DE10345696A1 - Optical sensor e.g. for reproduction of radiation sensor, for illustrating radiation from several ranges, has subspace positioned on radiation-sensitive range of sensor having several distinguishable sweep ranges - Google Patents

Abstract

The optical sensor has a subspace positioned on radiation- sensitive range (20) of a sensor having several distinguishable sweep ranges. The subspace in each case has a radiation-sensitive range of the sensor as a vertex a first opening angle in a first level (x-z) and a second opening angle in a second level. Both opening angles are more than 90 degrees. The sweep ranges illustrate the radiation from all ranges of the subspace on a surface : An independent claim is included for a sensor.

Description

Die Erfindung betrifft eine Optik zum Abbilden von Strahlung und einen Sensor gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche. Eine solche Optik und ein solcher Sensor sind aus der DE 3235250 bekannt. Insbesondere betrifft die Erfindung die Optik, die für einen Bewegungsmelder bzw. zur Raumüberwachung eingesetzten Sensor verwendet werden kann.The invention relates to an optical system for imaging radiation and a sensor according to the preambles of the independent claims. Such optics and such a sensor are from the DE 3235250 known. In particular, the invention relates to the optics, which can be used for a motion sensor or for room surveillance sensor used.

7 zeigt eine Facettenoptik, wie sie aus der DE 3235250 bekannt ist. Die am Rande der Optik liegenden fokussierenden Elemente sind als Segmente einer Linse oder einer Fresnellinse oder eines Spiegels ausgebildet. Die Gestaltung ist so, dass ein Raumwinkel von mehr als 120 °, insbesondere 180 °, erfasst werden soll. Nachteil dieser Optik ist es jedoch, dass sie den Raum lediglich in einer Dimension bzw. einer Ebene erfasst. In der erfassten Ebene mag durchaus ein Gesichtsfeld von 180 ° erfasst werden und wegen realer technischer Gegebenheiten wird der überwachte Bereich auch in einer Richtung senkrecht zur systematisch überwachten Ebene eine gewisse Ausdehnung haben. Systematisch gesehen ist es aber nicht vorgesehen, den Raum auch in einer Ebene senkrecht zur schon angesprochenen Ebene weitwinklig zu überwachen. Wenn dies gewünscht ist, muss ein zweiter, ähnlich aufgebauter Bewegungsmelder verwendet werden, dessen Gesichtsfeld gegen dasjenige des ersten Bewegungsmelders verschoben ist. Gegebenenfalls können dann drei oder mehrere Bewegungsmelder notwendig werden. 7 shows a faceted look, as seen from the DE 3235250 is known. The focusing elements lying on the edge of the optics are formed as segments of a lens or a Fresnel lens or a mirror. The design is such that a solid angle of more than 120 °, in particular 180 °, to be detected. Disadvantage of this optics, however, is that it captures the space only in one dimension or one level. In the detected plane, a field of view of 180 ° may well be detected and, due to real technical conditions, the monitored area will also have a certain extent in a direction perpendicular to the systematically monitored plane. From a systematic point of view, however, it is not intended to monitor the room in a plane perpendicular to the already mentioned plane at a wide angle. If desired, a second, similarly constructed motion detector must be used whose field of view is shifted from that of the first motion detector. If necessary, then three or more motion detectors may be necessary.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Optik zum Abbilden von Strahlung anzugeben, die es mit einem einzigen Sensor ermöglicht, einen sich in mehrere Raumrichtungen erstreckenden Teilraum zu überwachen.task the invention is to provide an optics for imaging radiation, which allows it with a single sensor, one in several spatial directions to supervise extending subspace.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Abhängige Patentansprüche sind auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung gerichtet.These The object is achieved with the features of the independent claims. Dependent claims are to preferred embodiments directed the invention.

Eine Optik zum Abbilden von Strahlung aus mehreren Bereichen eines Teilraums auf den Ort des strahlungsempfindlichen Bereichs eines Sensors hat mehrere unterscheidbare Ablenkbereiche, von denen jeder jeweils für sich Strahlung aus einem Bereich des Teilraums auf den Ort des strahlungsempfindlichen Bereichs des Sensors abbildet. Der Teilraum hat jeweils mit dem Ort des strahlungsempfindlichen Bereichs des Sensors als Scheitel einen ersten Öffnungswinkel in einer ersten Ebene und einen zweiten Öffnungswinkel in einer zweiten Ebene, die beide größer als 90 ° sind. Die Ablenkbereiche sind so ausgebildet, dass sie die Strahlung aus allen Bereichen des Teilraums auf eine Fläche bzw. einen Ort abbilden, wo der strahlungsempfindliche Bereich des Sensors liegen kann.A Optics for imaging radiation from several areas of a subspace on the location of the radiation-sensitive area of a sensor has several distinguishable deflection ranges, each of which individually radiation from an area of the subspace to the location of the radiation sensitive Area of the sensor maps. The subspace has each with the Location of the radiation-sensitive area of the sensor as a vertex a first opening angle in a first plane and a second opening angle in a second Level, both larger than 90 ° are. The deflection regions are designed to emit the radiation depict all areas of the subspace on a surface or a location, where the radiation-sensitive area of the sensor can lie.

Ein Sensor weist die eben beschriebene Optik auf sowie einen strahlungsempfindlichen Bereich, auf den die Optik die Strahlung aus den unterschiedlichen Bereichen leitet und insbesondere focussiert.One Sensor has the just described optics and a radiation-sensitive Area on which the optics radiate from the different Areas and in particular focussiert.

