ITMI20011024A1 - Lente di fresnel segmentata - Google Patents

Description

Descrizione dell’invenzione avente per titolo:

“LENTE DI FRESNEL SEGMENTATA”

DESCRIZIONE

La presente invenzione ha per oggetto una lente di Fresnel segmentata, da utilizzare come concentratore di radiazioni all’infrarosso su un elemento sensibile alla luce (sensore ottico), particolarmente per l’applicazione in sistemi antiintrusione, o in sistemi di rilevazione presenze in genere.

Come è noto, i dispositivi di rilevazione presenze, o sensori, all’infrarosso comprendono un elemento atto a raccogliere e a concentrare le radiazioni per massimizzare il guadagno di segnale e un sensore elettro-ottico atto a ricevere il segnale di radiazione.

Al sensore è associata un’elettronica atta a rilevare fluttuazioni nel segnale di uscita dal sensore che risultano dalle variazioni nel segnale di radiazione.

Il principio su cui si basano questi sensori passivi all’infrarosso è il seguente.

Poiché le persone e gli oggetti in genere normalmente presentano differenziali di temperatura rispetto all’ambiente circostante, essi emettono livelli di radiazione infrarossa che generalmente differiscono dai livelli di fondo. Conseguentemente, essi producono fluttuazioni nell’intensità di radiazione quando passano attraverso il campo ottico che, opportunamente amplificate, possono essere rilevate dall’elettronica associata al sensore.

Utilizzando detti concentratori di radiazione, differenziali di temperatura inferiori al grado centigrado sono sufficienti a far rilevare la presenza di una persona o di un oggetto in movimento.

Come elementi concentratori di radiazioni vengono usualmente utilizzate lenti di Fresnel o lenti di Fresnel segmentate, cioè costituite da più fasce o settori di lenti di Fresnel, ciascuna delle quali è atta a coprire una determinata zona dell’ambiente da sorvegliare.

US 4 930 864 descrive un sistema di lenti segmentate di Fresnel a cupola, associato ad un sensore per la rilevazione di presenze all’infrarosso.

Il sistema di lenti comprende una pluralità di segmenti di lenti di Fresnel distribuiti sulla superficie di una calotta sferica, ciascuno atto a ricevere la radiazione da una distinta zona centrata intorno a un corrispondente asse ottico e a focalizzarla nella regione focale.

Il Modello di Utilità italiano N. 218696 depositato il 10 agosto 1987 descrive un analogo sensore con lente di Fresnel segmentata, atto ad essere inserito in scatole standardizzate porta frutti da incasso.

EP-0484293 descrive un sensore di presenza all’infrarosso comprendente una lente a calotta con una pluralità di segmenti di lente di Fresnel disposti in tre fasce sovrapposte per far convergere sull’elemento sensibile all’infrarosso rispettivamente la radiazione proveniente dalla parte alta, dalla zona centrale e dalla parte bassa dell’ambiente sorvegliato. Nelle soluzioni note esiste normalmente una corrispondenza visiva tra i settori di lente di Fresnel ricavati sulla calotta plastica e i corrispondenti settori o fasci di raggi che vengono convogliati sull’elemento sensibile da tali settori plastici. Ciò consente una facile identificazione della direzione dei raggi anche a distanza.

Inoltre, la disposizione delle fasce determinata dai settori di lente di Fresnel non sempre offre una barriera assoluta per intercettare qualsiasi tentativo di intrusione.

Scopo dell’invenzione è quello di eliminare gli inconvenienti delle soluzioni note.

In particolare uno scopo dell’invenzione è quello di fornire una lente di Fresnel segmentata in cui non ci sia corrispondenza visiva fra i fasci di radiazione e i settori plastici, in modo da nascondere la direzione dei fasci.

Altro scopo dell’invenzione è quello di fornire una tale lente di Fresnel segmentata con un orientamento dei fasci che permetta la creazione di una barriera completa atta ad intercettare qualsiasi tentativo di intrusione nell’ambiente sorvegliato dal sensore abbinato alla lente.

Gli scopi suddetti sono raggiunti dalla lente di Fresnel segmentata secondo l’invenzione, che presenta le caratteristiche dell’annessa rivendicazione indipendente 1.

