軸を備える複数の集
光レンズを組み合わせることになる。この時、各集光レ
ンズとして、その焦点位置が一致するようにした場合に
は、レンズ全体が半球状となり、曲率が小さくなって製
作が困難となることから、通常、集光レンズにある方向
から斜め入射した光線が赤外線検知素子が配された位置
に焦点を結ぶようにすることで、レンズ全体の曲率を大
きくとることができるようにしている。−例を第７図に
示す。 各集光レンズ１はフレネルレンズとして形成されて、こ
れらが組み合わされている。
ところが、上述のように光軸に対して角度をもった斜め
入射光を利用する場合には、集光レンズがもつ収差によ
る「ぼけ」の問題点がつきまとう。 これはフレネルレンズを用いた場合には、特に顕著とな
ってしまうものであり、そして「ぼけ」によって検知ビ
ームが所定の大きさ以上に広がった場合、赤外線検出素
子に入射する赤外線量が低下するために、感度の低下を
招くほか、耐環境性及び耐外乱性の向上のために赤外線
検知素子として２個のエレメントによる差動出力を用り
）るツイン素子が使用されている場合には、２個のエレ
メントにより生じる２検知ビームに重なり合う部分で出
力が打ち消し合ってしまうために、感度の低下が更に顕
著にあられれることになる。 この点を嫌って集光用光学系として放物面ミラーを組み
合わせた多分割ミラーを用いたものがあるが、この場合
、「ぼけ」による影響は小さく、また反射率が通常９０
％以上であるために効率良く集光することができるもの
の、光学系が大きくなってしまうという問題を有してい
る。 本発明はこのような点に鑑み為されたものであり、その
目的とするところは小型で集光効率に優れた赤外線式検
知装置用集光レンズを提供するにある。
入射光を利用する場合には、集光レンズがもつ収差によ
る「ぼけ」の問題点がつきまとう。 これはフレネルレンズを用いた場合には、特に顕著とな
ってしまうものであり、そして「ぼけ」によって検知ビ
ームが所定の大きさ以上に広がった場合、赤外線検出素
子に入射する赤外線量が低下するために、感度の低下を
招くほか、耐環境性及び耐外乱性の向上のために赤外線
検知素子として２個のエレメントによる差動出力を用り
）るツイン素子が使用されている場合には、２個のエレ
メントにより生じる２検知ビームに重なり合う部分で出
力が打ち消し合ってしまうために、感度の低下が更に顕
著にあられれることになる。 この点を嫌って集光用光学系として放物面ミラーを組み
合わせた多分割ミラーを用いたものがあるが、この場合
、「ぼけ」による影響は小さく、また反射率が通常９０
％以上であるために効率良く集光することができるもの
の、光学系が大きくなってしまうという問題を有してい
る。 本発明はこのような点に鑑み為されたものであり、その
目的とするところは小型で集光効率に優れた赤外線式検
知装置用集光レンズを提供するにある。
しかして本発明は、第一面が平面、第二面が双曲面が組
み合わされたフレネル面であり、第二面のフレネル面の
各双曲面が共有する回転軸が第一面の平面に対して斜交
していることに特徴を有している。 ［作用］ 本発明によれば、フレネル面の各双曲面が共有する回転
軸と平面とがなす角度に応じて、焦点に無収差で集光す
る平行光と平面の法線方向との間に角度を持たせること
ができるために、必要とする方向にレンズを向けなくと
も、この方向からの赤外線の集光を効率よく行うことが
できる。 すなわち、第６図は第一面が平面１０、第二面が双曲面
２０として形成されているとともに、双曲面２０の回転
軸Ｃが第一面の平面１０の法線Ｈ方向と一致している通
常の無収差単レンズであり、光軸（この場合、双曲面の
回転軸及び平面の法線と一致）と平行な入射光は無収差
で焦点Ｆに集光される。このような双曲面２０を有する
集光レンズ１において、第５図に示すように、第一面の
平面１０の法線Ｈと第二面の双曲面２０の回転軸Ｃとが
角度θをなすように第一面の平面１０を傾けると、回転
軸Ｃに対しである角度δで入射して集光レンズ１内で双
曲面の回転軸Ｃと平行となる光線が焦点Ｆに無収差で集
光することになる。尚、ここにおける角度δは、集光レ
ンズ１の屈折率をＮとする時、スネルの法則 ｓｉｎ （θ＋δ） ＝Ｎｓ ｉ ｎθを満足する角度
である。 第１図は第一面の平面１０を基準に考えた場合を示して
おり、第一面の平面１０の法線Ｈに対して角度（θ＋δ
）で入射する平行光が無収差で焦点Ｆに集光する。 角度θを大きくすれば、焦点Ｆに無収差で集光する平行
光が第一面の平面１０の法線Ｈとなす角度（θ＋δ〉も
大きくなるものであり、そしである検知領域を設定する
にあたり、第一面の平面１０をその検知領域に向けなく