Der Sensor kann als Bewegungsmelder oder Raumüberwachungssensor dienen. Er kann beispielsweise unter der Decke eines Raums montiert sein und dann wegen seines weiten Gesichtsfelds den Raum in beiden horizontalen Dimensionen überwachen.Of the Sensor can serve as a motion detector or room monitoring sensor. He For example, it can be mounted under the ceiling of a room and then because of his wide field of vision the space in both horizontal Monitor dimensions.

Nachfolgend werden Bezug nehmend auf die Zeichnungen einzelne Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, es zeigen:following With reference to the drawings, individual embodiments of the invention described, show:

1 eine erste Ausführungsform der Optik bzw. des optischen Systems, 1 a first embodiment of the optical system or of the optical system,

2 einen Schnitt durch die perspektivische Ansicht der 1, 2 a section through the perspective view of 1 .

3 und 4 schematische Skizzen zur Verdeutlichung der Dimensionierungsangaben, 3 and 4 schematic sketches to clarify the dimensions,

5 mögliche Aufbauten des strahlungsempfindlichen Bereichs, 5 possible structures of the radiation-sensitive area,

6 eine Projektion unterschiedlicher Raumbereiche auf eine Ebene und 6 a projection of different spatial areas on a plane and

7 eine schematische Darstellung der vorbekannten Facettenoptik aus der DE 3235250 . 7 a schematic representation of the prior art facet optics from the DE 3235250 ,

1 zeigt perspektivisch die Optik zum Abbilden von Strahlung. Sie ist ein optisches System, das mehrere Komponenten aufweisen kann. Sie kann mehrere Linsen und/oder Linsensegmente und/oder Fresnellinsensegmente und/oder Fresnelspiegelsegmente aufweisen. 1 shows in perspective the optics for imaging radiation. It is an optical system that can have multiple components. It may comprise a plurality of lenses and / or lens segments and / or Fresnellinsensegmente and / or Fresnel mirror segments.

Die Optik eignet sich zur Überwachung eines Teilraums, den man durch die in den 3 und 4 angegebenen Größen charakterisieren kann. In den 3 und 4 ist jeweils im Zentrum des x-y-z-Koordinatensystems der Ort 30 der strahlungsempfindlichen Fläche angegeben, also des Bereichs, der nach Maßgabe der einfallenden Strahlung ein elektrisches Signal erzeugen kann. Ausgehend von ihm wird ein Teilraum überwacht, der in der x-z-Ebene einen Öffnungswinkel α und in der y-z-Ebene einen Öffnungswinkel β hat, die beide größer 90 ° sind. Vorzugsweise wird ein Teilraum in Form eines Konus 40 überwacht, dessen Spitzenwinkel σ mindestens 100 ° beträgt, vorzugsweise mindestens 140 °, weiter vorzugsweise mindestens 160 °. Die Optik kann sogar so gestaltet sein, dass eine vollständige Hemisphäre überwacht wird, was einem Spitzenwinkel σ von 180 °C entspricht. Die Spitzen- bzw. Öffnungswinkel können durch die Umkreise bzw. Tangenten an die am weitesten außen liegenden, signalerzeugenden Raumfacetten definiert sein.The optics is suitable for monitoring a subspace, which can be through the in the 3 and 4 can characterize specified sizes. In the 3 and 4 is the place in the center of the xyz coordinate system 30 indicated the radiation-sensitive area, ie the area which can generate an electrical signal in accordance with the incident radiation. On the basis of this, a subspace is monitored which has an opening angle α in the xz plane and an opening angle β in the yz plane, both of which are greater than 90 °. In front Preferably, a subspace is in the form of a cone 40 monitored, the apex angle σ is at least 100 °, preferably at least 140 °, more preferably at least 160 °. The optics can even be designed to monitor a complete hemisphere, which corresponds to a point angle σ of 180 ° C. The peak or opening angles can be defined by the circles or tangents to the outermost, signal-generating spatial facets.

Die Winkelhalbierende 31 der genannten Winkel α, β und σ (die in den Darstellungen der 3 und 4 mit der z-Achse zusammenfällt), ist vorzugsweise im Wesentlichen parallel zum Lot auf die Fläche 30 des strahlungsempfindlichen Bereichs. "Im Wesentlichen" bedeutet hier eine Abweichung von weniger als 10 °, vorzugsweise weniger als 5 °.The bisector 31 said angles α, β and σ (which in the representations of 3 and 4 coincident with the z axis) is preferably substantially parallel to the solder on the surface 30 of the radiation sensitive area. "Substantially" here means a deviation of less than 10 °, preferably less than 5 °.

Bei der Raumüberwachung kommt es nicht auf die zusammenhängende oder vollständige oder gar unverzerrte Abbildung des zu überwachenden Bereichs auf ein wie auch immer geartetes Sensorelement an. Vielmehr wird in der Regel die vom Hintergrund deutlich unterscheidbare Infrarotstrahlung einer Person ausgewertet, indem hinreichend viele Bereiche des zu überwachenden Teilraums auf ein Sensorelement abgebildet werden. Es reicht, wenn es ausreichend wahrscheinlich ist, dass eine Person einen der abgebildeten Bereiche des zu überwachenden Teilraums betritt, um so ein qualitatives Signal zu erzeugen.at the room surveillance it does not depend on the coherent one or complete or even undistorted image of the area to be monitored on a whatever type of sensor element. Rather, in the Usually the infrared radiation which can be clearly distinguished from the background evaluated by a sufficient number of areas of the monitored Subspace are mapped to a sensor element. It's enough when it is sufficiently likely that a person is one of those pictured Areas of the monitored Subspace enters, so as to produce a qualitative signal.

