AT514958A4 - Automatisch justierbarer Lichtvorhang - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Lichtvorhang zur Überwachung einer Fläche oder eines Raumes, umfassend zumindest eine Lichtquelle (1), die einen Lichtstrahl (3.1) mit punktförmigen Querschnitt aussendet, dessen Richtung über ein Stellglied (1.2) entlang einer Achse zur Bildung einer Überwachungsebene abgelenkt wird, oder einen Lichtstrahl (3.2) mit linienförmigen Querschnitt aussendet, der die Überwachungsebene bildet, zumindest eine optische Detektorfläche (2), entlang deren Längserstreckung zumindest zwei Abgreifpunkte (2.1) angebracht sind, wobei ein Objekt im Raum erkannt wird, indem es mindestens einen Lichtstrahl (3.1, 3.2) auf dem Weg von der Lichtquelle (1) zur optischen Detektorfläche (2) unterbricht und die Lichtquelle (1) zumindest ein Stellglied (1.3) aufweist, über das die Lage und die Ausrichtung der Überwachungsebene im Raum veränderbar sind.

Description

Be s ehre ibung

Die Erfindung betrifft einen selbstjustierenden Lichtvorhang so¬wie ein Verfahren zur automatischen Justierung eines Lichtvor¬hangs .

Unter einem selbstjustierenden Lichtvorhang wird in dieserSchrift eine Vorrichtung zur Überwachung einer Fläche oder einesRaumes verstanden, bei der ein punktförmiger Lichtstrahl einerDrehlichtquelle bzw. ein Lichtstrahl mit einem linienförmigenQuerschnitt auf eine optische Detektorfläche gerichtet ist unddie Lichtquelle ein oder mehrere elektromechanisch angetriebeneStellglieder zur Ausrichtung, bzw. Ablenkung des Lichtstrahlsaufweist. Dabei wird die Position des Lichtpunktes oder die Po¬sition der ausgestrahlten Linie auf der Detektorfläche erkanntund die Position und/oder Ausrichtung kann über Steuerung oderRegelung des Stellgliedes verändert werden.

Die US2008278715 (Al) zeigt ein sogenanntes LADAR-System(Laserdetection and ranging). Die Funktionsweise des Ladars entsprichtderer eines Radars, mit dem Unterschied, dass ein gebündelterLichtstrahl eines Lasers anstelle von elektromagnetischen Wellenim Radiofrequenzbereich zur Distanzermittlung verwendet wird.Der Lichtstrahl der Laserquelle wird dabei durch einen Drehspie¬gel abgelenkt und so auf einer Kreisbahn durch den Raum bewegt.Durch Änderung der Winkelstellung der Spiegelfläche kann die La¬ge der Kreisbahn im Raum verändert werden.

Die DE10105774A1 zeigt ein LADAR-Verfahren zur Aufnahme einesObjektraums. Der Strahl eines Laser-Entfernungsmessers wirddurch eine Scanneinheit abgelenkt. Der Lichtstrahl wird durchden Raum gescannt und wird von Objekten auf die er trifft zurückzum Detektor des Laser-Entfernungsmessers reflektiert. ÜberLaufzeitmessung wird die Distanz zum Objekt ermittelt, über dieWinkelstellung der Scanneinheit die Position.

Nachteilig an der LADAR-Technologie ist, dass der reflektierteStrahl eines Objektes gemessen wird und dass der Lichtstrahl durch den gesamten Raum gescannt wird, wodurch Personen, diesich im Scanbereich aufhalten gefährdet werden. Für Anwendungenin Arbeitsbereichen und zur Realisierung von Überwachungsein¬richtungen ist ein LADAR-System daher nur bedingt geeignet.

In der DE 2550653 B2 ist ein Lichtvorhang für die Überwachungeines Raumes beschrieben wobei eine einzelne, sogenannte Dreh¬lichtquelle verwendet wird. Von einer einzelnen Lichtquelle auswird dabei ein Lichtstrahl ausgesandt, wobei die Lichtquelle -bzw. ein Spiegel, auf welchen die Lichtquelle leuchtet - gedrehtwird, sodass der Lichtstrahl in einem bestimmten Takt eine Ebeneim Raum durchstreicht. An der durchstrichenen Fläche (Wand) desRaumes sind Reflektoren, nämlich Umkehrreflektoren oder Plan¬spiegeln angebracht, sodass der Lichtstrahl entweder direkt oderindirekt zur Lichtquelle zurückreflektiert wird. Im Nahbereichder Lichtquelle befindet sich ein Lichtsensor. Wenn kein Lichtzurückreflektiert wird, ist dies ein Hinweis darauf, dass sichein abschattendes Objekt zwischen Lichtquelle und dem ansonstenangestrahltem Reflektorbereich befindet. Man kann für die Über¬wachung eines Raumes mit einer einzigen Lichtquelle und mit ei¬nem einzigen Lichtsensor das Auslangen finden. Nachteilig ist,dass die Überwachung durch spiegelnde Objekte „ausgetrickst"werden kann, dass eine gute Ortsauflösung oftmals kaum möglichist und dass die erforderlichen reflektierenden Streifen an denWänden des Raumes oftmals stören.

In der EP 1267143 Al wird ein System ähnlich der DE 2550653 B2beschrieben, mit dem Unterschied, dass bei dieser Vorrichtunganstelle der reflektierenden Streifen ein Detektor an den Wändenangebracht ist. Beim Detektorelement handelt es sich hier um ei¬nen Lichtwellenleiter, der mit einem fluoreszierenden Materialbeschichtet ist, wodurch der Lichtstrahl in langwelliges Lichtumgewandelt wird, welches sich im Lichtwellenleiter zu dessenEnden hin ausbreitet, wo es von Fotosensoren in ein elektrischesSignal umgewandelt wird. Diese Vorrichtung vermeidet die obenbeschriebenen Nachteile der DE 2550653 B2. Zusätzlich kann bei

Anordnung von zwei, voneinander beabstandeten Lichtquellen einObjekt, welches sich im Überwachungsbereich befindet hinsicht¬lich seines Querschnitts in der Überwachungsebene vermessen wer¬den. Nachteilig ist, dass die Länge der Lichtwellenleiter be¬grenzt ist, da ab einer gewissen Länge das langwellige Licht imLichtwellenleiter so stark abgeschwächt wird, dass es am Foto¬sensor am Ende des Lichtwellenleiters nicht mehr erfasst werdenkann.

