菲涅爾透鏡、探測器及安防系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及一種菲涅爾透鏡、具有該菲涅爾透鏡的探測器和安防系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]菲涅爾透鏡多由聚烯烴等材料注壓而成，可按照光學(xué)設(shè)計或者結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類，其作用有三個:一是聚焦作用；二是將探測區(qū)域分為若干個明區(qū)和暗區(qū)，使進(jìn)入探測區(qū)域的移動物體能以溫度變化的形式在PIR (Passive Infrared，被動紅外傳感元件)上產(chǎn)生變化熱釋紅外信號；三是準(zhǔn)直作用，將主動紅外探測器所發(fā)出的光準(zhǔn)直后投射到受光器透鏡上進(jìn)行聚焦，將光信號轉(zhuǎn)化為電信號
[0003]現(xiàn)有的探測器主要使用厚透鏡或者一般的菲涅爾透鏡，然而，使用厚透鏡存在以下缺陷:厚度大，例如直徑50mm，厚度達(dá)16mm以上，增加生產(chǎn)成本，使得透鏡中光傳播損失多；中心與邊緣的厚度相差大，透鏡經(jīng)注塑冷卻后各厚度間的收縮率不同會大大影響面型精度，從而影響透鏡性能。同樣地，使用一般菲涅爾透鏡也存在一些缺陷:由于一般的菲涅耳透鏡的一面為平面，光焦度及相差控制僅靠菲涅爾面，因此，聚焦和準(zhǔn)直性能不理想。由于這兩種透鏡的這些缺陷，將直接影響探測器的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種菲涅爾透鏡，該菲涅爾透鏡為冠狀旋轉(zhuǎn)對稱結(jié)構(gòu)，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中透鏡光傳播損失多以及聚焦和準(zhǔn)直效果不理想的問題。
[0005]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種菲涅爾透鏡，所述菲涅爾透鏡的整體形狀為冠狀并包括旋轉(zhuǎn)對稱的環(huán)帶，所述環(huán)帶具有相背對設(shè)置的菲涅爾面和光滑面，所述環(huán)帶設(shè)有多個連續(xù)設(shè)置的菲涅爾齒；所述菲涅爾齒的外表面構(gòu)成所述菲涅爾面，各所述菲涅爾齒分別具有一個齒峰，各所述齒峰在垂直于所述環(huán)帶的中心法線方向上為相互平行排布的旋轉(zhuǎn)曲線，所有齒峰位于同一旋轉(zhuǎn)曲面上，所述光滑面是以所述環(huán)帶之中心法線為軸旋轉(zhuǎn)對稱的連續(xù)曲面。
[0006]進(jìn)一步地，各所述菲涅爾齒包括位于所述齒峰兩側(cè)以連接相鄰兩所述菲涅爾齒的第一齒谷和第二齒谷、連接所述第一齒谷和所述齒峰之間以接收入射光線的子菲涅爾面以及連接于所述齒峰與所述第二齒谷之間的連接面，各所述子菲涅爾面均為不連續(xù)的旋轉(zhuǎn)曲面。
[0007]優(yōu)選地，各所述子菲涅爾面為橢球面、雙曲面、球面或者多項式非球面。
[0008]優(yōu)選地，各所述菲涅爾齒之齒峰與相應(yīng)的所述光滑面的法線之間連接線的長度相等或者相近。
[0009]優(yōu)選地，相鄰兩所述齒峰之間于垂直于中心法線方向的方向等距設(shè)置。
[0010]可選地，沿所述子菲涅爾面的徑向方向，每毫米具有3?6個菲涅爾齒。
[0011]進(jìn)一步地，所述菲涅爾透鏡的總體厚度為0.5?5毫米。
[0012]進(jìn)一步地，所述光滑面為橢球面、雙曲面、球面或者多項式非球面。
[0013]本發(fā)明的另一目的在于提供一種探測器，所述探測器具有上述的菲涅爾透鏡。
[0014]本發(fā)明的另一目的在于提供一種安防系統(tǒng)，所述安防系統(tǒng)采用上述的探測器。