In bestimmten Ausführungsformen ist es weiterhin wünschenswert, "langsame" Störquellen von der Detektion auszuschließen. Ein Beispiel hierfür wäre ein sich im Verlauf von drei Minuten erwärmender Heizkörper, der kein Signal auslösen soll, während eine Person, die im Verlauf weniger Sekunden den überwachten Teilraum betritt, ein Signal auslösen soll. Dies kann unabhängig von der verwendeten Optik dadurch geschehen, dass Sensorelemente verwendet werden, die ein Signal nach Maßgabe der von ihnen erfassten Strahlungsänderung erzeugen, nicht nach Maßgabe der erfassten Strahlungsmenge. Dann erzeugt eine langsame Änderung ein kleines Signal, das durch Schwellenwertentscheidung letztlich unterdrückt werden kann, während eine schnelle Änderung eine hohe Signalamplitude erzeugt, die als Nutzsignal verwendet werden kann. Das Ziel kann auch durch Bildung der Ableitung eines die Temperatur charakterisierenden Signals erreicht werden.In certain embodiments It is also desirable to have "slow" sources of interference from to exclude the detection. An example of this would be a in the course of three minutes warming radiator, the do not trigger a signal should, while a person who supervised that in just a few seconds Subspace enters, to trigger a signal. This can be independent of The optics used are done by using sensor elements be a signal according to specification the radiation change they detect does not produce proviso the amount of radiation detected. Then create a slow change a small signal by threshold decision ultimately repressed can be while a quick change generates a high signal amplitude, which is used as a useful signal can be. The goal can also be achieved by forming the derivative of a the temperature characterizing signal can be achieved.

Weiter wünschenswert ist es, Fehldetektionen auch aufgrund schneller, großflächiger Strahlungsänderungen zu vermeiden. Das Beispiel hierfür ist plötzlicher Sonneneinfall wie bei sich verziehenden Wolken, so dass große Bereiche des zu überwachenden Teilraums plötzlich bestrahlt und damit erwärmt werden. Die Vermeidung solcher Fehldetektionen kann erreicht werden, indem einerseits der überwachte Teilraum in mehrere Bereiche facettiert wird und die Strahlungen aus diesen Bereichen auf unterschiedliche Sensorelemente geleitet werden, die im Gegentakt verschaltet sind. Wenn dann eine Person den Teilraum betritt, ist das von ihr ausgehende Signal vergleichsweise kleinräumig, es betrifft lediglich einen durch die Facettierung gewonnenen Bereich und wird somit auch nur auf eines der Sensorelemente geleitet und erzeugt dadurch ein Signal. Wenn dagegen plötzliche Sonneneinstrahlung großflächig Erwärmung bewirkt, ist es wahrscheinlich, dass diese mehrere der durch Facettierung gewonnenen Bereiche betritt, so dass sie auf Gegentakt-verschaltete Elemente trifft, so dass sich deren Signal gegenseitig auslöscht (Gleichtaktunterdrückung).Further desirable It is, misdetections also due to faster, large-scale radiation changes to avoid. The example of this is sudden Sunshine like clouds, leaving large areas to be monitored Subspace suddenly irradiated and thus heated become. The avoidance of such misdetections can be achieved on the one hand the supervised Subspace is faceted into multiple areas and the radiations passed from these areas to different sensor elements be switched in push-pull. If then a person the Subspace enters, the outgoing signal is comparatively small scale, it only concerns an area obtained by faceting and is thus also directed and generated only on one of the sensor elements thereby a signal. If, however, sudden sunlight large-area heating causes It is likely that these are several of the faceting entered areas, so they push-pull-connected elements so that their signal cancel each other out (common-mode rejection).

Die Optik weist mehrere unterschiedliche Ablenkbereiche 26a, 26b, 26c auf, die zur Führung und Focussierung der Strahlen vom Objekt hin zur strahlungsempfindlichen Fläche dienen. Ein Ablenkbereich 26 kann seinerseits mehrere optische Komponenten aufweisen, beispielsweise reflektierende und focussierende Elemente. Damit wird eine Strahlführung aus einem Bereich eines Teilraums hin zum strahlungsempfindlichen Bereich des Sensors bewirkt. Ein Ablenkbereich kann auch mehrere Spiegelsegmente aufweisen. Die focussierenden Elemente können Linsen oder Spiegel sein. Sie können zylind risch oder sphärisch sein. Mehrere focussierende Elemente, die mehreren Ablenkbereichen entsprechen können, können als eine Baugruppe 11 ausgebildet sein. Beispielsweise können mehrere Linsen 12 kuppelförmig als Spritzgussteil 11 ausgebildet sein. Das Spritzgussteil weist dann Linsenbereiche auf, die entsprechend der gewünschten Brennweite gewölbt sind, und gerade Bereiche, die lediglich der Haltung bzw. Positionierung und Verbindung der Linsen 12 dienen. Die Baugruppe überdeckt dann die Öffnung desjenigen Raumbereichs (aus Sicht der Fläche 30 des strahlungsempfindlichen Bereichs 20 des Sensors), der im Raum als Teilraum überwacht werden soll.The optics has several different deflection ranges 26a . 26b . 26c which serve to guide and focus the rays from the object to the radiation-sensitive surface. A deflection area 26 may in turn comprise a plurality of optical components, for example reflective and focussing elements. This effects a beam guidance from a region of a subspace to the radiation-sensitive region of the sensor. A deflection region may also have a plurality of mirror segments. The focussing elements may be lenses or mirrors. They can be cylindrical or spherical. Multiple focussing elements that may correspond to multiple deflection areas may be considered as one assembly 11 be educated. For example, several lenses 12 dome-shaped as an injection molded part 11 be educated. The injection molded part then has lens areas which are curved in accordance with the desired focal length, and straight areas which merely provide the positioning and connection of the lenses 12 serve. The assembly then covers the opening of that space area (as seen from the surface 30 of the radiation sensitive area 20 of the sensor), which is to be monitored in the room as a subspace.