Die AT 510 044 Bl zeigt auch einen Lichtvorhang, welcher mit ei¬ner Drehlichtquelle arbeitet. Analog zur EP 1267143 Al wird hierder sich bewegende Lichtstrahl direkt auf ein Detektorelementgerichtet, welches in der Überwachungsebene (Ebene die von derDrehlichtquelle beleuchtet wird) liegt und von diesem in einelektrisches Signal umgewandelt wird. Beim Detektorelement han¬delt es sich hier um eine Detektorfläche, die eine Schicht mitfluoreszierenden Eigenschaften aufweist, wodurch der Lichtstrahlin langwelliges Licht umgewandelt wird, welches sich in der De¬tektorfläche in alle Richtungen ausbreitet, wo es von Fotosenso¬ren, die über die Detektorfläche verteilt angeordnet sind, aus¬gekoppelt und in ein elektrisches Signal umgewandelt wird. Inder Überwachungsebene können mehrere Detektorstreifen angeordnetsein, beispielsweise je einer an je einer Wand des zu überwa¬chenden Raumes. Zusätzlich kann bei Anordnung von zwei, vonei¬nander beabstandeten Lichtquellen ein Objekt, welches sich imÜberwachungsbereich befindet, hinsichtlich seines Querschnittsin der Überwachungsebene vermessen werden. Vorteilhaft gegenüberder EP 1267143 Al ist, dass die Länge eines Detektorstreif enstheoretisch unbegrenzt lang sein kann, da über seine gesamteLänge Fotosensoren in regelmäßigen Abständen angeordnet sind.

Alle drei genannten Vorrichtungen haben gemeinsam, dass die Po¬sition und ungefähre Größe eines abschattenden Objekts im Raumbestimmt werden kann, nämlich aus der Winkelstellung des Dreh¬spiegels und dem Zeitpunkt, in welchem eine Abschattung erfolgt.

Eine weitere Gemeinsamkeit der genannten Schriften stellt dar,dass die Reflektoren, der Lichtwellenleiter oder die Detektor¬fläche in der Ebene angeordnet sein müssen, in welcher derLichtstrahl vom Drehspiegel abgelenkt wird. Dadurch ergeben sichfolgende Nachteile: • Erheblicher Aufwand bei der Anbringung und Justierung derLichtvorhänge, da die Lichtquelle mit dem Drehspiegel exaktin die Ebene der Detektoren bzw. Reflektoren ausgerichtetwerden muss, bzw. umgekehrt. • Mit einer Lichtquelle kann der Lichtstrahl nicht auf Detek¬toren oder Reflektoren in unterschiedlichen Ebenen gerich¬tet werden. Es können auch nur gerade Detektoren oder Re¬flektoren verwendet werden, wobei diese in der Ebene desDrehlichts verlaufen müssen. • Wird durch äußere Umstände die Relativposition von Licht¬quelle und Detektor verändert, so folgt der Lichtstrahl derDrehlichtquelle nicht mehr der vorgesehenen Bahn und derLichtvorhang muss manuell nachjustiert werden.

Alternativ kann zur Bildung eines Lichtvorhangs anstelle derDrehlichtquelle auch eine oder mehrere unbewegliche Lichtquellenbei einem Detektorstreifen, an welchem in regelmäßigen AbständenPhotosensoren angebracht sind, eingesetzt werden. Ein solcherDetektorstreifen und die besagte Lichtquellenanordnung werden inder AT 508 135 Bl gezeigt. Da jeder einzelne Photosensor einSignal über die von ihm detektierte Lichtintensität liefert,kann über den abgeschatteten Bereich am Detektor, die Anwesen¬heit eines Objekts im Raum detektiert und bei Kenntnis der Posi¬tion der Lichtquelle die ungefähre Position des Objekts bestimmtwerden. Bei Ausrichtung mehrerer Lichtquellen auf den Detektor¬streifen, welche durch Modulation oder Codierung unterscheidbarsind, kann die exakte Position, die Größe des Objekts und dieAnwesenheit von mehreren Objekten erfasst werden. Die Lichtquel¬len können dabei divergent ausgeführt sein, oder über eine ge¬eignete Optik einen im Querschnitt linienförmigen Strahl aussen¬ den, wobei die ausgesendete Linie exakt entlang der Detektorflä¬che verläuft, wobei vorteilhaft ist, dass weniger Lichtenergiebenötigt wird und dass nur der Detektorstreifen beleuchtet wird.Nachteilig daran ist, dass die Lichtquelle bzw. die Linienoptikexakt justiert werden muss, damit der lineare Querschnitt desLichtstrahls exakt dem Verlauf des Detektors folgt. Gegenüberden Lichtvorhängen mit Drehlichtquelle entfällt zwar das elekt-ro-mechanische System zum Schwenken des Lichtstrahls, hinsicht¬lich der Ausrichtung der Lichtquellen und Betriebsstabilität er¬geben sich keine Vorteile. Für die Ausgestaltung eines Lichtvor¬hangs wird es vom konkreten Anwendungsfall abhängen, ob ein Sys¬tem mit Drehlichtquelle oder mit Linienoptik zu bevorzugen ist.

Aufgrund der Vorteile der AT 510 044 Bl und der AT 508 135 Blgegenüber den anderen Schriften zum Stand der Technik, wird voneinem Detektor ausgegangen, welcher aus einem flächigen, strei¬fenförmigen Lichtwellenleiter gebildet ist, welcher eine Schichtmit lumineszentem Farbstoff aufweist und entlang dessen Längser¬streckung in regelmäßigen Abständen Photosensoren angebrachtsind. Als Lichtquelle soll wahlweise eine Drehlichtquelle, odereine Lichtquelle mit linearer Optik zum Einsatz kommen.