Realizzazioni vantaggiose dell’invenzione sono espresse nelle rivendicazioni dipendenti.

Sostanzialmente, la lente secondo l’invenzione comprende due fasce orizzontali di settori plastici, a cui corrispondono quattro fasce orizzontali di settori o fasci di radiazione. Non esiste quindi una corrispondenza tra i settori plastici e i settori di radiazione o fasci di intercet

Convenientemente le quattro fasce di settori di radiazioni o di intercetto sono di diverse dimensioni verticali e sono suddivise in un diverso numero di settori.

In particolare, partendo dal basso, la prima fascia ha tre settori, la seconda cinque, la terza sei e la quarta tre.

L’estensione angolare orizzontale del campo di copertura della lente è circa 112 gradi, mentre l’estensione angolare verticale è circa 36°, più 6° sull’orizzontale e - 30° sotto l’orizzontale.

La prima fascia più bassa ha una copertura limitata a un massimo di 1,5 metri, mentre le altre creano una barriera a circa 7 metri.

La terza fascia dal basso con sei settori ha una inclinazione praticamente nulla rispetto all’orizzontale.

Ulteriori caratteristiche dell’invenzione saranno più chiare dalla descrizione dettagliata che segue, riferita a una sua forma puramente esemplificativa, e quindi non limitativa di realizzazione, illustrata nei disegni annessi, in cui:

la fig. 1 è una vista schematica in assonometria di una lente di Fresnel segmentata secondo l’invenzione;

la fig. 2 è uno sviluppo della lente di fig. 1 ;

la fig. 3 è una vista in pianta dall’alto mostrante la copertura angolare della lente sul piano orizzontale;

la fig. 4 è una vista laterale mostrante la copertura angolare della lente sul piano verticale.

Con riferimento a tali figure, e per ora in particolare alle figure 1 e 2, la lente secondo l’invenzione è stata indicata nel suo complesso con il numero di riferimento 1.

La lente 1 secondo l’invenzione viene chiamata lente di Fresnel segmentata, perché costituita da più segmenti o settori di lente di Fresnel, come meglio sarà detto nel seguito.

La lente vera e propria 1, come mostrato in figura 1 ha una superficie sferica ed è supportata da un corpo scatolare 2 costituito da coppie di pareti piane contrapposte.

La lente 1 e il corpo di supporto 2 sono ricavati normalmente in corpo unico per stampaggio di materiale plastico.

Come schematicamente visibile in figura 1, sul corpo 2 sono previste guide 3 e mezzi di aggancio 4 per il fissaggio della lente ad esempio ad un frutto elettrico inseribile in una scatola da incasso a parete.

Come è schematicamente mostrato in figura 1, la lente 1 è geometricamente divisa da una linea L in due fasce orizzontali 5, 6, ciascuna comprendente nove settori plastici, meglio visibili nello sviluppo di figura 2. Convenientemente, ai settori plastici, schematicamente indicati con S nelle figure 1 e 2, legati alla geometria esterna della lente, non corrispondono altrettanti settori ottici, ovvero di radiazione.

Al contrario, come è visibile nella figura 2, e meglio nelle figure 3 e 4 che illustrano gli angoli di copertura della lente, alle due fasce 5 e 6 di settori plastici S corrispondono quattro fasce A,B,C,D di settori di radiazione, dei quali in figura 2 sono indicati i corrispondenti fuochi F^, Fg, Fc, Fj>

In particolare, procedendo dal basso verso l’alto, la fascia C comprende tre settori di radiazione, la fascia B cinque settori, la fascia A sei settori e la fascia D ancora tre settori.

La non corrispondenza visiva tra i settori plastici S e i settori di radiazione permette di nascondere la direzione dei fasci di radiazione. Ciò è particolarmente utile nelle applicazioni per antifurto.

L’orientamento dei fasci di radiazione, che vengono convogliati nella regione focale 11 della lente (mostrata a tratteggio in figura 2), dove è disposto un sensore ottico 10, è visibile dalle figure 3 e 4.

In particolare, considerato che il sensore, nelle normali installazioni da incasso a parete, viene disposto ad un’altezza di circa 1,2 metri dal suolo, la fascia inferiore C è orientata verso il basso e ha un’estensione di circa 1,5 metri (figura 4) con una copertura angolare sul piano orizzontale di circa 75°.