Auch können mehrere Spiegel bzw. Spiegelfacetten als eine einzige Baugruppe ausgebildet sein, wie dies in 1 beispielsweise bei Bezugsziffer 13 zu sehen ist. Es kann sich hier abermals um ein Spritzgussteil handeln, dessen Oberfläche zuletzt verspiegelt wird.Also, multiple mirrors or mirror facets may be formed as a single assembly as shown in FIG 1 for example, at reference number 13 you can see. It may here again be an injection molded part whose surface is last mirrored.

Ein konkreter Aufbau der Optik kann wie folgt sein: Mehrere Linsen 12, die in unterschiedliche Raumrichtungen gerichtet sind, bewirken eine Focussierung einfallender Strahlung und auch eine Facettierung (Unterteilung) des zu überwachenden Teilraums in einzelne Bereiche. Die Brennweite der Linse 12 ist so gewählt, dass einschließlich aller Strahlumlenkungen durch Spiegel eine Focussierung auf den strahlungsempfindlichen Bereich eines Sensors erfolgt.A concrete design of the optics may be as follows: multiple lenses 12 , which are directed in different spatial directions, cause a focusing of incident radiation and also a faceting (subdivision) of the monitored subspace in individual areas. The focal length of the lens 12 is chosen so that, including all beam deflections by mirrors, a focus on the radiation-sensitive area of a sensor he follows.

Einzelne Linsen 12 können gegebenenfalls so ausgelegt sein, dass sie ihrerseits nicht nur eine Focussierung, sondern auch eine Strahlumlenkung bewirken. Dies kann erreicht werden, indem eine Linse 12 entsprechend einer aus einer herkömmlichen Linse und einem Prisma zusammengesetzten Form geformt ist.Single lenses 12 may optionally be designed so that they in turn cause not only a focus, but also a beam deflection. This can be achieved by using a lens 12 is formed according to a shape composed of a conventional lens and a prism.

Die Optik kann in einer Ausführungsform einen ersten Spiegel 14 und einen zweiten Spiegel 13 aufweisen. Der erste Spiegel ist gegenüber dem Ort 30 des strahlungsempfindlichen Bereichs 20 des Sensors angebracht. Die dem Sensor zugewandte Seite des ersten Spiegels ist verspiegelt. Der erste Spiegel 14 ist vorzugsweise parallel zur Sensorfläche. Er kann seitlich (in 2 in der angedeuteten x-Dimension und der aus der Zeichenebene herausragenden y-Dimension) weiter ausgreifen als die empfindliche Fläche 20 des Sensors selbst. Der zweite Spiegel 13 hat eine spiegelnde Fläche, die derjenigen des ersten Spiegels 14 zugewandt ist. Der zweite Spiegel 13 kann abermals seitlich weiter ausgreifen als der erste Spiegel. Der zweite Spiegel 13 kann so ausgebildet sein, dass er den strahlungsempfindlichen Bereich 20 des Sensors ganz oder teilweise umgibt. Er kann also beispielsweise einstückig mit einem im Wesentlichen mittigen Loch ausgebildet sein, indem die strahlungsempfindliche Fläche des Sensors bzw. das Sensorbauelement als Ganzes zu liegen kommt. Einer der beiden Spiegel oder beide, vorzugsweise der zweite Spiegel 13, können mehrere unterscheidbare Facetten aufweisen, die dann mit jeweils zugehörigen Linsen 12 und (möglicherweise nicht unterscheidbaren) Bereichen des ersten Spiegels 14 jeweils einen Ablenkbereich bilden. Die genannten Spiegelfacetten können plan sein. Auch sie können aber focussierend sein. Gegebenenfalls kann dann auch die Focussierung durch Linsen 12 entfallen.The optic may in one embodiment be a first mirror 14 and a second mirror 13 exhibit. The first mirror is opposite the place 30 of the radiation sensitive area 20 attached to the sensor. The sensor-facing side of the first mirror is mirrored. The first mirror 14 is preferably parallel to the sensor surface. He can side (in 2 in the indicated x-dimension and the protruding from the plane of y-dimension) extend beyond the sensitive surface 20 the sensor itself. The second mirror 13 has a reflective surface, that of the first mirror 14 is facing. The second mirror 13 can again reach out laterally than the first mirror. The second mirror 13 may be configured to be the radiation sensitive region 20 the sensor completely or partially surrounds. Thus, for example, it may be formed in one piece with a substantially central hole, in that the radiation-sensitive surface of the sensor or the sensor component as a whole comes to rest. One of the two mirrors or both, preferably the second mirror 13 , may have several distinguishable facets, which are then associated with respective lenses 12 and (possibly indistinguishable) areas of the first mirror 14 each form a deflection. The mentioned mirror facets can be flat. But they too can be focussing. Optionally, then the focussing by lenses 12 omitted.