Alternativ kann auch ein optischer Detektor wie in der WO2009105801 (Al) Verwendung finden, der als flächiger Positions¬detektor auf Basis einer Schicht aus einem organischen photoak¬tiven Material ausgebildet ist, welche beiderseits durch eineflächige Elektrode angeschlossen ist, wobei zumindest eineElektrode innerhalb ihres Stromkreises einen relativ hohen ohm¬schen Widerstand aufweist, wobei der Strom durch eine schlechtleitende Elektrode an mehreren voneinander beabstandeten An¬schlusspunkten gemessen wird und daraus Rückschlüsse auf die La¬ge einer durch Lichtabsorption hervorgerufenen, lokalen leiten¬den Verbindung durch die photosensitive Schicht möglich sind.

Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht dabei da¬rin, einen Lichtvorhang zu schaffen, welcher einfacher in der

Montage ist, der mehr Möglichkeiten für die Anbringung von De¬tektoren im Raum bietet und der erhöhte Betriebsstabilität auf¬weist. Dabei soll es möglich sein, bei geeigneter Anordnung vonmindestens zwei Lichtquellen im Raum die Position und die Abmes¬sungen eines Objekts bezüglich einer oder mehrerer Ebene zu be¬stimmen . Für das Lösen der Aufgabe wird vorgeschlagen, einen Lichtvorhangzu bilden, indem eine positionssensitive optische Detektorflächeund eine Lichtquelle, welche zumindest ein Stellglied zur Ände¬rung der Ausrichtung ihres Lichtstrahls aufweist, kombiniertwerden. Dabei wird die Position des Lichtstrahls auf der opti¬schen Detektorfläche detektiert und festgestellt, ob diese Posi¬tion der Sollposition entspricht. Wird eine Abweichung der Ist-Position von der Sollposition festgestellt, so wird die Positiondes Lichtstrahls über das Stellglied verändert, bis die Ist-Position gleich der Soll-Position ist. Die Detektion eines Ob¬jekts im Überwachungsraum des Lichtvorhangs erfolgt dadurch,dass dieses die Bahn des Lichtes von der Lichtquelle zur opti¬schen Detektorfläche unterbricht.

Bevorzugt weist die positionssensitive optische Detektorflächeentlang ihrer Längserstreckung in regelmäßigen Abständen Ab¬greifpunkte auf.

Besonders bevorzugt weist die optische Detektorfläche entlangihrer Längserstreckung zumindest zwei parallel verlaufende Rei¬hen von Abgreifpunkten auf.

Die optische Detektorfläche weist bevorzugt eine streifenförmigeForm auf und ist bevorzugt aus Folienmaterial gebildet, an wel¬chem die Abgreifpunkte und deren elektrischen Leitungen befes¬tigt sind. Die optische Detektorfläche kann dabei beliebig langeund beliebig breit ausgeführt werden. Die Oberfläche der Detek¬torfläche kann eine semitransparente Beschichtung aufweisen, so-dass diese zwar für Licht der Lichtquellen durchlässig ist, ihrErscheinungsbild aber an den Untergrund an welchem sie befes¬tigt, insbesondere aufgeklebt wird, angepasst werden kann. Die optische Detektorfläche kann auch weitgehend durchsichtig ausge¬bildet sein.

Besonders bevorzugt ist die optische Detektorfläche aus einemflächigen, streifenförmigen Lichtwellenleiter gebildet, welchereine Schicht mit lumineszentem Farbstoff aufweist und entlangdessen Längserstreckung in regelmäßigen Abständen Photosensorenangebracht sind.

Besonders bevorzugt ist die optische Detektorfläche als flexib¬le, biegsame Folie ausgebildet. Wobei diese beispielsweise ge¬bildet ist aus zwei ca. 0.1 mm dicken Deckschichten aus PET,zwischen welchen eine ca. 0.001 mm dicke photolumineszenteSchicht aus einer homogenen Mischung des Kunststoffs Polyvi¬nylalkohol und des Farbstoffs Rhodamin 6G laminiert ist. EinPhotosensor besteht aus einem photoelektrischen Element, typi¬scherweise einem Stück Silizium-Wafer, welches elektrisch gese¬hen eine Photodiode oder einen Phototransistor darstellt. Bei¬spielsweise sind in einem regelmäßigen Abstand von 5-12 cm Pho¬todioden, welche eine Querschnittsfläche von etwa 2x2 mm2 ein¬nehmen an der frei liegenden Seite einer der beiden PET-Schichten so angebracht, dass sie Licht aus der PET-Schicht aus¬koppeln und an ihren pn-Übergang einkoppeln.

Bevorzugt wirkt das Stellglied auf einen Spiegel, ein Prismaund/oder eine Linse, welche bei Drehung um die eigene Achse oderbei translatorischer Bewegung eine Ablenkung des Lichtstrahlsbewirken. Das Stellglied kann aber auch auf die Lichtguelleselbst wirken, indem diese geschwenkt, gedreht, oder translato¬risch bewegt wird. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dassdie Lichtguelle samt den optischen Bauteilen (Linsen, Prismen,Spiegeln) in ihrer Lage verändert wird.

Die Lichtquelle sendet bevorzugt Licht mit einem sehr schmalenWellenlängenspektrum, bevorzugt in einem nicht sichtbaren Wel¬lenlängenbereich, also beispielsweise Infrarotlicht. Die Wellen¬länge der Lichtquelle entspricht dabei der Wellenlänge, mit wel¬cher der lumineszente Farbstoff anregbar ist. Die Lichtquelle sendet bevorzugt moduliertes Licht, welches zusätzlich codierteInformationen enthalten kann, um einerseits eine Unterscheidungzum Umgebungslicht zu ermöglichen, andererseits um die Anteilemehrerer Lichtquellen im Intensitäts-Signal einer optischen De¬tektorfläche identifizieren zu können.

