被动光学探测器的制作方法

1.本技术涉及光学探测技术领域，尤其涉及一种被动光学探测器。


背景技术：

2.pir(passive infrared detectors，被动红外探测器)是一种应用普遍的安防探测装置，通过检测移动的人体穿越pir的视区(也称作防区)时辐射的红外线实现探测。
3.现有的一种pir由单一的透镜、被动红外传感器和相关电路构成，其探测视场角较小，难以满足实际应用的需求。而现有的另一种pir中，通过将反射棱镜和菲涅尔透镜搭配使用实现了180
°
的探测视场角，但由于该pir中的反射棱镜需设置在被动红外传感器的正前方，遮挡了较多的菲涅尔透镜，因此大大缩短了光学探测器的探测距离，无法满足实际应用的需求。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供一种被动光学探测器，以克服现有技术中难以在确保光学探测器的探测距离的同时，扩大探测视场角的问题。
5.为解决上述技术问题，本技术实施例采用下述技术方案：
6.本技术实施例提供一种被动光学探测器，包括外壳、以及设置在外壳中的透镜阵列、探测单元、反射部件和遮挡组件；
7.所述透镜阵列包括多片光学透镜，所述探测单元包括光电传感器；多片所述光学透镜排列成一个凸弧状结构，所述凸弧状结构的凸面朝远离所述光电传感器的方向凸起；所述光电传感器位于所述凸弧状结构的焦平面上；
8.所述反射部件设置于所述透镜阵列的凸面内侧、且靠近所述透镜阵列的第一端的第一边缘区域；
9.所述遮挡组件设置于所述透镜阵列的凸面内侧，用于遮挡至少一片所述光学透镜。
10.本技术实施例提供的被动光学探测器，透镜阵列包括多片光学透镜，探测单元包括光电传感器，多片光学透镜排列成一个凸弧状结构，凸弧状结构的凸面朝远离光电传感器的方向凸起，光电传感器位于凸弧状结构的焦平面上。反射部件设置于透镜阵列的凸面内侧、且靠近透镜阵列的第一端的第一边缘区域，遮挡组件设置于透镜阵列的凸面内侧，用于遮挡至少一片光学透镜。可见，该技术方案通过应用具有凸弧状结构的透镜阵列、反射部件和遮挡组件，相较于传统的被动光学探测器而言，由于凸弧状结构的透镜阵列能够实现更远距离的防区，且能接收防区内更大角度的光线辐射，因此通过将具有凸弧状结构的透镜阵列与光电传感器组合使用，能够确保被动光学探测器的探测距离以及探测视场角。并且，通过将反射部件与透镜阵列组合使用，能够进一步扩展被动光学探测器的探测视场角，通过将遮挡组件与透镜阵列组合使用，能够实现对探测视场角的调整，大大提高了被动光学探测器的适用性及探测效果。此外，该被动光学探测器能够支持多种姿态安装，与市面上
仅支持一种姿态安装的被动光学探测器相比，能够满足不同场景的个性化探测需求，且无需针对不同姿态安装情况单独设计被动光学探测器的内部结构，节约了设计成本。
附图说明
11.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
12.图1是本技术一实施例提供的一种被动光学探测器的结构示意图。
13.图2是本技术另一实施例提供的一种被动光学探测器的结构示意图。
14.图3是本技术一实施例提供的一种反射部件与平面透镜之间的通光示意图。
15.图4是本技术另一实施例提供的一种被动光学探测器的结构示意图。
16.图5是本技术一实施例提供的一种被动光学探测器的防区示意图。
17.图6是本技术另一实施例提供的一种被动光学探测器的结构示意图。
18.图7是本技术另一实施例提供的一种被动光学探测器的防区示意图。
具体实施方式
19.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术具体实施例及相应的附图对本技术技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