[0015]本發(fā)明提供的菲涅爾透鏡為冠狀結(jié)構(gòu)，通過將菲涅爾面設(shè)置成在垂直于中心法線方向的方向上連續(xù)排布的菲涅爾齒，且所述菲涅爾齒的齒峰位于同一旋轉(zhuǎn)曲面上，利用所述菲涅爾面與所述光滑面共同承擔(dān)像差貢獻(xiàn)，比普通菲涅爾透鏡具有更好的準(zhǔn)直聚光能力。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明實施例提供的菲涅爾透鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2是圖1中菲涅爾透鏡的正面視圖。
[0018]圖3是圖1中菲涅爾透鏡的剖視圖。
[0019]圖4是圖3中菲涅爾透鏡的剖視圖，只顯示剖面。
[0020]圖5是圖4中V的放大圖。
[0021]圖6是圖4中VI的放大圖。
【具體實施方式】
[0022]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0023]請參照圖1至圖5，本發(fā)明實施例提供的菲涅爾透鏡I的整體形狀為冠狀并包括旋轉(zhuǎn)對稱的環(huán)帶11，所述環(huán)帶11具有相背對設(shè)置的菲涅爾面12和光滑面13，所述環(huán)帶11設(shè)有多個連續(xù)設(shè)置的菲涅爾齒15 ;所述菲涅爾齒15的外表面構(gòu)成所述菲涅爾面12，各所述菲涅爾齒15分別具有一個齒峰151，各所述齒峰151在垂直于所述環(huán)帶11的中心法線方向上為相互平行排布的旋轉(zhuǎn)曲線，所述齒峰151位于同一旋轉(zhuǎn)曲面上，所述光滑面13是以所述環(huán)帶11之中心法線為軸旋轉(zhuǎn)對稱的連續(xù)曲面?？梢岳斫獾?，所述菲涅爾透鏡I為冠狀結(jié)構(gòu)，通過將菲涅爾面12設(shè)置成在垂直于中心法線方向的方向上連續(xù)排布的菲涅爾齒15，各菲涅爾齒15的齒峰151以所述中心法線為軸的旋轉(zhuǎn)曲線，該旋轉(zhuǎn)曲線為圓形結(jié)構(gòu)，各菲涅爾齒15的齒峰151位于同一旋轉(zhuǎn)曲面上，利用所述菲涅爾面12與所述光滑面13共同承擔(dān)像差貢獻(xiàn)，比普通菲涅爾透鏡I具有更好的準(zhǔn)直聚光能力。
[0024]請參照圖4和圖5，進(jìn)一步地，各所述菲涅爾齒15包括位于所述齒峰151兩側(cè)以連接相鄰兩所述菲涅爾齒15的第一齒谷152和第二齒谷153、連接于所述第一齒谷152與所述齒峰151之間以起到光學(xué)作用的子菲涅爾面154以及連接于所述齒峰151和所述第二齒谷153之間的連接面155，各所述子菲涅爾面154均為不連續(xù)的旋轉(zhuǎn)曲面?？梢岳斫獾兀龇颇鶢桚X15是以所述環(huán)帶11之中心法線為軸旋轉(zhuǎn)對稱的結(jié)構(gòu)，所述第一齒谷152位于所述齒峰151之遠(yuǎn)離所述中心法線的一側(cè)，所述第二齒谷153位于所述齒峰151之靠近所述中心法線的一側(cè)；各所述子菲涅爾面154為以所述環(huán)帶11之中心法線為軸旋轉(zhuǎn)對稱的不連續(xù)曲面，即各子菲涅爾面154為旋轉(zhuǎn)曲面的一部分；各連接面155為以所述環(huán)帶11之中心法線為軸旋轉(zhuǎn)對稱的圓柱面或者圓錐面，而且，為圓柱面或者圓錐面的一部分，該連接面154用于連接各子菲涅爾面154，不具有光線性能。所述菲涅爾面12由多個間隔設(shè)置的子菲涅爾面154構(gòu)成，即所述菲涅爾面12由多個不連續(xù)的旋轉(zhuǎn)曲面拼接而構(gòu)成，使用過程中，光線從光滑面13入射至菲涅爾透鏡I中，并通過各子菲涅爾面154對光線進(jìn)行準(zhǔn)直或者聚焦作用，即利用菲涅爾面12和光滑面13同時控制光焦度和像