In der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsvariante sendet dieLichtquelle einen Lichtstrahl mit punktförmigem Querschnitt ausund ist bevorzugt als Laser oder Laserdiode ausgebildet. DieLichtquelle weist einen oder mehrere Stellglieder auf, die eserlauben den Lichtstrahl ähnlich eines LADARs entlang einer be¬liebigen Bahn im Raum zu bewegen.

Dabei ist die Lichtquelle bevorzugt als Drehlichtquelle ausge¬bildet, welche durch Rotation den Lichtpunkt zyklisch oder kon¬tinuierlich entlang einer Bahn durch den Raum bewegt. Das erfin¬dungsgemäß vorgesehene zusätzliche Stellglied bewirkt ein Ablen¬ken des Lichtpunkts, wodurch die Bahn des Lichtpunkts durch denRaum beliebig verändert werden kann. Die Drehbewegung der Licht¬quelle kann dabei kontinuierlich oder diskontinuierlich und/odermit konstanter oder variabler Geschwindigkeit und/oder mit ver¬änderbarer Drehrichtung erfolgen.

In der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsvariante ist dieLichtquelle so ausgebildet, dass sie einen Strahl mit einem li¬nienförmigen Querschnitt aussendet. Diese kann durch einen Lasermit Linienoptik oder durch eine gerichtete Lichtquelle oder di¬vergente Lichtquelle mit einer Blende gebildet sein. Durch dasStellglied kann die Lage und/oder die Ausrichtung der ausgesen¬deten Querschnittslinie des Strahls im Raum verändert werden.Bevorzugt weist die Lichtquelle weiters eine Möglichkeit auf, umdie Länge der ausgesendeten Querschnittslinie des Strahls zuverändern.

Erfindungsgemäß können auch beide Ausführungsvarianten vonLichtquellen für einen Lichtvorhang mit einer oder mehreren op¬tischen Detektorfläche eingesetzt werden.

Die Erfindung wird in Folge mit Hilfe der Figuren näher erläu¬tert .

Die Erfindung wird an Hand von Zeichnungen veranschaulicht:

Fig. 1: Zeigt einen beispielhaften erfindungsgemäßen Lichtvor¬ hang mit Verwendung einer Lichtquelle, die einen Licht¬strahl mit punktförmigem Querschnitt aussendet.

Fig. 2: zeigt den Signalverlauf der Abgreifpunkte einer bei¬ spielhaften optischen Detektorfläche.

Fig. 3: Zeigt die räumliche Anordnung eines erfindungsgemäßen

Lichtvorhangs mit mehreren optischen Detektorflächen.

Fig. 4: Zeigt eine beispielhafte, erfindungsgemäße Lichtquelle.

Fig. 5: Zeigt eine weitere beispielhafte, erfindungsgemäße

Lichtquelle.

Fig. 6: Zeigt eine weitere beispielhafte, erfindungsgemäße

Lichtquelle.

Fig. 7: Zeigt einen beispielhaften erfindungsgemäßen Lichtvor¬ hang mit Verwendung einer Lichtquelle, die einen Licht¬strahl mit linienförmigen Querschnitt aussendet.

Fig. 8: Zeigt die räumliche Anordnung eines erfindungsgemäßen

Lichtvorhangs mit mehreren optischen Detektorflächen undzwei Lichtquellen, die einen Lichtstrahl mit linienförmigenQuerschnitt aussenden.

Fig. 9: Zeigt einen erfindungsgemäßen Lichtvorhang mit einer optischen Detektorfläche mit vielen Reihen von Abgreifpunk¬ten .

In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Variante mit einer Lichtquel¬le 1 gezeigt, welche einen Lichtstrahl 3.1 mit einem punktförmi¬gen Querschnitt aussendet. Der Lichtstrahl 3.1 stammt von einemLaser 1.1 oder einer Laserdiode 1.1. Die Lichtquelle 1 ist inder Lage, den Lichtstrahl 3.1 in zwei Ebenen abzulenken. DieLichtquelle 1 ist mit zwei Stellgliedern 1.2 und 1.3 ausgeführt.Das erste Stellglied 1.2, beispielsweise ein motorisch um dieeigene Achse gedrehter Polygonspiegel, ist in der Lage, denLichtstrahl 3.1 in einer ersten Ebene zu drehen oder zu schwen- ken. Das zweite Stellglied 1.3, beispielsweise ein durch einenGalvanometerantrieb kippbarer Planspiegel, ist in der Lage denLichtstrahl 3.1 in einer zweiten Ebene zu drehen oder zu schwen¬ken, welche sich vorzugsweise in einem Winkel von 90° zur erstenEbene befindet. Der Planspiegel des Stellglieds 1.3 kann dabeiauch in Strahlrichtung gesehen nach dem Stellglied 1.2 angeord¬net sein. Es ist vorgesehen, dass die beiden Stellglieder 1.2, 1.3 unabhängig voneinander die Schwenk- oder Drehbewegung in ih¬rer jeweiligen Ebene ausführen, wobei zumindest die Geschwindig¬keit und Drehrichtung eines der beiden Stellglieder 1.2 und 1.3variiert werden kann.

In einer besonders bevorzugten Variante ist vorgesehen, dass dieWinkelstellungen des ersten und des zweiten Stellglieds 1.2, 1.3jederzeit erfasst und an eine Datenverarbeitungsanlage übermit¬telt werden. Indem auch das Signal der optische Detektorfläche 2durch die Datenverarbeitungsanlage erfasst wird, kann durchzeitliche Korrelation der Winkeldaten der Stellglieder 1.2 und 1.3 und den Intensitätsmesswerten der optischen Detektorfläche2, bestimmt werden, auf welcher Gerade von der Lichtquelle 1 zuroptischen Detektorfläche 2 die Oberfläche des Objekts vom Licht¬strahl 3.1 erreicht wurde. Umgekehrt gilt dies auch, wenn derLichtstrahl 3.1 die Oberfläche des Objekts wieder verlässt undauf die optische Detektorfläche 2 trifft. Dabei ist es ausrei¬chen, das Summensignal der Abgreifpunkte 3 an die Datenverarbei¬tungsanlage übertragen wird.