20.图1是本技术一实施例提供的一种被动光学探测器的结构示意图。其中，图1仅示例性的展示了该被动光学探测器中的各部件。如图1所示，该被动光学探测器包括外壳、以及设置在外壳中的透镜阵列110、探测单元、反射部件130和遮挡组件140。
21.透镜阵列110包括多片光学透镜，探测单元包括光电传感器120。多片光学透镜排列成一个凸弧状结构，凸弧状结构的凸面朝远离光电传感器120的方向凸起。光电传感器120位于凸弧状结构的焦平面上。
22.反射部件130设置于透镜阵列110的凸面内侧、且靠近透镜阵列110的第一端111的第一边缘区域。
23.遮挡组件140设置于透镜阵列110的凸面内侧，用于遮挡至少一片光学透镜。
24.需要说明的是，探测单元还包括与光电传感器120连接的控制电路、探测电路等电路结构，图1仅示例性地展示了光电传感器120，并未展示完整的探测单元，即探测单元未体现在图1中。此外，外壳也未体现在图1中。图1仅示例性的展示了壁挂姿态安装时，透镜阵列110和光电传感器120之间的一种相对位置，应理解，在吸顶姿态安装时，可将图1所示的被动光学探测器顺时针旋转一定角度(该角度根据具体的应用场景需求确定)后进行安装。
25.应理解，图1所示的光学透镜的片数、各光学透镜的形状和大小仅是一种示例性的展示，在具有凸弧状结构的前提下，光学透镜的片数、各光学透镜的形状和大小均可根据具体的应用场景进行设定，本说明书中的任一实施例均不对此进行限定。例如，在一应用场景下，需要由16片形状不同、大小不同的光学透镜排列成一个类似字母l型的凸弧状结构的透镜阵列110，以实现具有120
°
探测视场角的被动光学探测器。再例如，在另一应用场景下，需要由12片形状相同、大小不同的光学透镜排列成一个类似字母l型的凸弧状结构的透镜阵
列110，以实现具有140
°
探测视场角的被动光学探测器。其中，如图1所示，最上面一条入射光线与最下面一条入射光线之间的夹角为该被动光学探测器的探测视场角。
26.本实施例中，光电传感器120用于探测光线的表面的面积大于或等于凸弧状结构的焦平面的面积，从而使得通过各光学透镜辐射至被动光学探测器中的光线均能够被光电传感器120探测到，有效确保了被动光学探测器的探测灵敏度，且实现了更大探测视场角的被动光学探测器。其中，光电传感器120可为被动红外传感器，如热释电红外传感器。相应的，本技术实施例提供的被动光学探测器可为被动红外探测器，该被动红外探测器根据防区内辐射的红外线实现对防区的探测。应理解，光电传感器120还可为其他类型的被动光电传感器，相应的，本技术实施例提供的被动光学探测器可为其他类型的被动光学探测器，其他类型的被动光学探测器根据防区内辐射的其他类型的光线(如自然光、紫外线等等)实现对防区的探测，本技术实施例中不再一一列举。
27.本实施例中，光学透镜可为会聚透镜。各光学透镜的焦距不同，但各光学透镜的大小可相同或不同，通过在透镜阵列110的延伸方向上，将各光学透镜共对称轴(对称轴的方向与透镜阵列110的延伸方向相同)依次排列，能够确保各光学透镜的焦点会聚至同一个点或同一个较小的面上，从而便于设置光电传感器120。
28.本实施例中，图1所示的第一边缘区域所包含的光学透镜的片数、遮挡组件140的位置以及遮挡组件140遮挡的光学透镜的片数，仅是一种示例性的展示，其并不构成对本技术的限定。遮挡组件140的位置根据具体的安装姿态，可进行调整，后续实施例中将进行详细说明，此处不再赘述。
