菲涅尔透镜技术

物理术语

菲涅尔透镜是根据法国光物理学家FRESNEL发明的原理设计的，可采用不同的加工方式制造。（超精密度电脑数控机床工艺、电铸模具工艺和PE（聚乙烯）材料压制工艺）。

广泛应用

最早在1800年使用于导航灯塔，后延用至今，现多采用聚乙烯塑料注塑成型工艺。菲涅尔透镜可以极大的降低成本。典型的例子就是PIR（被动红外线探测器）。PIR广泛的用在警报器上。如果你拿一个看看，你会发现每个PIR上都有个塑料的小帽子。这就是菲涅尔透镜。小帽子的内部都刻上了齿纹。这种菲涅尔透镜可以将入射光的频率峰值限制到10微米左右（人体红外线辐射的峰值）。成本相当的低。聚乙烯菲涅尔透镜因加工成形方便，价格低廉，被广泛应用于探测距离在30米以内的探测器中。

菲涅尔透镜，对焦屏都是磨砂毛玻璃，其优点是明亮和亮度均匀。对焦不准时，在对焦屏上的成像是不清晰的。为了配合更精确地对焦，一般在对焦屏中央装有裂像和微棱环装置。当对焦不准时，被摄体在对焦屏中央的像是分裂成两个图像，当两个分裂的图像合二为一时，表明对焦准确了。

市场上大多数菲涅尔透镜可分三种颜色：一种聚乙烯材料原色，成半透明或透明，透光率好，人体散发出的红外光线穿透力强，不易被损失，其热释传感器接受的信号强。但它抗白光的能力差，易引起误报。二种白色，不透明。作用是可抗白光的穿透，防止误报。但缺点是人体红外线穿透镜片时会损失一部分的红外光线，热释传感器接受的信号弱，易引起红外探测器漏报的现象。（探测远距离的时候这现象更严重）三种是市场上采用的比较少的，可根据产品的颜色自行配色。黑色用的多点，作用防强光干扰。

菲涅尔镜片一般设计在（0.65-1.5mm）厚度，表面加工成一圈圈由小到大，向外由浅至深的同心圆，从剖面看似锯齿。每个锯齿的顶圆弧线为同一大小的圆弧组成。也可以设计成锯齿左右对称成竖列排列，此类设计一般用作在幕帘式被动红外探测器，其探测的角度小。用圆形状菲涅尔透镜切割成一小片一小片形状有规律排列而组成的多层多视区菲涅尔透镜，视区越多探测的角度大（如只采用一个热释红外传感器探测的角度不会超过180度），水平方向的视区越多其探测水平方向的区域角度就越小，越精准，探测的盲区越少。同原理如垂直方向的层分的越多探测的距离阶段越多（一般一片广角式菲涅尔透镜设计可探测远距离、中距离、近距离，设计时一般最多设计为4-5层）。实际应用当中不过这还得配合热释红外探头放置的位置，位置的不同其探测的距离也就不一样，这可根据客户的要求进行设计。由于镜片受到红外探头视场角度的制约，垂直和水平感应角度有限，镜片面积也有限。市场上菲涅尔透镜多种多样，从外观分类有：长条形、方形、圆形，从功能分类有：广角式，幕帘式。

探测中的应用

菲涅尔透镜在整个被动红外探测器中所起的作用是，当有人进入探测的范围，菲涅尔透镜将人体释放的红外光透过镜片被聚集在远距离A区或中距离B区或近距离C区的的同一焦点（此焦点就是整片透镜的设计焦点，从焦点到镜片的距离称之为焦距）。这焦点的位置就是热释传感器接受的面区，红外光正好被热释传感器接收，热释传感器将光信号变成电信号送入电子电路驱动负载工作。现市场上的多层菲涅尔透镜其每层的焦距都是不一样的，因为它探测的距离不同，设计的时候可根据用户的要求自行调整，实际又可以称为多焦距菲涅尔透镜。

菲涅尔透镜聚集的优点其体积小，经济适用，已在安防领域占据了市场的主要份额。除了用菲涅尔透镜设计红外探测器的光学系统外，根据市场不同的使用区域和使用的要求抛物面反射镜也是常用技术。聚集的优点有的方面使菲涅尔透镜无法达到的，使用抛物面反射镜构成的光学系统，其具有镜体热能吸收少，散射损失小，效率高，成像精度较高，探测距离远等优异的特性，适合长距离大范围的被动红外探测器使用。

顾名思义，抛物面反射镜在光学系统中起着反射的作用，其工作的原理是外界辐射的光线通过反射镜反射聚焦到一点,此焦点的位置正好是热释传感器感应的表面, 红外光被热释传感器接收，热释传感器将光信号变成电信号送入电子电路驱动负载工作。

反射罩可用在不同要求探测器上，如从功能上分类,可分为广角式反射罩和幕帘式反射罩,此两种都可以相互用在吸顶和壁挂式红外探测器上。并可设计成多层多视区，探测远、中、近距离，远距离可以达到30米。探测的角度可设计（0-120）度，（参看以下附图）。这角度的大小需根据视区分布的多少来设定。一般一个反射罩上最多可设定到9个，可设计3—5层，如设定的太多，其每个探测区跟临近的探测区角度就小。对探测的效果起不了作用，相反灵敏度提高，易引起探测器产生误报的现象，在设计过程中要特别注意。

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