Die Detektion und Vermessung von abschattenden Objekten kannauch dadurch erfolgen, dass der durch dieses abgeschattete Be¬reich an der optischen Detektorfläche 2 erfasst wird. Dazu dasSignal jedes Abgreifunkt 2.1 auszuwerten, aus dem Verhältnis derIntensitätsmesswerte von benachbarten Abgreifpunkten kann diePosition und Ausdehnung der Abschattung bestimmt werden. DurchKenntnis der Position der Lichtquelle 1 können wiederum zwei Ge¬raden im Raum definiert werden, wobei die erste Gerade den An¬ fangspunkt der Oberfläche des Objekts markiert und die zweiteden Endpunkt.

Durch die Anordnung von mehreren erfindungsgemäßen Lichtquellen1 und/oder mehreren optischen Detektorflächen 2 im Raum könnenviele solche Geraden ermittelt werden, wodurch die Datenverar¬beitungsanlage in der Lage ist, die Position und die Größe einesObjekts im Raum zu bestimmen. Der Umstand, dass bei Verwendungeiner erfindungsgemäßen Lichtquelle 1 optische Detektorflächen 2in mehreren räumlichen Ebenen, welche einen beliebigen Winkelzueinander aufweisen können, mit dem Lichtstrahl 3.1 überstri¬chen werden können, macht die gegenständliche Erfindung zurVermessung von Objekten besonders wertvoll. Bei den Vorrichtun¬gen nach dem Stand der Technik wäre in diesem Fall für jede Ebe¬ne, in welcher ein Detektor angeordnet ist eine eigene Licht¬quelle nötig.

Die Bewegung der beiden Stellglieder 1.2, 1.3 kann durch eineSteuerung erfolgen, indem die abzufahrende Bahn in der Datenver¬arbeitungsanlage gespeichert ist und in Stellsignale für dieStellglieder 1.2, 1.3 umgerechnet wird. Dazu kann die Bahn beiErrichtung des Lichtvorhangs manuell Abgefahren werden, indemdie Bahn durch einen Benutzer in die Datenverarbeitungsanlageeingespielt wird, beispielsweise indem dieser die Stellgliederüber einen Joystick verstellt und die resultierende Bahn von derDatenverarbeitungsanlage aufgezeichnet wird.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen,zumindest eines der beiden Stellglieder 1.2, 1.3 über eine Rege¬lung anzusteuern. Das Eingangssignal (Regelgröße, Istwert) fürdie Regelung wird dabei von den Abgreifpunkten 2.1 der optischenDetektorfläche 2 geliefert und ist beispielsweise die an der op¬tischen Detektorfläche 2 gemessene Summenspannung / Summenstromaller Abgreifpunkte. Als Sollwert (Führungsgröße) kann dabei einbestimmter Spannungspegel, welcher von der optischen Detektor¬fläche 2 zu liefern ist, dienen. Die Regelung kann auch danachtrachten, die an der optischen Detektorfläche 2 gemessene Span- nung maximal zu halten. Die Differenz aus der Regelgröße (Ist¬wert) und der Führungsgröße (Sollwert) dient als Stellgröße fürzumindest eines der Stellglieder 1.2, 1.3 der Lichtquelle 1.Zweck der Regelung ist es, unabhängig von der räumlichen Lageder optischen Detektorfläche 2, dafür zu sorgen, dass der Licht¬strahl 3.1 so abgelenkt wird, dass er dem Verlauf der optischenDetektorfläche 2 folgt. Die Ausführung mit einer Regelung istbesonders wertvoll, da die optische Detektorfläche 2 nicht exaktnach der Lichtquelle 3.1 ausgerichtet werden muss, oder umge¬kehrt. Selbst bei einem einfachen Lichtvorhang, bei welcher alleoptischen Detektorflächen 2 in einer Ebene angeordnet sind, er¬spart man sich so erheblichen Montageaufwand, da schräg ange¬brachte optische Detektorflächen 2 oder ein schräg montierte er¬findungsgemäße Lichtquelle 1 von der Regelung ausgeglichen wer¬den. Man spart sich aufwändige Vermessungs- und Justierungsar¬beiten, da der erfindungsgemäße Lichtvorhang sozusagen selbst¬justierend ist.

Im Beispiel nach Fig.l ist der Sollwert für die Regelung durchdie Sollbahn 8 an der optischen Detektorfläche 2 vorgegeben. DieSollbahn 8 liegt typischerweise entlang der Mittellinie der op¬tischen Detektorfläche 2. Gemäß Fig. 1 sind entlang der Längser¬streckung der optischen Detektorfläche 2 zwei Reihen von zuei¬nander gleichmäßig beabstandeten Abgreifpunkten 2.1 angebracht,welche einen gleichmäßigen Abstand zur Mittellinie aufweisen.Vorteilhaft darin ist, dass nicht nur das Vorliegen einer Abwei¬chung der Istbahn 9 von der Sollbahn 8 detektiert wird, sondernauch in welche Richtung diese von der Sollbahn 8 abweicht, dajede Abweichung von der Sollbahn 8 dazu führt, dass das Summen¬signal einer Reihe von Abgreifpunkten 2.1 großer wird und dasSummensignal der zweiten Reihe von Abgreifpunkten 2.1 kleiner.Die Regelung trachtet also danach, die Summensignale der beidenReihen auf dem gleichen Wert zu halten. Bei einer konstantenDrehung des Polygonspiegels des Stellglieds 1.2 wird das Stell¬glied 1.3 so geregelt, dass die Istposition des Lichtpunktes derSollbahn 8 folgt. Bei Anordnung der Sensorreihen entlang einer beliebig geformten, beispielsweise kreisbogenförmigen Sollbahn 8kann so erreicht werden, dass der Lichtpunkt dieser automatischfolgt.