Der zweite Spiegel 13 kann in einem Bereich, der sich ausgehend vom Sensorbauelement 25 radial erstreckt (angedeutet durch Richtung r in 2) global konvex, also hohlförmig, ausgebildet sein. Lokal kann er geradlinig begrenzt sein, so wie sich dies durch die schon genannten Facetten ergeben kann. Dementsprechend kann der zweite Spiegel 13 im Bereich, der in 2 mit B angedeutet ist, radial innenliegende Bereiche haben, die mit ihrer spiegelnden Fläche vom Ort des Sensorbauelements 25 weggeneigt sind, und radial außenliegende Bereiche, die mit ihrer spiegelnden Fläche zum Sensorbauelement 25 hingeneigt sind.The second mirror 13 can be in a range extending from the sensor component 25 extends radially (indicated by direction r in 2 ) Globally convex, so hollow, be formed. Locally, it can be limited in a straight line, as this may be due to the already mentioned facets. Accordingly, the second mirror 13 in the area that is in 2 is indicated with B, have radially inner regions, with their reflective surface from the location of the sensor device 25 are inclined away, and radially outer regions, with their reflective surface to the sensor device 25 are inclined.

Der zweite Spiegel 13 kann ein Spritzgussteil sein, dessen eine Oberfläche nachträglich mit einem Spiegelüberzug versehen wurde, gleiches gilt für den ersten Spiegel 14, der ein planer Spiegel sein kann, dessen Spiegelfläche parallel zur Fläche des strahlungsempfindlichen Bereichs des Sensorbauelements 25 ist.The second mirror 13 may be an injection molded part, whose surface was subsequently provided with a mirror coating, the same applies to the first mirror 14 which may be a plane mirror whose mirror surface is parallel to the surface of the radiation-sensitive region of the sensor device 25 is.

Allgemein können erster Spiegel 14 und/oder zweiter Spiegel 13 und/oder Bauteile 11 global drehsymmetrisch sein. Beispielsweise können sich Formgebungen alle 45 ° oder alle 60 ° in Umfangsrichtung gesehen wiederholen.Generally, first mirror 14 and / or second mirror 13 and / or components 11 be globally rotationally symmetric. For example, shapes can repeat every 45 ° or every 60 ° in the circumferential direction.

Betrachtet man die Ebenen, in denen die Strahlen, die von den Ablenkbereichen geführt werden, liegen, so gibt es davon mehrere, die nicht parallel sind. 2 zeigt im Schnitt der Optik auch eine der Strahlführungsebenen. Schematisch gezeigt sind Strahlen 29a, 29b und 29c, die jeweils von Ablenkbereichen 26a, 26b und 26c geführt werden, von denen jeder, wie schon gesagt, eine Linse 12, einen ers ten Spiegel 14 und einen zweiten Spiegel 13 (bzw. eine Facette davon) aufweist. Die Ebenen der geführten Strahlen können ihrerseits wieder rotationssymmetrisch liegen. Sie können im Wesentlichen das Lot auf die Fläche des strahlungsempfindlichen Bereichs des Sensorbauelements 25 als gemeinsame Gerade (Schnittgerade) oder auch die Drehachse der Optik als ideal gesehene gemeinsame Gerade haben.If one considers the planes in which the rays which are guided by the deflection regions lie, there are several of them which are not parallel. 2 shows in the section of the optics also one of the beam guidance levels. Schematically shown are rays 29a . 29b and 29c , each of deflection areas 26a . 26b and 26c each of which, as I said, a lens 12 , a first mirror 14 and a second mirror 13 (or a facet thereof). The planes of the guided rays can in turn be rotationally symmetrical. They can essentially apply the solder to the surface of the radiation-sensitive region of the sensor component 25 as a common straight line (cutting line) or the axis of rotation of the optics have seen as ideal common line.

Die Linsen 12 im Bauteil 11 können längs mehrerer Ringe 12d, 12e und 12f angeordnet sein. Es können auch die Facetten eines Spiegels, insbesondere diejenigen des zweiten Spiegels 13, längs mehrerer Ringe 13d, 13e und 13f angeordnet sein. Die Ringe der Spiegelfacetten können funktional gesehen jeweils Ringen der Linsenanordnung zugeordnet sein. Wie 2 schematisch zeigt, können dabei Linsen auf innenliegenden Ringen 12e Spiegelfacetten auf außenliegenden Ringen 13c funktional in einem Ablenkbereich zugeordnet sein, und umgekehrt.The lenses 12 in the component 11 can along several rings 12d . 12e and 12f be arranged. It can also be the facets of a mirror, especially those of the second mirror 13 , along several rings 13d . 13e and 13f be arranged. The rings of the mirror facets may be functionally associated with rings of the lens arrangement, respectively. As 2 shows schematically, while lenses on internal rings 12e Mirror facets on outer rings 13c be assigned functionally in a deflection area, and vice versa.

Die Dimensionierung ist insgesamt so, dass Strahlung unter einem Winkel von maximal 60 °, vorzugsweise maximal 45 ° gegen die Flächensenkrechte auf die Fläche des strahlungsempfindlichen Bereichs geneigt auf letztere einfällt. Dies gilt auch für Strahlung aus den Randbereichen des Blickfelds der Optik, siehe Strahl 29a in 2. Dies kann insbesondere durch die zweifache Strahlumlenkung mittels der genannten Spiegel erreicht werden.Overall, the dimensioning is such that radiation at an angle of at most 60 °, preferably at most 45 ° to the surface perpendicular to the surface of the radiation-sensitive region inclined to the latter occurs. This also applies to radiation from the peripheral areas of the field of view of the optics, see beam 29a in 2 , This can be achieved in particular by the double beam deflection by means of said mirror.