とも、検知領域から出る赤外線を集光レンズ１は無収差
で焦点Ｆ位置に置かれる赤外線検知素子に集光させるこ
とができるものであり、この双曲面２０側をフレネル面
とすることによって、薄型で大面積の集光レンズ１を得
ることができる。 ［実施例］ 以下本発明を図示の実施例に基づいて詳述すると、第２
図は本発明の基本となる集光レンズ１の実施例を示して
おり、第一面の平面１０の法線Ｈと、第二面の双曲面２
０の回転軸Ｃとがなす角度θが２４．８４２°、屈折率
が１．５３、焦点距離を１４．５ｚｚ、最大肉厚０．８
ｚｚの集光レンズ１を示している。この場合、焦点Ｆに
無収差で集光する平行光が第一面の平面１０の法線Ｈと
なす角度は４０’となる。 そして、このような集光レンズ１の双曲面２０側をフレ
ネル面としたものを第３図に示す。ここでは第二面の双
曲面２０を中央部の第１輪体２１とこれを取り囲む第２
輪体２２、第２輪体２２を更に取り囲む第３輪体２３か
らなるものとするとともに、各輪体２１，２２．２３に
おける回転軸一 が同じで且つ回転軸との交点における曲率半径が少しず
つ異なっている各双曲面を、夫々最大肉厚が０．８ｘｚ
、最小肉厚が０．３ｉｎ＋となるようにして、第一面の
平面１０の法線Ｈ方向に重ね合わせている。このために
、各輪体２１，２２．２３は楕円形となっている。 この種のレンズ素材として一般に用いられるポリエチレ
ンは、安価で加工性が良いものの、厚みが増えると吸収
のために透過率が低くなるので、集光レンズ１の厚みを
できるだけ薄くする必要があるが、フレネルレンズとす
ることで、レンズ面積を小さくすることなく、薄型化を
図ることができるわけである。 第４図は、第一面の平面１０の法線Ｈと、焦点Ｆに無収
差で集光する平行光線とのなす角度がαである４つのフ
レネルタイプの集光レンズ１を環状に並べるとともに、
これらの外周に上記角度がα２（α２〉α、）である８
つのフレネルタイプの集光レンズ１を環状に並べてフラ
ット型多分割レンズを構成した場合を示している。尚、
各集光レンズ１の焦点Ｆが同一位置であり且つこの位置
に赤外線検知素子３を配していることはもちろんである
。
み合わされたフレネル面であり、第二面のフレネル面の
各双曲面が共有する回転軸が第一面の平面に対して斜交
していることに特徴を有している。 ［作用］ 本発明によれば、フレネル面の各双曲面が共有する回転
軸と平面とがなす角度に応じて、焦点に無収差で集光す
る平行光と平面の法線方向との間に角度を持たせること
ができるために、必要とする方向にレンズを向けなくと
も、この方向からの赤外線の集光を効率よく行うことが
できる。 すなわち、第６図は第一面が平面１０、第二面が双曲面
２０として形成されているとともに、双曲面２０の回転
軸Ｃが第一面の平面１０の法線Ｈ方向と一致している通
常の無収差単レンズであり、光軸（この場合、双曲面の
回転軸及び平面の法線と一致）と平行な入射光は無収差
で焦点Ｆに集光される。このような双曲面２０を有する
集光レンズ１において、第５図に示すように、第一面の
平面１０の法線Ｈと第二面の双曲面２０の回転軸Ｃとが
角度θをなすように第一面の平面１０を傾けると、回転
軸Ｃに対しである角度δで入射して集光レンズ１内で双
曲面の回転軸Ｃと平行となる光線が焦点Ｆに無収差で集
光することになる。尚、ここにおける角度δは、集光レ
ンズ１の屈折率をＮとする時、スネルの法則 ｓｉｎ （θ＋δ） ＝Ｎｓ ｉ ｎθを満足する角度
である。 第１図は第一面の平面１０を基準に考えた場合を示して
おり、第一面の平面１０の法線Ｈに対して角度（θ＋δ
）で入射する平行光が無収差で焦点Ｆに集光する。 角度θを大きくすれば、焦点Ｆに無収差で集光する平行
光が第一面の平面１０の法線Ｈとなす角度（θ＋δ〉も
大きくなるものであり、そしである検知領域を設定する
にあたり、第一面の平面１０をその検知領域に向けなく
とも、検知領域から出る赤外線を集光レンズ１は無収差
で焦点Ｆ位置に置かれる赤外線検知素子に集光させるこ
とができるものであり、この双曲面２０側をフレネル面
とすることによって、薄型で大面積の集光レンズ１を得
ることができる。 ［実施例］ 以下本発明を図示の実施例に基づいて詳述すると、第２
図は本発明の基本となる集光レンズ１の実施例を示して
おり、第一面の平面１０の法線Ｈと、第二面の双曲面２
０の回転軸Ｃとがなす角度θが２４．８４２°、屈折率
が１．５３、焦点距離を１４．５ｚｚ、最大肉厚０．８
ｚｚの集光レンズ１を示している。この場合、焦点Ｆに
無収差で集光する平行光が第一面の平面１０の法線Ｈと
なす角度は４０’となる。 そして、このような集光レンズ１の双曲面２０側をフレ