In Fig. 1 wird zusätzlich gezeigt, was passiert, wenn der Licht¬punkt durch einen äußeren Einfluss von der Sollbahn 8 abweicht.Der äußere Einfluss kann beispielsweise in einer Positionsände¬rung der Lichtquelle 1, hervorgerufen durch Berührung oder Er¬schütterung, liegen. Durch den äußeren Einfluss wird der Licht¬strahl 3.1 nach oben verschoben, wodurch eine Abweichung 9.1 derIstbahn 9 von der Sollbahn 8 entsteht. Durch die Abweichung 9.1liefert die obere Reihe von Abgreifpunkten 2.1 ein entsprechendhöheres Signal und die untere Reihe von Abgreifpunkten 2.1 einentsprechend niedrigeres. Als Regelgröße dient beispielsweisedie Differenzspannung aus dem Summensignal der oberen Reihe unddem Summensignal der unteren Reihe. Durch die Regelung wird derLichtstrahl 3.1 über das Stellglied 1.3 solange nach unten ge¬schwenkt, bis die Differenzspannung wieder null ist und derLichtpunkt der Sollbahn 8 somit wieder exakt folgt.

Alternativ kann die Abweichung auch erst beim nächsten Durchlaufder Sollbahn 8 erfolgen, insbesondere wenn die Zeitdauer einesDurchlaufs viel geringer ist, als das Entstehen von Abweichun¬gen. Die optische Detektorfläche 2 kann mit einer Wiederholfre¬quenz von 100 Hz und höher überstrichen werden. Somit kann dergegenständliche Lichtvorhang auch eingesetzt werden, wenn dieLichtquelle 1 und die optische Detektorfläche 2 an zwei zueinan¬der beweglichen Objekten angebracht sind und die Relativbewegungder beiden Objekte kann aus der Höhe und Richtung der Abweichungbestimmt werden.

Sollte die Lichtquelle 1 oder die optische Detektorfläche 2 einePositionsänderung erfahren, die ausreichend groß ist, dass derLichtpunkt nicht mehr auf die optische Detektorfläche 2 trifft,so ist es nötig, dass eine Justierungsroutine abgerufen wird.Diese kann darin bestehen, dass der Lichtstrahl 3.1 über dieStellglieder 1.2 und 2.3 durch den maximalen Überwachungsbereich gescannt wird. Sobald der Lichtstrahl wieder auf die optischeDetektorfläche trifft, wird dies von dieser registriert und übereine Programmroutine wird der Lichtstrahl über die Stellglieder 1.2 und 1.3 an die Anfangsposition an einem Ende der optischenDetektorfläche 2 positioniert. Diese Position wird in Form derWinkelstellung der Stellglieder 1.2, 1.3 gespeichert, um nachbeenden eines Durchlaufs der Sollbahn 8 wieder angefahren werdenzu können. Alternativ kann die Sollbahn 8 bei Erreichen der End¬position am anderen Ende der optischen Detektorfläche in umge¬kehrter Richtung abgefahren werden.

Dieselbe Justierungsroutine kann auch bei erstmaliger Inbetrieb¬nahme des Lichtvorhangs erfolgen. Dabei ist es vorteilhaft, wennder ganze Raum bzw. der maximale Überwachungsbereich gescanntwird und die Lage und Ausrichtung aller optischen Detektorflä¬chen 2 detektiert und gespeichert wird. Dabei wird beispielswei¬se die Winkelstellung der Stellglieder 1.2, 1.3 für den Startund Endpunkt jeder optischen Detektorfläche 2 gespeichert. DieStartpunkte können sodann automatisch angefahren werden, wobeidie Sollbahn 8 auf der optischen Detektorfläche 2 dann durch dieRegelung automatisch abgefahren wird. Bei Erreichen des End¬punkts einer optischen Detektorfläche 2 wird der Lichtpunkt mitder gespeicherten Winkelstellung der Stellglieder 1.2, 1.3 aufdie nächste Startposition einer optischen Detektorfläche 2 ge¬richtet .

Figur 2 zeigt den Signalverlauf des Summensignals U je einerReihe von Abgreifpunkten 2.1 einer Detektorfläche 2, welche vomLichtpunkt der Lichtquelle 1 überstrichen wird. Die Abgreifpunk¬te 2.1 weisen einen regelmäßigen Abstand zueinander auf. Dererste Signalverlauf zeigt das Summensignal der Abgreifpunkte 2.1als Funktion des Ortes, der zweite Signalverlauf als Funktionder Zeit. Punktiert ist die Differenz der Höhe der beiden Signa¬le, welches als Maß für die Abweichung von der Sollbahn 8 dient,eingezeichnet. Bei bekannter Geschwindigkeit der Schwenkbewegungder Lichtquelle 1, bzw. bei Kenntnis des zeitlichen Verlaufs de¬ ren Winkelstellung, kann aus dem zeitlichen Verlauf des Summen¬signals die Relativposition der Lichtquelle 1 zur optischen De¬tektorfläche 2 ermittelt werden. Dies erfolgt dadurch, dass überden zeitlichen Abstand in welchem Spitzen (Positionen der Ab¬greifpunkte) im Signalverlauf auftreten der Winkel der Licht¬quelle 1 zur optischen Detektorfläche 2 ermittelt werden kann,da je spitzer der Winkel zwischen Lichtquelle 1 und den Abgreif¬punkten 2.1 ist, desto kürzer wird der zeitliche Abstand zweierSpitzen im Signalverlauf. Der Normalabstand der Lichtquelle 1zur optischen Detektorfläche 2 kann dadurch ermittelt werden,dass der zeitliche Abstand der Spitzen im Signalverlauf insge¬samt kleiner wird, je größer die Distanz der Lichtquelle 1 zuroptischen Detektorfläche 1 ist. Eine weitere Möglichkeit zur Po¬sitionsbestimmung kann darin bestehen, dass der Lichtpunkt nor¬mal zur Sollbahn 8 auf der Detektorfläche ausgelenkt wird undaus der Winkeländerung der Lichtquelle 1 und der resultierendenhöhe der Abweichung von der Sollbahn 8, die Relativposition vonLichtquelle 1 und optischer Detektorfläche 2 bestimmbar ist.