29.本技术实施例提供的被动光学探测器，透镜阵列包括多片光学透镜，探测单元包括光电传感器，多片光学透镜排列成一个凸弧状结构，凸弧状结构的凸面朝远离光电传感器的方向凸起，光电传感器位于凸弧状结构的焦平面上。反射部件设置于透镜阵列的凸面内侧、且靠近透镜阵列的第一端的第一边缘区域，遮挡组件设置于透镜阵列的凸面内侧，用于遮挡至少一片光学透镜。可见，该技术方案通过应用具有凸弧状结构的透镜阵列、反射部件和遮挡组件，相较于传统的被动光学探测器而言，由于凸弧状结构的透镜阵列能够实现更远距离的防区，且能接收防区内更大角度的光线辐射，因此通过将具有凸弧状结构的透镜阵列与光电传感器组合使用，能够确保被动光学探测器的探测距离以及探测视场角。并且，通过将反射部件与透镜阵列组合使用，能够进一步扩展被动光学探测器的探测视场角，通过将遮挡组件与透镜阵列组合使用，能够实现对探测视场角的调整，大大提高了被动光学探测器的适用性及探测效果。此外，该被动光学探测器能够支持多种姿态安装，与市面上仅支持一种姿态安装的被动光学探测器相比，能够满足不同场景的个性化探测需求，且无需针对不同姿态安装情况单独设计被动光学探测器的内部结构，节约了设计成本。
30.在一个实施例中，如图2所示(图2中仅示例性的展示了该被动光学探测器中光线的传播方向，遮挡组件140未体现在图2中)，各光学透镜的中轴线相交于凸弧状结构的焦点上。也就是说，各光学透镜的焦点与凸弧状结构的焦点一致，这种设计不仅便于确定光电传感器120在被动光学探测器中的位置，而且使得通过各光学透镜辐射至被动光学探测器中的光线均能够被光电传感器120探测到，有效确保了被动光学探测器的探测灵敏度。
31.在一个实施例中，反射部件130用于遮挡透镜阵列110的第一端111的第一边缘区域的光学透镜。
32.在一个实施例中，如图1和图2所示，透镜阵列110的第一区域内的各光学透镜由第一类透镜和第二类透镜拼接组成。应理解，图1和图2中第一区域所包含的光学透镜的片数、第一类透镜的面积以及第二类透镜的面积，仅是一种示例性的展示，其并不构成对本技术的限定。除图1和图2中标注的第一区域之外，根据具体的应用场景需求及产品形态要求，第一区域还可以处于透镜阵列110上的其他位置，如与第一边缘区域相同端的某一位置，透镜阵列110中间部分的某一位置，等等。
33.在一个实施例中，第二类透镜用于将辐射至第二类透镜的光线发射至反射部件130。
34.如图3所示，3-1是一个视图中反射部件130与第二类透镜之间的通光示意图，3-2是另一视图中反射部件130与第二类透镜之间的通光示意图，图3中的箭头指向为反射部件130、第二类透镜和光电传感器120之间光线的传播方向。应理解，图3中第二类透镜的面积、以及反射部件130遮挡上的光学透镜的面积，仅是一种示例性的展示，其并不构成对本技术的限定。第二类透镜的面积、以及反射部件130遮挡上的光学透镜的面积可根据具体的应用场景需求确定。
35.在一个实施例中，如图3所示，第一区域为靠近透镜阵列110(未标注在图3中)的第二端112的第二边缘区域。透镜阵列110中、除第二边缘区域之外的其他区域内的光学透镜为第一类透镜。其中，第一类透镜可为菲涅尔透镜，第二类透镜可为平面透镜。
36.图3中，阴影区域310的各光学透镜为菲涅尔透镜，空白区域320的各光学透镜为平面透镜。应理解，图3中平面透镜的面积和菲涅尔透镜的面积，仅是一种示例性的展示，其并不构成对本技术的限定。其中，平面透镜可为平行平板，或者是其他的能够使入射光线与出射光线平行的介质板。
37.其中，在靠近透镜阵列110的第二端112的第二边缘区域内，组成各光学透镜的菲涅尔透镜和平面透镜的面积可相同或不同。在组成各光学透镜的菲涅尔透镜和平面透镜的面积相同时，反射部件130反射至光电传感器120的光线的能量与第二边缘区域内菲涅尔透镜辐射至光电传感器120的光线的能量相等；在组成各光学透镜的菲涅尔透镜的面积小于平面透镜的面积时，反射部件130反射至光电传感器120的光线的能量大于第二边缘区域内菲涅尔透镜辐射至光电传感器120的光线的能量；在组成各光学透镜的菲涅尔透镜的面积大于平面透镜的面积时，反射部件130反射至光电传感器120的光线的能量小于第二边缘区域内菲涅尔透镜辐射至光电传感器120的光线的能量。