5 zeigt verschiedene Ausführungsformen des strahlungsempfindlichen Bereichs des Sensors. Den einfachsten Aufbau zeigt 5a, 50 zeigt qualitativ ein Sensorelement, das den strahlungsempfindlichen Bereich 20 bildet. Es hat eine gewisse flächige Ausdehnung und erzeugt an seinen Klemmen ein polaritätsbehaftetes Signal, beispielsweise eine Spannung. Die Ausdehnung des empfindlichen Bereichs 20 und somit des Sensorelements 50 selbst kann durchaus einige Millimeter in beiden Flächendimensionen betragen. Sie kann jedenfalls größer als die Ausdehnung des focussierten Strahls in der Sensorfläche sein. 5 shows various embodiments of the radiation-sensitive region of the sensor. The simplest structure shows 5a . 50 shows qualitatively a sensor element, which is the radiation-sensitive area 20 forms. It has a certain areal extent and generates at its terminals a polarity signal, for example a voltage. The extent of the sensitive area 20 and thus the sensor element 50 itself can be quite a few millimeters in both surface dimensions. It can be bigger than the extent of the focused beam in the sensor surface.

5B zeigt eine weitere Ausführungsform, hier sind zwei – ggf. kleinere – Sensorelemente 51, 52 im Gegentakt verschaltet. Spannungserzeugende Sensorelemente sind dabei beispielsweise so verschaltet, dass sie seriell und in ihrer Polarität gegeneinander geschaltet sind. Das bewirkt, dass dann, wenn Signale auf beide Segmente treffen, sich deren Effekt gegenseitig auslöscht, was die eingangs erwähnte Gleichtaktunterdrückung bei großflächiger Strahlung bewirkt. Um dem Sensorelement insoweit keine Vorzugsrichtung zu verleihen, kann entsprechend dem global drehsymmetrischen Aufbau der Optik die strahlungsempfindliche Fläche ihrerseits drehsymmetrisch in Gegentakt-verschaltete Elemente unterteilt sein, beispielsweise in einer Teilung von 90 ° (siehe 5c oder 5d), 60° oder auch 45 °. Gegebenenfalls kann auch noch eine radiale Teilung vorgesehen sein, wie dies in 5d angedeutet ist. Die jeweils individuell vorgesehenen Sensorelemente 51 und 52 werden bei spannungserzeugenden Sensorelementen seriell und in ihrer Polarität gegeneinander geschaltet. 5B shows a further embodiment, here are two - possibly smaller - sensor elements 51 . 52 connected in push-pull. Voltage-generating sensor elements are, for example, connected so that they are connected in series and in their polarity against each other. This causes that when signals hit both segments, their effect is mutually canceled, which causes the above-mentioned common mode rejection in large-scale radiation. In order to give the sensor element so far no preferred direction, according to the globally rotationally symmetrical structure of the optics, the radiation-sensitive surface in turn be rotationally symmetric divided into push-pull interconnected elements, for example, in a pitch of 90 ° (see 5c or 5d ), 60 ° or even 45 °. Optionally, even a radial pitch may be provided, as in 5d is indicated. The individually provided sensor elements 51 and 52 are connected in series with voltage-generating sensor elements and in their polarity against each other.

Das eine oder die mehreren Sensorelemente können in sich im Wesentlichen eben sein bzw. auf einer ebenen oder nur kaum gewölbten Ebene angebracht sein. Die Flächensenkrechten auf ggf. mehrere vorgesehene Sensorelemente können um weniger als 30°, vorgesehene Sensorelemente können um weniger als 30°, vorzugsweise weniger als 15° voneinander abweichen.The one or more sensor elements may be substantially internal be even or on a flat or only slightly curved plane to be appropriate. The surface verticals If necessary, several sensor elements provided may be provided by less than 30 ° Sensor elements can less than 30 °, preferably less than 15 ° from each other differ.

Zum Zwecke der Erläuterung zeigt 6 noch die Abbildung der überwachten Raumbereiche, projiziert auf die Zeichnungsebene. Z bezeichnet den Zenit, während die gestrichelte Linie 40 die Projektion der gedachten Grenze des überwachten Konus-Raumes in die Zeichnungsebene bezeichnet (4), während 63 und 64 die Projektion von tangierenden Begrenzungslinien von ggf. nach 3 definierten Teilräumen zeigen. Mit 61 sind diejenigen "Inseln" bzw. Facetten (entsprechend Raumbereichen) bezeichnet, von denen Ausstrahlung über die Optik auf die strahlungsempfindliche Fläche des Sensors geführt wird und dort ein Signal hervorruft. Es zeigt sich, dass der überwachte Teilraum nicht vollständig auf den strahlungsempfindlichen Bereich des Sensors abgebildet wird, aber doch so weitgehend, dass es praktisch ausgeschlossen ist, dass eine anwesende Person nicht detektiert wird.For the purpose of explanation shows 6 the image of the supervised room areas, projected on the drawing plane. Z denotes the zenith, while the dashed line 40 designates the projection of the imaginary boundary of the monitored cone space into the plane of the drawing ( 4 ), while 63 and 64 the projection of tangent boundary lines from possibly to 3 show defined subspaces. With 61 those "islands" or facets (corresponding to spatial areas) are designated by which radiation is guided via the optics onto the radiation-sensitive surface of the sensor and causes a signal there. It turns out that the monitored subspace is not completely imaged onto the radiation-sensitive area of the sensor, but yet so largely that it is virtually impossible for a person present to be not detected.