Figur 3 zeigt einen zu überwachenden Raum, welcher mit einem er¬findungsgemäßen Lichtvorhang ausgestattet ist. Dabei sind bei¬spielhaft zwei Möglichkeiten zur Detektion des Lichtstrahls 3.1gezeigt, die erste zur Überwachung eines Fensters und einer Türund die zweite zur Überwachung eines nicht direkt einsehbarenKorridors.

Die erste Möglichkeit (Überwachung des Fensters und der Tür) be¬steht darin den Lichtstrahl 3.1 direkt auf eine optische Detek¬torfläche 2 zu richten und die Stellglieder 1.2, 1.3 der Licht¬quelle 1 so zu steuern, bzw. zu regeln, dass der Lichtstrahl 3.1dem Verlauf der optischen Detektorfläche 2 bis zu ihrem Endefolgt.

Entlang des Rahmens der Tür sind dazu drei optische Detektorflä¬chen 2 angeordnet, wobei die Winkelstellung der Stellglieder 1.2und 1.3 des jeweiligen Startpunktes in der Datenverarbeitungsan¬lage gespeichert ist. Bei Erreichen einer Endposition einer op¬ tischen Detektorfläche 2 werden die Winkelstellungen der beidenStellglieder 1.2 und 1.3 auf die gespeicherten Werte für dennächsten Startpunkt gestellt.

Beim Fenster ist der Verlauf der optischen Detektorfläche 2 derKontur des Fensters angepasst. In den Eckbereichen des Fensters,an denen die optische Detektorfläche 2 einen 90° Knick aufweist,können die Abgreifpunkte 2.1 entlang einer Rundung verlaufen,oder durch eine spezielle Anordnung der Abgreifpunkte 2.1 einSteuersignal an die Datenverarbeitungsanlage generiert werden,welcher dieser die Richtung des 90° Knicks anzeigt. Beispiels¬weise erfolgt dies, indem ein oder mehrere zusätzliche mit einereigenen Datenleitung ausgestattete Angreifpunkte 2.1 vorhandensind. Eine weitere Möglichkeit ist, dass solche Knickpunkte imVerlauf einer optischen Detektorfläche 2 bei der Justierungsrou¬tine erkannt und deren Koordinaten gespeichert werden.

Dazu ist allgemein zu formulieren, dass jeder Koordinate imRaum, jeder optischen Detektorfläche 2 und jedem Abgreifpunkt 3.1 in der Datenverarbeitungsanlage eine Bedeutung zugewiesenwerden kann, welche eine definierte Reaktion auslöst. Beispiels¬weise löst das Unterbrechen des Lichtstrahl 3.1 zwischen derLichtquelle 1 und einer ersten optischen Detektorfläche 2 einenAlarm aus, während das Unterbrechen des Lichtstrahls 3.1 zwi¬schen der Lichtquelle 1 und einer zweiten optischen Detektorflä¬che 2 dazu verwendet wird, um das Objekt, welches die Abschat¬tung verursacht zu vermessen.

Bei der zweiten gezeigten Möglichkeit (nicht einsehbarer Korri¬dor) kann die optische Detektorfläche 2 nicht direkt vom Licht¬strahl 3.1 der Lichtquelle 1 angestrahlt werden. Daher ist einzusätzlicher Reflektor 4 angebracht, mit dessen Hilfe der Licht¬strahl 3.1 zur optischen Detektorfläche 2 gelenkt wird. Im Bei¬spiel ist der Reflektor 4 ein Konvexspiegel. Dies hat den Vor¬teil, dass ein großer Bereich durch den Lichtstrahl 3.1 erreichtwerden kann und eine kleine Bewegung des Lichtstrahls 3.1 am Re¬flektor 4 in eine weite Bewegung des Lichtstrahls 3.1 an der op¬ tischen Detektorfläche 2 umgewandelt wird. Es könnte auch dergesamte Lichtvorhang dadurch realisiert werden, dass alle imRaum verteilten optischen Detektorflächen 2 über die Reflexiondes Lichtstrahls 3.1 von nur einem Reflektor 4 erreicht werden.Dadurch genügen minimale Bewegungen der beiden Stellglieder 1.2, 1.3 um einen großen Raum zu überwachen. Die Steuerung bzw. Rege¬lung der beiden Stellglieder 1.2, 1.3 erfolgt wieder durch dasSignal, welches an den optischen Detektorflächen 2 erzeugt wird.Es wäre auch denkbar eine Lichtquelle 1 ohne Stellglieder 1.2, 1.3 vorzusehen und den Konvexspiegel durch ein oder mehrereStellglieder 1.2, 1.3 in zwei Achsen translatorisch beweglichauszuführen, wobei diese Achsen in einem Winkel von 90° zueinan¬der stehen. Die Stellglieder 1.2, 1.3 müssen also nicht zwangs¬läufig an der Lichtquelle 1 ansetzen, sondern können auch beab-standet von dieser auf einen Reflektor wirken. Um die erfin¬dungsgemäße Funktion des Lichtvorhangs zu erhalten, befindetsich das zu detektierende und gegebenenfalls zu vermessende Ob¬jekt in diesem Fall zwischen dem Reflektor und der optischen De¬tektorfläche. In Richtung des ausgesendeten Lichtstrahls 3.1ergibt sich als erfindungsgemäß jedenfalls folgende Reihenfolge:Lichtquelle 1; gegebenenfalls Reflektor 4; zu detektierendes Ob¬jekt; optische Detektorfläche 2. Dabei sind der Reflektorund/oder die Lichtquelle mit einem oder mehreren Stellgliedern1.2, 1.3 ausgestattet.

Fig. 4 zeigt eine beispielhafte Lichtquelle 1 die für den gegen¬ständlichen Lichtvorhang geeignet ist. Das erste Stellglied 1.2ist hier als elektrisch betriebener Drehteller ausgeführt unddient zum kontinuierlichen Drehen oder zum zyklischen Schwenkendes lichtemittierenden Elements 1.1, insbesondere Lasers oderLaserdiode. Das zweite Stellglied 1.3 ist ein lineares Stell¬glied in Form eines Bolzens, welcher beispielsweise mit einerZahnstange versehen ist und von einem Elektromotor über einZahnrad angetrieben wird. Durch die Stellglieder 1.2, 1.3 wirdalso die gesamte Lichtquelle 1 bewegt.

