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焦电型赤外线センサ基础知识-赤外線センサに使われるフレネルレンズとは?-

ムラタでは、焦电型赤外线センサ用光学系部品はフレネルレンズを提供しています。

フレネルレンズとは?

フレネルレンズとは、叁角形等の断面形状を持つ线上のレンズを同心円状に多数并べた平面レンズの一种です。それぞれの叁角形で屈折した光が、同じ点(焦点)を通过するように设计されており、通常のレンズと同じ机能を持っています。
通常のレンズは周辺部から中心部に向かって材料の厚みが増しますが、フレネルレンズの场合は周辺部、中心部共に厚みの変化がないため、通常のレンズよりも薄型なのが特徴です。また树脂形成により、1つの曲面上に复数のレンズを形成することができます。

通常のレンズによる集光、フレネルレンズによる集光の比較図

フレネルレンズは、下図のように同じ点(焦点)を通过するように设计されています。

フレネルレンズの焦点の図

赤外线センサには、なぜレンズが必要なのか?

焦电型赤外线センサは、フレネルレンズなどの集光系光学部品と一緒にお使いいただくことが必要です。

フレネルレンズの大きな役割は2つあります。

  1. 赤外线の集光
  2. 検知エリアの形成

人体から放射される赤外线の総エネルギーは非常に小さく、そのエネルギー密度は距离の2乗に反比例して减少するため、センサへの入射エネルギーは极めて小さいものになります。
従いまして、各セットにてセンサの动作を确実なものにするためには、フレネルレンズを代表とした光学的な増幅が必要です。
センサの前に光学系を使用しない场合、センサの指向性のイメージは下図のように、近い场所のあいまいなぼんやりとしたものになり、検出エリアは形成されません。

センサの指向性のイメージ図

そのため、レンズを用いて、赤外线を素子に集光し、センサへの入射エネルギーを増やすことが必要です。
また、レンズで集光する角度を决めることで、検知エリアを形成することができます。
その検知エリアは、センサの电极とフレネルレンズのセグメント数の组み合わせによって决まります。

入射エネルギーの図