ネル面としたものを第３図に示す。ここでは第二面の双
曲面２０を中央部の第１輪体２１とこれを取り囲む第２
輪体２２、第２輪体２２を更に取り囲む第３輪体２３か
らなるものとするとともに、各輪体２１，２２．２３に
おける回転軸一 が同じで且つ回転軸との交点における曲率半径が少しず
つ異なっている各双曲面を、夫々最大肉厚が０．８ｘｚ
、最小肉厚が０．３ｉｎ＋となるようにして、第一面の
平面１０の法線Ｈ方向に重ね合わせている。このために
、各輪体２１，２２．２３は楕円形となっている。 この種のレンズ素材として一般に用いられるポリエチレ
ンは、安価で加工性が良いものの、厚みが増えると吸収
のために透過率が低くなるので、集光レンズ１の厚みを
できるだけ薄くする必要があるが、フレネルレンズとす
ることで、レンズ面積を小さくすることなく、薄型化を
図ることができるわけである。 第４図は、第一面の平面１０の法線Ｈと、焦点Ｆに無収
差で集光する平行光線とのなす角度がαである４つのフ
レネルタイプの集光レンズ１を環状に並べるとともに、
これらの外周に上記角度がα２（α２〉α、）である８
つのフレネルタイプの集光レンズ１を環状に並べてフラ
ット型多分割レンズを構成した場合を示している。尚、
各集光レンズ１の焦点Ｆが同一位置であり且つこの位置
に赤外線検知素子３を配していることはもちろんである
。
以上のように本発明においては、双曲面の回転軸と平面
とがなす角度に応じて、焦点に無収差で集光する平行光
と平面の法線方向との間に角度を持たせることができる
ために、必要とする方向にレンズを向けなくとも、この
方向からの赤外線の集光を効率よく行うことができるも
のであり、そして双曲面側をフレネル面としているため
に、小型且つ薄型で大面積のものを得ることができ、集
光効率に優れたものとすることができる。
とがなす角度に応じて、焦点に無収差で集光する平行光
と平面の法線方向との間に角度を持たせることができる
ために、必要とする方向にレンズを向けなくとも、この
方向からの赤外線の集光を効率よく行うことができるも
のであり、そして双曲面側をフレネル面としているため
に、小型且つ薄型で大面積のものを得ることができ、集
光効率に優れたものとすることができる。
第１図及び第２図は本発明に係る集光レンズの基本形の
断面図、第３図（ａ）（ｂ）は本発明一実施例の正面図
と断面図、第４図（ａ） （ｂ）は多分割レンズとした
場合の正面図と側面図、第５図は本発明を説明する断面
図、第６図は通常の双曲面レンズの断面図、第７図は従
来例の斜視図であって、１は集光レンズ、 １０は平面、 ２０は双曲面、 Ｈは平 面の法線、 Ｃは双曲面の回転軸を示す。
断面図、第３図（ａ）（ｂ）は本発明一実施例の正面図
と断面図、第４図（ａ） （ｂ）は多分割レンズとした
場合の正面図と側面図、第５図は本発明を説明する断面
図、第６図は通常の双曲面レンズの断面図、第７図は従
来例の斜視図であって、１は集光レンズ、 １０は平面、 ２０は双曲面、 Ｈは平 面の法線、 Ｃは双曲面の回転軸を示す。
Claims (1)
- （１）第一面が平面、第二面が双曲面が組み合わされた
フレネル面であり、第二面のフレネル面の各双曲面が共
有する回転軸が第一面の平面に対して斜交していること
を特徴とする赤外線式検知装置用集光レンズ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1326373A JPH0736041B2 (ja) | 1989-12-15 | 1989-12-15 | 赤外線式検知装置用集光レンズ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1326373A JPH0736041B2 (ja) | 1989-12-15 | 1989-12-15 | 赤外線式検知装置用集光レンズ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03186802A true JPH03186802A (ja) | 1991-08-14 |
| JPH0736041B2 JPH0736041B2 (ja) | 1995-04-19 |
Family
ID=18187077
