PIRレンズの進化の歴史:セキュリティからAI時代までの「知覚コア」
「知覚」からの知能革命
はじめに:「知覚」から始まる知能革命私たちがAI、モノのインターネット、知能知覚について話すとき、多くの場合、チップとアルゴリズムに注目している。しかし、一つの設備が「何を見るか」「どれだけ感知するか」を決めるのは、コードではなく、光学システムの先端である。赤外知覚の分野では、その目立たないように見えるが、重要なプラスチック構造フレネルレンズ(Fresnel Lens)は、すでに全世代のセキュリティシステム、自動制御設備と知能空間の進化を推進している。
今日、私たちはPIR(受動赤外)センシング専用フレネルレンズを主役にして、その技術路線をさかのぼって、新しい時代に「焦点赤外」から「精密認識」への遷移をどのように完成するかを検討する。
1. PIRセンサーの誕生とフレネルレンズの最初のタスクPIR（Passive Infrared）センサーの原理は、人体から放出される赤外線帯域（8〜14μm）に応答する焦電材料に依存しています。ただし、この材料自体には、非常に狭い誘導領域と非常に弱い電気信号しかありません。したがって、フレネルレンズの追加が重要になります。
一連の小さな同心円状のプリズム構造を介して、広範囲の赤外線信号を焦電検出器に焦点を合わせます。
同時に複数の「誘導ウィンドウ」を構築し、センサーが複数の角度でターゲットの動きを「見る」ことができるようにします。
低価格で量産が容易で、組み込み型のマイクロパワーデバイスに最適です。1990年代
、セキュリティアラーム、自動照明、廊下制御システムでは、PIRレンズはかけがえのない標準アクセサリになりました。
2.「見る」から「認識する」へ: PIRの覚醒の瞬間組み込み処理能力の向上とAIエッジコンピューティングの普及により、PIRセンサーに対する要求が高まっています。
「誰かが歩いている」だけでなく、**「誰が動いているのか?どちらの方向に向かっているのか?距離はどれくらいですか?」
これにより、単一のPIR方向および距離認識アルゴリズム（Hirenkumar Gami、2018を参照）やアナログ信号回帰モデリング手法などが生まれ、PIRをインテリジェントに推進しています。レンズも進化しなければならない:
角度制御がより正確である:熱源ノイズの干渉を避け、空間分解能を高める
多焦点集積設計をサポートする:機械学習信号入力のニーズに適応する
信号アルゴリズムと協調して設計する:レンズモードはニューラルネットワークの認識精度に直接影響する。
三、非同軸構造の台頭:隅々まで「平等に感知できる」ようにする伝統的なフレネルレンズの設計は同軸焦点構造を採用している:つまり、すべての赤外エネルギーが焦点中心に集中している。これは中心領域の誘導が強く、エッジ領域の信号が弱くなる――検出死角と不均一照度の問題を形成する。
近年、新しい設計コンセプトが生まれました。2024年のVo Quang Sangチームの設計など、非同軸フレネルでは、レンズは回転プリズムアレイを使用して、非対称光を収束させ、赤外線エネルギーをより均一にします。検出面ssrn-5093890。
光シミュレーションの結果は次のことを示しています。
検出感度は30以内で均一に保たれます。
小さな視野角+短い焦点距離+高ゲインのシーンでは、その利点が特に顕著です。
第四に、Oberの観察:レンズはもはや一般的な部品ではなく、「戦略的設計」の結果です。 Auborでは、PIRレンズの設計を標準部品の選択ではなく、戦略的プロセスと見なします。
各レンズの背後には、一連の目的関数の最適解があると考えています。
材料の選択は、赤外線帯域の透過率と一致することを優先します（ポリマーの赤外線透過率は85%を超えます）。
形状は、視野の均一性が標準に達することを保証するためにZemaxによってシミュレートされます。
各歯の深さと傾斜角は、特定の帯域と焦点距離に最適化されています。
同時に、スポットの形状と応答範囲は、顧客の知覚アルゴリズムの特性に応じて調整されます。
汎用レンズを盲目的に使用することはありませんが、最終的な検出結果を目標として設計を逆算します。
Ober OpticalについてAubor Opticalは、ポリマー光学部品の研究開発と製造に焦点を当てた企業であり、小規模なカスタマイズ、高速な反復、高精度のシミュレーション設計を専門としています。私たちは持っています:
射出成形+単一点ダイヤモンド旋削技術、自由曲面と微細構造を作る
Zemax+実際の透過率テストプラットフォーム、シミュレーションと実測をシームレスにする
独自の金型ワークショップとコーティング生産ライン、IR/ToF/LiDARなどのマルチバンドコーティングのニーズを満たす
ドイツ、イスラエル、北米の顧客にサービスを提供し、50以上のPIRソリューションを提供しています。
オーベルでは、「知覚能力」が将来のすべての機器の標準装備になると考えており、その背後には、優れたレンズが黙ってサポートしています。