38.此外，组成各光学透镜的菲涅尔透镜和平面透镜的面积可根据光电传感器120的探测灵敏度进行设定。例如，针对需要半个光学透镜辐射的光线的能量就能实现探测报警的光电传感器120，可采用相同面积的菲涅尔透镜和平面透镜组成第二边缘区域内的各光学透镜。再例如，针对需要四分之一个光学透镜辐射的光线的能量就能实现探测报警的光电传感器120，可在确保菲涅尔透镜的面积至少为光学透镜的四分之一、且确保平面透镜的面积至少为光学透镜的四分之一的情况下，任意设置相同或不同面积的菲涅尔透镜和平面透镜组成第二边缘区域内的各光学透镜。
39.在一个实施例中，菲涅尔透镜包括光滑面和螺纹面，光滑面位于透镜阵列110的凸面外侧，螺纹面位于透镜阵列110的凸面内侧。在本实施例中，由于菲涅尔透镜的光滑面位于透镜阵列的凸面外侧，螺纹面位于透镜阵列的凸面内侧，使得辐射至菲涅尔透镜的光滑
面的光线均能够通过螺纹面会聚至该菲涅尔透镜的焦点处，即会聚至凸弧状结构的焦平面上。
40.在一个实施例中，反射部件130可为抛物面反射镜。反射部件130的具体形状可根据平面透镜的位置和反射部件130的位置综合确定，即先根据平面透镜的位置和反射部件130的位置，确定反射部件130需要接收的光线的角度，从而确定反射部件130的具体形状。可选的，反射部件130为自由曲面镜。
41.在一个实施例中，遮挡组件140为可拨动遮挡组件，如3-1所示，可拨动遮挡组件包括固定连接的遮挡片141和拨动柄142，遮挡片141设置于透镜阵列110的凸面内侧，拨动柄142的一端与遮挡片141固定连接，拨动柄142的另一端转动连接在外壳上(未展示在图3中)。其中，遮挡片141在拨动柄142的作用下遮挡不同位置处的光学透镜。
42.在一个实施例中，遮挡片141可为弧形遮挡片，弧形遮挡片的凸面的凸起方向和透镜阵列110相同，可参见图3中的3-1。弧形遮挡片可靠近光电传感器120设置。本实施例中，遮挡片141弧形外观的设计，以及靠近光电传感器120设置的方式，使得遮挡片141能以小面积投影的方式遮挡大视场的光线，简化了产品内部结构，且遮挡片通过拨动调节即可实现壁挂与吸顶两种姿态安装的切换，操作简单，大大提高了用户的体验感。
43.在一个实施例中，拨动柄142的可拨动挡位包括第一挡位和第二挡位。在拨动柄142被拨动至第一挡位的情况下，遮挡片141遮挡透镜阵列110的第二端112与第一光学透镜之间的目标区域。
44.其中，第一光学透镜可为以第一位姿设置的光学透镜，目标区域包括靠近透镜阵列110的第二端112的第二边缘区域。应理解，本实施例中的第二边缘区域与上述实施例(如图3所示的被动光学探测器)中的第二边缘区域为相同的区域。本实施例中，第一位姿可为与墙壁平行的姿态，墙壁为用于安装被动光学探测器的墙壁，即在被动光学探测器采用壁挂姿态安装的情况下，第一光学透镜可为以与墙壁平行的姿态设置的光学透镜。第一位姿还可为与墙壁成一定角度的姿态，以与墙壁成一定角度的姿态设置的光学透镜辐射至光电传感器120的光线的角度大于预设阈值。在壁挂姿态安装的情况下，由于天花板上会安装灯具、烟雾报警器等易产生频闪的物件，因此，预设阈值可为85
°
、90
°
等角度，以避免天花板上的物件对光电传感器120的干扰，从而避免被动光学探测器频繁误报警，以提高被动光学探测器的探测可靠性。
45.本实施例中，在拨动柄142被拨动至第二挡位、反射部件130遮挡第一边缘区域的光学透镜的情况下，遮挡片141遮挡第一边缘区域内未被反射部件130遮挡上的光学透镜。通过遮挡第一边缘区域内未被反射部件130遮挡上的光学透镜，有效避免了第一边缘区域辐射至光电传感器120的光线的能量与靠近透镜阵列110的第二端112的第二边缘区域辐射至光电传感器120的光线的能量相差较大，从而避免了被动光学探测器出现透镜阵列110的第一端111探测过于灵敏，而第二端112探测不灵敏的问题，提高了被动光学探测器的探测可靠性。
46.根据图1至图3所述的实施例，通过将反射部件130与透镜阵列110组合使用，并通过将反射部件130靠近透镜阵列110的第一端111的第一边缘区域设置、以及由菲涅尔透镜和平面透镜拼接组成透镜阵列110的第二端112的第二边缘区域内的各光学透镜，由于通过平面透镜辐射至光电传感器120的光线的角度比相同位置处菲涅尔透镜辐射至光电传感器