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1326373A Expired - Lifetime JPH0736041B2 (ja) | 1989-12-15 | 1989-12-15 | 赤外線式検知装置用集光レンズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0736041B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012086665A1 (ja) * | 2010-12-21 | 2012-06-28 | パナソニック株式会社 | 光学式検知装置およびそれを用いた機器 |
| JP2012185470A (ja) * | 2010-09-27 | 2012-09-27 | Panasonic Corp | フレネルレンズ |
| JP2012194553A (ja) * | 2011-03-01 | 2012-10-11 | Panasonic Corp | 集光レンズおよび多分割レンズ |
| JP2013200367A (ja) * | 2012-03-23 | 2013-10-03 | Panasonic Corp | フレネルレンズおよび光学検出器 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6281615A (ja) * | 1985-10-07 | 1987-04-15 | Oki Electric Ind Co Ltd | 光結合用レンズ |
| JPS62100723A (ja) * | 1985-10-28 | 1987-05-11 | Tokyo Denshi Kogyo Kk | 管内検査用テレビカメラ装置 |
| JPS62134603A (ja) * | 1985-12-06 | 1987-06-17 | Omron Tateisi Electronics Co | 光電スイツチ |
-
1989
- 1989-12-15 JP JP1326373A patent/JPH0736041B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6281615A (ja) * | 1985-10-07 | 1987-04-15 | Oki Electric Ind Co Ltd | 光結合用レンズ |
| JPS62100723A (ja) * | 1985-10-28 | 1987-05-11 | Tokyo Denshi Kogyo Kk | 管内検査用テレビカメラ装置 |
| JPS62134603A (ja) * | 1985-12-06 | 1987-06-17 | Omron Tateisi Electronics Co | 光電スイツチ |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012185470A (ja) * | 2010-09-27 | 2012-09-27 | Panasonic Corp | フレネルレンズ |
| WO2012086665A1 (ja) * | 2010-12-21 | 2012-06-28 | パナソニック株式会社 | 光学式検知装置およびそれを用いた機器 |
| JP2012145562A (ja) * | 2010-12-21 | 2012-08-02 | Panasonic Corp | 光学式検知装置およびそれを用いた機器 |
| CN103026190A (zh) * | 2010-12-21 | 2013-04-03 | 松下电器产业株式会社 | 光学式检测装置及使用该光学式检测装置的设备 |
| US9000378B2 (en) | 2010-12-21 | 2015-04-07 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Optical detection device, and apparatus using same |
| TWI480598B (zh) * | 2010-12-21 | 2015-04-11 | Panasonic Corp | 光學式偵測裝置及使用其之機器設備 |
| JP2012194553A (ja) * | 2011-03-01 | 2012-10-11 | Panasonic Corp | 集光レンズおよび多分割レンズ |
| JP2013200367A (ja) * | 2012-03-23 | 2013-10-03 | Panasonic Corp | フレネルレンズおよび光学検出器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0736041B2 (ja) | 1995-04-19 |
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