Das Sensorbauelement 25 selbst kann neben dem bzw. den Sensorelementen (strahlungsempfindlichen Bereichen) Signalauswertungskomponenten enthalten. Die Gleichtaktunterdrückung kann dann beispielsweise auch durch separates Aufnehmen, jedoch gemeinsames Auswerten von Signalen von den einzelnen Sensorelementen erfolgen. Auch kann eine Digitalisierung vorgesehen sein. In 2 ist die Signalverarbeitung bei Bezugsziffer 22 angeordnet. 23 ist das Gehäuse, 21 symbolisiert die Signalanschlüsse, 20 den eigentlich strahlungsempfindlichen Bereich, der der einfallenden Strahlung ausgesetzt ist und demgegenüber der erste Spiegel 14 angeordnet ist. Das Sensorbauelement 25 kann in einem Standardgehäuse untergebraucht sein, beispielsweise einem TO-S-Gehäuse. Der Gesamtdurchmesser der Optik kann kleiner 7 cm sein, vorzugsweise kleiner 5 cm.The sensor component 25 itself may contain signal evaluation components in addition to the sensor element or elements (radiation-sensitive areas). The common-mode rejection can then also take place, for example, by recording separately, but jointly evaluating signals from the individual sensor elements. Also, a digitization can be provided. In 2 is the signal processing at reference numeral 22 arranged. 23 is the case, 21 symbolizes the signal connections, 20 the actual radiation-sensitive area, which is exposed to the incident radiation and in contrast the first mirror 14 is arranged. The sensor component 25 can be used in a standard housing, such as a TO-S housing. The total diameter of the optics may be less than 7 cm, preferably less than 5 cm.

Claims (28)