Le rimanenti tre fasce B, A, D creano una barriera a circa 7,5 metri e determinano globalmente una copertura angolare, sul piano orizzontale, di circa 112 gradi.

In figura 3 sono riportati i fasci di radiazione corrispondenti ai settori delle diverse face A,B,C,D.

Come è visibile dalla figura 4, l’estensione angolare su un piano verticale è di circa 36°, con un’inclinazione di 6° verso l’alto e - 30° verso il basso. La fascia A con sei settori, terza dal basso, ha inclinazione 0 rispetto all’orizzontale, in modo da determinare la maggiore concentrazione di raggi all’altezza tipica di intercetto per una persona, corrispondente al livello di installazione del sensore, cioè circa 1,2 metri.

La suddivisione della lente in quattro fasce di radiazione, con un totale di 17 settori, consente di avere, rispetto alle soluzioni convenzionali, una maggiore copertura angolare sia in verticale che in orizzontale, a parità di dimensione geometrica della lente.

Viene comunque garantita la creazione di una barriera atta ad intercettare qualsiasi persona si avvicini al sensore.

Da quanto esposto appaiono evidenti i vantaggi della lente di Fresnel segmentata secondo l’invenzione, la cui realizzazione non è tuttavia limitata a quanto precedentemente descritto e illustrato nei disegni annessi, ma è suscettibile di numerose modifiche di dettaglio alla portata del tecnico del ramo, rientranti nell’ambito dell’invenzione stessa, come definito dalle rivendicazioni che seguono.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Lente di Fresnel segmentata di forma sferica, comprendente una pluralità di settori di lente di Fresnel atti a concentrare rispettivi fasci di radiazione su un sensore ottico (10) disposto nella regione focale (11) della lente, e presentante una pluralità di fasce sovrapposte (5, 6) di settori plastici (S), caratterizzata dal fatto che non esiste una corrispondenza diretta tra detti settori plastici (S) e detti settori di lenti di Fresnel o settori di radiazione, atti a concentrare le radiazioni sul sensore (10).
2. 2. Lente di Fresnel segmentata secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che comprende due fasce (5, 6) di settori plastici (S) e quattro fasce (A,B,C,D) di settori di radiazione.
3. 3. Lente di Fresnel segmentata secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzata dal fatto che comprende diciotto settori plastici (S) e diciassette settori di radiazione.
4. 4. Lente di Fresnel segmentata secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che detti diciassette settori di radiazione occupanti le quattro fasce sovrapposte, procedendo dal basso verso l’alto, sono così distribuiti: tre nella fascia inferiore (C), cinque nella fascia intermedia (B), sei nella fascia intermedia (A) e tre nella fascia superiore (D).
5. 5. Lente di Fresnel segmentata secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che la copertura angolare di detti settori di radiazione, in un piano orizzontale, è pari a circa 112°.
6. 6. Lente di Fresnel segmentata secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che la copertura angolare, in un piano verticale, di detti settori di radiazione è pari a circa 36°, 6° sopra l’orizzontale e - 30° sotto l’orizzontale.
7. 7. Lente di Fresnel segmentata secondo la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che detta fascia (A) con sei settori di radiazione ha inclinazione zero rispetto all’orizzontale.
8. 8. Lente di Fresnel segmentata secondo la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che detta fascia inferiore (C) ha una copertura in distanza pari a circa 1,5 metri, mentre le rimanenti tre fasce (B, A, D) creano una barriera a circa 7,5 metri.
9. 9. Lente di Fresnel secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che essa presenta un corpo scatolare (2) ed è montata assieme a detto sensore ottico (11) e alla relativa elettronica di comando in una scatola ad incasso a parete ad un altezza di circa 1,2 metri.
10. 10. Sensore di presenza all’infrarosso comprendente una lente di Fresnel segmentata (1) atta a concentrare la radiazione di rilevazione su un elemento sensibile o sensore ottico (10), al quale è associata un’elettronica di comando, caratterizzato dal fatto che detta lente di Fresnel segmentata (1) presenta le caratteristiche secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 9.