120的光线的角度更大，因此实现了扩大透镜阵列110的第二端112的探测视场角的效果。同时，反射部件130并未完全遮住透镜阵列110的第一端111的第一边缘区域，而是保留了部分光学透镜，以确保第一边缘区域能够将光线辐射至光电传感器120，因此反射部件130与平面透镜相结合，实现了更大探测视场角的被动光学探测器。
47.在图1至图3所示的被动光学探测器中，列举光电传感器120的视轴的几种不同朝向：若光电传感器120的视轴的朝向为右下45
°
，则可实现壁挂姿态安装情况下45
°
对称视场角探测的需求，且能兼顾吸顶姿态安装情况下不对称视场角探测的需求。若光电传感器120的视轴的朝向为水平向右，则可实现壁挂姿态安装情况下不对称视场角探测的需求，且能兼顾吸顶姿态安装情况下90
°
对称视场角探测的需求。若光电传感器120的视轴的朝向为其他角度(如右下30
°
、右上10
°
等)，则可实现壁挂姿态安装情况下不对称视场角探测的需求，且能兼顾吸顶姿态安装情况下不对称视场角探测的需求。根据具体的应用场景可对光电传感器120的视轴的朝向进行设定，以满足具体应用场景的需求。
48.图4是本技术另一实施例提供的一种被动光学探测器的结构示意图。如图4所示，在被动光学探测器采用第一姿态安装的情况下，拨动柄142被拨动至第一挡位，即遮挡片141遮挡透镜阵列110(未标注在图4中)的第二端112与第一光学透镜之间的目标区域。
49.其中，第一姿态可为壁挂姿态。在被动光学探测器采用壁挂姿态安装时，该被动光学探测器可与墙壁(或其他待壁挂安装被动光学探测器的表面)完全贴合安装，或与墙壁成一定角度(具体角度可根据具体的应用场景需求进行选择)安装。在图4所示的光电传感器120为热释电红外传感器，被动光学探测器为被动红外探测器时，该被动红外探测器能够实现壁挂姿态安装情况下，90
°
探测视场角的需求，且能达到被动红外探测器en g3国际标准对人体探测报警的要求。
50.图5是本技术一实施例提供的一种被动光学探测器的防区示意图。图5为图4对应的防区示意图，图4所示的被动光学探测器实现了壁挂姿态安装情况下，防区明暗区间的划分，灰色区域表征探测明区，白色区域表征探测暗区。
51.图6是本技术另一实施例提供的一种被动光学探测器的结构示意图。如图6所示，在被动光学探测器采用第二姿态安装的情况下，拨动柄142被拨动至第二挡位，若反射部件130遮挡第一边缘区域的光学透镜，则遮挡片141遮挡第一边缘区域内未被反射部件130遮挡上的光学透镜。
52.应理解，由于遮挡片141能以小面积投影的方式遮挡大视场的光线，因此，遮挡片141的大小与被遮挡的光学透镜的大小可相同或不同，图6为遮挡片141的面积大于被遮挡的光学透镜时，为实现遮挡第一边缘区域内未被反射部件130遮挡上的光学透镜的效果的一种示例性的展示，其并不构成对本技术的限定。
53.其中，第二姿态可为吸顶姿态。在被动光学探测器采用吸顶姿态安装时，该被动光学探测器可与天花板(或其他待吸顶安装被动光学探测器的表面)完全贴合安装，或与天花板成一定角度(具体角度可根据具体的应用场景需求进行选择)安装。
54.图7是本技术另一实施例提供的一种被动光学探测器的防区示意图。图7为图6对应的防区示意图，图6所示的被动光学探测器实现了吸顶姿态安装情况下，防区明暗区间的划分，灰色区域表征探测明区，白色区域表征探测暗区。
55.还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的
包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
56.以上所述仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。