JPH0527105A - 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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- JPH0527105A JPH0527105A JP18500791A JP18500791A JPH0527105A JP H0527105 A JPH0527105 A JP H0527105A JP 18500791 A JP18500791 A JP 18500791A JP 18500791 A JP18500791 A JP 18500791A JP H0527105 A JPH0527105 A JP H0527105A
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- lens
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- -1 Polyethylene Polymers 0.000 description 1
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Landscapes
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 小型で集光効率に優れるとともに検知領域を
広くとることができる。 【構成】 複数のレンズが組合わされた多分割レンズで
あって、斜め入射光を集光点Ｆ0 に集めるレンズの焦点
距離ｆを、レンズ面から集光点までの距離ｆ0 よりも像
面湾曲の分だけ長いものとする。
広くとることができる。 【構成】 複数のレンズが組合わされた多分割レンズで
あって、斜め入射光を集光点Ｆ0 に集めるレンズの焦点
距離ｆを、レンズ面から集光点までの距離ｆ0 よりも像
面湾曲の分だけ長いものとする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】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。
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。
【０００２】
【従来の技術】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
を備える複数のレンズを組み合わせることになる。この
時、各レンズとして、その焦点位置が一致するようにし
た場合には、集光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、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、集光レンズ全
体の曲率を大きくとることができるようにしている。一
例を図５に示す。各レンズ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。
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
を備える複数のレンズを組み合わせることになる。この
時、各レンズとして、その焦点位置が一致するようにし
た場合には、集光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、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、集光レンズ全
体の曲率を大きくとることができるようにしている。一
例を図５に示す。各レンズ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。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】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、レンズがもつ収差（特に像面湾曲収差）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、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い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われることになる。
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、レンズがもつ収差（特に像面湾曲収差）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、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い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われることになる。
【０００４】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
優れるとともに検知領域を広くとることができる赤外線
式検知装置用集光レンズを提供するにある。
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
優れるとともに検知領域を広くとることができる赤外線
式検知装置用集光レンズを提供するにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】しかして本発明は、複数
のレンズが組合わされた多分割レンズであって、斜め入
射光を集光点に集めるレンズの焦点距離が、レンズ面か
ら集光点までの距離よりも像面湾曲の分だけ長いものと
されていることに特徴を有している。本発明によれば、
必要とする方向にレンズが向いていなくとも、像面湾曲
収差の影響を受けることがない効率のよい集光を行うこ
とができる。
のレンズが組合わされた多分割レンズであって、斜め入
射光を集光点に集めるレンズの焦点距離が、レンズ面か
ら集光点までの距離よりも像面湾曲の分だけ長いものと
されていることに特徴を有している。本発明によれば、
必要とする方向にレンズが向いていなくとも、像面湾曲
収差の影響を受けることがない効率のよい集光を行うこ
とができる。
【０００６】
【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、この集光レンズは、図２に示すように、複数の環
状列となるように複数のフレネルタイプのレンズ１を平
面上で組み合わせたフラット型多分割レンズとして形成
されている。図中３は集光点に配設された赤外線検知素
子である。
ると、この集光レンズは、図２に示すように、複数の環
状列となるように複数のフレネルタイプのレンズ１を平
面上で組み合わせたフラット型多分割レンズとして形成
されている。図中３は集光点に配設された赤外線検知素
子である。
【０００７】ここで、各レンズ１は、そのレンズ面から
集光点に配された赤外線検知素子３までの距離よりも長
い焦点距離を有するものが使用されており、また内側に
環状に配設されたレンズ１群よりも外側に環状に配設さ
れたレンズ１群の方が長い焦点距離を有するものとなっ
ている。すなわち、各レンズ１は図１に示すように、斜
め入射光を集光点Ｆ0 に集めることになっているわけで
あるが、レンズ面Ｐから集光点Ｆ0 までの距離ｆ0 と一
致する焦点距離をもつものとするのではなく、レンズ１