Optik zum Abbilden von Strahlung (29a, b, c) aus mehreren Bereichen (61a, b, c) eines Teilraums (60) auf den Ort (30) des strahlungsempfindlichen Bereichs (20) eines Sensors (25), mit mehreren unterscheidbaren Ablenkbereichen (26a, b, c), von denen jeder jeweils für sich Strahlung aus einem Bereich des Teilraums auf den Ort des strahlungsempfindlichen Bereichs des Sensors abbildet, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilraum jeweils mit dem Ort (30) des strahlungsempfindlichen Bereichs des Sensors als Scheitel einen ersten Öffnungswinkel (α) in einer ersten Ebene (x-z) und einen zweiten Öffnungswinkel (β) in einer zweiten Ebene (y-z) hat, wobei beide Öffnungswinkel (α, β) größer als 90° sind, und die Ablenkbereiche so ausgebildet sind, dass sie die Strahlung aus allen Bereichen des Teilraums auf eine Fläche (30) abbilden, in der der strahlungsempfindliche Bereich des Sensors liegen kann.Optics for imaging radiation ( 29a , b, c) from several areas ( 61a , b, c) of a subspace ( 60 ) on the place ( 30 ) of the radiation-sensitive area ( 20 ) of a sensor ( 25 ), with several distinguishable deflection areas ( 26a , b, c), each of which individually maps radiation from a region of the subspace to the location of the radiation-sensitive region of the sensor, characterized in that the subspace in each case coincides with the location ( 30 ) of the radiation-sensitive region of the sensor has as vertex a first opening angle (α) in a first plane (xz) and a second opening angle (β) in a second plane (yz), both opening angles (α, β) being greater than 90 ° , and the deflecting regions are configured such that they radiate the radiation from all regions of the subspace onto a surface ( 30 ), in which the radiation-sensitive region of the sensor can lie. Optik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ablenkbereich ein Segment einer Fresnellinse oder eines Fresnelspiegels aufweist.Optic according to claim 1, characterized in that a deflection region a segment of a Fresnel lens or a Fresnel mirror. Optik nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ablenkbereich ein oder mehrere Spiegelsegmente (13) aufweist.Optics according to claim 1 or 2, characterized in that a deflection region comprises one or more mirror segments ( 13 ) having. Optik nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ablenkbereich eine sphärische oder zylindrische Linse (12) aufweist.Optics according to Claim 3, characterized in that a deflection region is a spherical or cylindrical lens ( 12 ) having. Optik nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren Linsen (12) der mehreren Ablenkbereiche (26) als eine Baugruppe (11) ausgebildet sind, die die Öffnung (41) eines gedachten Konus (40) überdeckt, der den Teilraum begrenzt.Optic according to claim 4, characterized in that the plurality of lenses ( 12 ) of the plurality of deflection regions ( 26 ) as an assembly ( 11 ) are formed, which the opening ( 41 ) of an imaginary cone ( 40 ), which limits the subspace. Optik nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 5, gekennzeichnet durch einen ersten Spiegel (14) gegenüber dem Ort des strahlungsempfindlichen Bereichs des Sensors, dessen dem Ort des strahlungsempfindlichen Bereichs des Sensors zugewandte Seite verspiegelt ist, und einen zweiten Spiegel (13) mit einer der spiegelnden Fläche des ersten Spiegels zugewandten spiegelnden Fläche.Optic according to one or more of claims 3 to 5, characterized by a first mirror ( 14 ) with respect to the location of the radiation-sensitive region of the sensor, whose side facing the location of the radiation-sensitive region of the sensor is mirrored, and a second mirror ( 13 ) with a reflective surface facing the mirror surface of the first mirror. Optik nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Spiegel und/oder der zweite Spiegel mehrere unterscheidbare Facetten (13a, b, c) aufweisen.Optic according to Claim 6, characterized in that the first mirror and / or the second mirror have a plurality of distinguishable facets ( 13a , b, c). Optik nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Spiegel (13) den Ort des strahlungsempfindlichen Bereichs des Sensors ganz oder bereichsweise umgibt.Optic according to claim 6 or 7, characterized in that the second mirror ( 13 ) surrounds the location of the radiation-sensitive area of the sensor wholly or partially. Optik nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß Spiegelfacetten plan sind.Optics according to claim 7 or 8, characterized that mirror facets are plan. Optik nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß Spiegelfacetten fokussierend sind.Optics according to claim 7, 8 or 9, characterized that mirror facets are focused. Optik nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Spiegel sich seitlich weiter erstreckt als der erste Spiegel.Optic according to one or more of claims 7 to 10, characterized in that the second mirror extends laterally further than the first mirror. Optik nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Spiegel längs eines Schnitts vom Ort der strahlungsempfindlichen Fläche des Sensors radial nach außen eine global konkave Form hat, lokal aber plan oder unterschiedlich fokussierend sein kann.Optic according to one or more of claims 7 to 11, characterized in that the second mirror along a section from the location of the radiation sensitive surface of Sensors radially outward has a globally concave form, local but plan or different can be focused. Optik nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Baugruppe (11) ein einstückiges Gußteil ist, das strahlungsdurchlässige Linsenbereiche (12) aufweist und Verbindungsbereiche zwischen den Linsenbereichen.Optics according to claim 5, characterized in that the assembly ( 11 ) is a one-piece casting, the radiation-transmissive lens areas ( 12 ) and connecting areas between the lens areas. Optik nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Gussteil global drehsymmetrisch ist.Optics according to claim 13, characterized that this Casting is globally rotationally symmetric. Optik nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Linsenbereiche (12) längs mehrerer Ringe (12d, e, f) angeordnet sind.Optic according to claim 14, characterized in that the lens areas ( 12 ) along several rings ( 12d , e, f) are arranged. Optik nach Anspruch 15, dass jedem Ring (12d, e, f) von Linsenbereichen (12) ein Ring (13d, e, f) von Spiegelfacetten (13a, b, c) zugeordnet ist.Optic according to claim 15, that each ring ( 12d , e, f) of lens areas ( 12 ) a ring ( 13d , e, f) of mirror facets ( 13a , b, c). Optik nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Spiegel und der zweite Spiegel global drehsymmetrisch sind.Optic according to one or more of claims 6 to 16, characterized in that the first mirror and the second mirror are globally rotationally symmetric. Optik nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkungsbereiche Strahlungen aus Bereichen des Teilraums abbilden, die in unterschiedlichen, nicht parallelen Ebenen durch den Ort des strahlungsempfindlichen Bereichs des Sensors liegen.Optics according to one or more of the preceding claims, characterized characterized in that the deflection areas Reflect radiations from areas of the subspace that are in different, non-parallel planes through the location of the radiation-sensitive Area of the sensor lie. Optik nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkbereiche so ausgestaltet sind, dass Strahlung unter einem Winkel von max. 60°, vorzugsweise max. 50° gegen die Flächensenkrechte auf die Fläche des strahlungsempfindlichen Bereichs geneigt auf letztere einfällt.Optics according to one or more of the preceding claims, characterized characterized in that the deflection areas are designed so that radiation at an angle of max. 60 °, preferably Max. 50 ° against the surface perpendiculars on the surface of the radiation-sensitive region inclined incident on the latter. Optik nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilraum größer als ein Konus (40) ist, dessen Spitze (42) am Ort (30) des strahlungsempfindlichen Bereichs des Sensors liegt und der einen Spitzenwinkel (☐) von mindestens 100°, vorzugsweise mindestens 120°, weiter vorzugsweise mindestens 140° hat.Optic according to one or more of the preceding claims, characterized in that the subspace is larger than a cone ( 40 ) whose tip ( 42 ) locally ( 30 ) of the radiation-sensitive region of the sensor and which has a point angle (□) of at least 100 °, preferably at least 120 °, more preferably at least 140 °. Optik nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelhalbierenden (31) in etwa parallel zum Lot auf die Fläche des strahlungsempfindlichen Bereichs des Sensors sind.Optic according to one or more of the preceding claims, characterized in that the bisectors ( 31 ) are approximately parallel to the solder on the surface of the radiation-sensitive region of the sensor. Optik nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlung Infrarotstrahlung ist.Optics according to one or more of the preceding claims, characterized characterized in that the radiation Infrared radiation is. Sensor (10, 20) mit einem strahlungsempfindlichen Bereich (20) und einer Optik (10) nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche.Sensor ( 10 . 20 ) with a radiation-sensitive area ( 20 ) and an optic ( 10 ) according to one or more of the preceding claims. Sensor nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der strahlungsempfindliche Bereich (20) zumindest zwei Sensorelemente (51, 52) aufweist, die im Gegentakt verschaltet sind.Sensor according to Claim 23, characterized in that the radiation-sensitive region ( 20 ) at least two sensor elements ( 51 . 52 ), which are connected in push-pull. Sensor nach Anspruch 23 oder 24, gekennzeichnet durch ein Sensormodul (25), das in einem Gehäuse (23) den strahlungsempfindlichen Bereich (20) und signalverarbeitende Komponenten (22) aufweist.Sensor according to claim 23 or 24, characterized by a sensor module ( 25 ) housed in a housing ( 23 ) the radiation-sensitive area ( 20 ) and signal processing components ( 22 ) having. Sensor nach einem oder mehreren der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß der strahlungsempfindliche Beeich ein Thermopile, ein pyroelektrisches Element oder ein Bolometer als Sensorelement (51, 52) aufweist.Sensor according to one or more of Claims 23 to 25, characterized in that the radiation-sensitive area is a thermopile, a pyroelectric element or a bolometer as the sensor element ( 51 . 52 ) having. Sensor nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Temperaturreferenzelement zur Messung der Temperatur eines Sensorelements aufweist.Sensor according to claim 26, characterized that he a temperature reference element for measuring the temperature of a sensor element having. Sensor nach einem oder mehreren der Ansprüche 23 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Bewegungsmelder oder ein Raumüberwachungssensor ist.Sensor according to one or more of claims 23 to 27, characterized in that it is a Motion detector or a room monitoring sensor is.