がもつ像面湾曲の分を考慮した分だけ長い焦点距離ｆを
もつものを使用しているものである。
集光点に配された赤外線検知素子３までの距離よりも長
い焦点距離を有するものが使用されており、また内側に
環状に配設されたレンズ１群よりも外側に環状に配設さ
れたレンズ１群の方が長い焦点距離を有するものとなっ
ている。すなわち、各レンズ１は図１に示すように、斜
め入射光を集光点Ｆ0 に集めることになっているわけで
あるが、レンズ面Ｐから集光点Ｆ0 までの距離ｆ0 と一
致する焦点距離をもつものとするのではなく、レンズ１
がもつ像面湾曲の分を考慮した分だけ長い焦点距離ｆを
もつものを使用しているものである。
【０００８】今、レンズ１の焦点距離をｆ，屈折率をｎ
とすると、像面の曲率半径ρは ρ＝ｎｆ で示される。図中Ｑは曲率半径ρの中心点である。レン
ズ１中心から集光点Ｆ0 までの距離ｒは ｒ＝ｆ0 ／ｃｏｓθ また、像面曲率中心Ｑからレンズ１中心までの距離Ｌは Ｌ＝ρ−ｒ であるから、三角形ＱＯＦ0 により、 ρ2 ＝ｒ2 ＋Ｌ2 −２ｒｌｃｏｓθ0 （ただしθ0 ＝π−θ） となり、レンズ１の屈折率ｎと、レンズ平面Ｐから集光
点Ｆ0 までの距離ｆ0 、入射角θを与えることにより、
レンズ１の焦点距離ｆは一意に決定され、ｆ＞ｆ 0 とな
り、入射角θが大きくなるほど焦点距離ｆを大きくする
必要がある。そして図２に示したものは、入射角θがα
1 ，α2 であるレンズ１を組み合わせることで構成して
いるわけである。
とすると、像面の曲率半径ρは ρ＝ｎｆ で示される。図中Ｑは曲率半径ρの中心点である。レン
ズ１中心から集光点Ｆ0 までの距離ｒは ｒ＝ｆ0 ／ｃｏｓθ また、像面曲率中心Ｑからレンズ１中心までの距離Ｌは Ｌ＝ρ−ｒ であるから、三角形ＱＯＦ0 により、 ρ2 ＝ｒ2 ＋Ｌ2 −２ｒｌｃｏｓθ0 （ただしθ0 ＝π−θ） となり、レンズ１の屈折率ｎと、レンズ平面Ｐから集光
点Ｆ0 までの距離ｆ0 、入射角θを与えることにより、
レンズ１の焦点距離ｆは一意に決定され、ｆ＞ｆ 0 とな
り、入射角θが大きくなるほど焦点距離ｆを大きくする
必要がある。そして図２に示したものは、入射角θがα
1 ，α2 であるレンズ１を組み合わせることで構成して
いるわけである。
【０００９】たとえば、レンズ１の屈折率ｎ＝１．５
３、距離ｆ0 が１４．５ｍｍ、入射角θ＝４０°である
場合、焦点距離ｆ＝１７．４４ｍｍとすれば、像面湾曲
収差のない集光を集光点Ｆ0 に対して行うことができ
る。レンズ１として、図示例では第１面が平面である平
凸レンズであるものを示しているが、第２面が平面であ
る平凸レンズや両凸レンズであってもよいのはもちろん
である。また非球面化することで球面収差やコマ収差を
低減したものであってもよい。
３、距離ｆ0 が１４．５ｍｍ、入射角θ＝４０°である
場合、焦点距離ｆ＝１７．４４ｍｍとすれば、像面湾曲
収差のない集光を集光点Ｆ0 に対して行うことができ
る。レンズ１として、図示例では第１面が平面である平
凸レンズであるものを示しているが、第２面が平面であ
る平凸レンズや両凸レンズであってもよいのはもちろん
である。また非球面化することで球面収差やコマ収差を
低減したものであってもよい。
【００１０】なお、各集光レンズ１はフレネルレンズと
して形成することが好ましい。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。ま
た、ここではフラット型となるように組み合わせた多分
割レンズで示したが、円筒形や他の形状に組み合わせた
ものであってもよいのはもちろんである。
して形成することが好ましい。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。ま
た、ここではフラット型となるように組み合わせた多分
割レンズで示したが、円筒形や他の形状に組み合わせた
ものであってもよいのはもちろんである。
【００１１】赤外線検知素子３として、図３に示すよう
に、検知エレメント３０を４つ備えたものを用いた場
合、上記の多分割レンズと各検知エレメント３０とによ
って形成される検知ビームＢは、ある距離を置いたとこ
ろで、図４に示す配置となる。
に、検知エレメント３０を４つ備えたものを用いた場
合、上記の多分割レンズと各検知エレメント３０とによ
って形成される検知ビームＢは、ある距離を置いたとこ
ろで、図４に示す配置となる。
【００１２】
【発明の効果】以上のように本発明においては、斜め入
射光を集光点に集めるレンズの焦点距離が、レンズ面か
ら集光点までの距離よりも像面湾曲の分だけ長いものと
されているために、必要とする方向にレンズが向いてい
なくとも、像面湾曲収差の影響を受けることがない効率
のよい集光を行うことができるものであり、そしてこの
ようなレンズが組み合わされていることから、小型で集
光効率に優れるとともに検知領域を広くとることができ
るものである。
射光を集光点に集めるレンズの焦点距離が、レンズ面か
ら集光点までの距離よりも像面湾曲の分だけ長いものと
されているために、必要とする方向にレンズが向いてい
なくとも、像面湾曲収差の影響を受けることがない効率
のよい集光を行うことができるものであり、そしてこの
ようなレンズが組み合わされていることから、小型で集
光効率に優れるとともに検知領域を広くとることができ
るものである。
【図１】レンズの説明図である。
【図２】一実施例を示すもので、(a) は正面図、(b) は
側面図である。
側面図である。
【図３】赤外線検知素子の正面図である。
【図４】検知ビームの配置を示す説明図である。
【図５】従来例の斜視図である。
１ レンズ Ｆ0 集光点 ｆ 焦点距離
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 複数のレンズが組合わされた多分割レン
ズであって、斜め入射光を集光点に集めるレンズの焦点
距離が、レンズ面から集光点までの距離よりも像面湾曲
の分だけ長いものとされ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 |
|---|---|---|---|
| JP18500791A JPH0527105A (ja) | 1991-07-25 | 1991-07-25 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP18500791A JPH0527105A (ja) | 1991-07-25 | 1991-07-25 | 赤外線式検知装置用集光レンズ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0527105A true JPH0527105A (ja) | 1993-02-05 |
Family
ID=16163147
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18500791A Withdrawn JPH0527105A (ja) | 1991-07-25 | 1991-07-25 | 赤外線式検知装置用集光レンズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0527105A (ja) |
-
1991
- 1991-07-25 JP JP18500791A patent/JPH0527105A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19981008 |