Fig. 5-6 zeigen weitere beispielhafte Lichtquellen 1. Generelleignen sich Lichtquellen 1 die wie Scanköpfe von Laserscannernausgebildet sind. Bei diesen Scanköpfen wird der Laserstrahl ab¬gelenkt, dessen Ablenkungswinkel gemessen und bevorzugt elektro¬nisch geregelt. Dabei können Spiegelscanner, Prismenscanner odersonstige Funktionsprinzipien Anwendung finden. Die einfachsteMethode, um eine Scanbewegung zu erzeugen, ist die Veränderungder Orientierung eines Spiegels, an dem der Laserstrahl reflek¬tiert wird. In einer räumlichen Dimension kann das durch einenGalvanometerantrieb, durch einen sich kontinuierlich drehendenSpiegel, oder durch ein sich kontinuierlich drehendes Spiegel¬prisma (Polygonspiegel mit 4-Kanten ist in Fig. 1 gezeigt) er¬folgen, je nachdem, ob eine frei programmierbare Bewegung (Vek¬torsteuerung) oder eine periodische Bewegung (Zeile, Bild) ge¬wünscht ist. Man unterscheidet daher üblicherweise Vektorscannerund Rasterscanner.

Zur zweidimensionalen Ablenkung muss entweder ein Spiegel inzwei Richtungen ausgelenkt werden - wie vor allem bei langsamenSystemen eingesetzt - oder es werden zwei orthogonal drehbarestehende Spiegel nahe beieinander aufgestellt, über die der La¬serstrahl reflektiert wird wie in Fig. 6 gezeigt. Die Plan- bzw.Polygonspiegel werden von je einem Galvanometerantrieb oderElektromotor angetrieben.

Des Weiteren existieren Scanköpfe zum dreidimensionalen Laser¬markieren, die neben den zwei Spiegeln für X- und Y-Achse nocheine verstellbare Optik für die Tiefe, also die Z-Achse besit¬zen. Damit ist es möglich, den Laser auch in der dritten Dimen¬sion anzusteuern. Der Laserfokus kann dann in allen drei Raumdi¬mensionen frei positioniert werden.

Bei einem Prismascanner können die Spiegel durch totalreflekie-rende Umlenkprismen ersetzt werden. Mittels zwei axial drehbarenPrismen, sogenannten Risley-prismen, können ebenfalls Laser¬strahlen zwei-dimensional abgelenkt werden.

Zusainmengefasst kann festgehalten werden, dass beide Stellglied1.2, 1.3 direkt das lichtemittierende Element 1.1 bewegen könnenwie in Fig. 4 gezeigt, dass das Stellglied 1.2 den Strahl ab¬lenkt und das Stellglied 1.3 das lichtemittierende Element 1.1oder die gesamte Lichtquelle 1 bewegt wie in Fig. 5 gezeigt, o-der dass beide Stellglieder 1.2, 1.3 den Strahl ablenken wie inFig. 6 gezeigt. Ein Stellglied 1.2, 1.3 kann dabei aus einemElektromotor, Galvanometerantrieb oder piezzoelektrischen Akto¬ren bestehen, oder durch einen dieser Antriebe in Kombinationmit einem Spiegel, einem Prisma oder einer Linse gebildet sein.

Die konkrete Ausgestaltung hängt vom Anwendungsfall, insbesonde¬re vom maximal zu überwachenden Bereich und vom Abstand derLichtquelle 1 zu den optischen Detektorflächen 2 ab. Sind diesebeispielsweise nur an einer Wand des Raumes angebracht, so wirdbei ausreichendem Abstand zu dieser eine Lichtquelle 1 gemäßFig. 6 ausreichend sein. Sollen alle Wände des Raumes und gege¬benenfalls auch die Decke mit optischen Detektorflächen 2 verse¬hen werden, so können diese mit einer Lichtquelle gemäß Fig. 5erreicht werden.

Fig. 7 zeigt einen erfindungsgemäßen Lichtvorhang mit einerLichtquelle 1 die einen Lichtstrahl 3.2 mit linienförmigem Quer¬schnitt ausstrahlt. Die Lichtquelle 1 ist dabei beispielsweiseaus einem Laser oder einer Laserdiode mit einer Linienlinse ge¬bildet. Die Linienlinse weitet einen punktförmigen Lichtstrahl 3.1 zu einem Lichtstrahl 3.2 mit linienförmigen Querschnitt auf.Durch drehen der Linienlinse um die eigene Achse kann die Aus¬richtung der ausgestrahlten Linie verändert werden, sprich dieLinie wird um ihren Mittelpunkt gedreht. Durch Schwenken derEinheit aus Laser und Linienlinse, kann die Lage der der ausge¬strahlten Linie im Raum verändert werden. Ist die Lichtquelle 1auf eine Wand gerichtet, so reichen diese beiden Maßnahmen, umdie ausgestrahlte Linie exakt an den Verlauf einer beliebig ander Wand angebrachten, geraden, optischen Detektorfläche auszu¬richten. Bevorzugt weist also die Lichtquelle 1 ein erstes

Stellglied 1.3.1 auf, welches die Linienlinse oder das licht¬emittierende Element 1.1 samt Linienlinse um die eigene Achse(um die Ausstrahlrichtung des lichtemittierenden Elements 1.1)dreht und ein zweites Stellglied 1.3.2, welches das lichtemit¬tierende Element 1.1 samt Linienlinse um eine Achse schwenkt,welche bevorzugt einen Winkel von 90° zur Richtung des ausge¬strahlten Lichtstrahls 3.2 aufweist. Des Weiteren kann durch ei¬ne Verkippung der Linienlinse relativ zur Richtung des Laser¬strahls eine Krümmung der projizierten Linie erreicht werden.Diese Krümmung kann genutzt werden, um auch nicht gerade Detek¬torflächen mit der Linie zu beleuchten, bzw. um Unebenheiten derDetektorfläche und damit einhergehende Verzerrungen des Sollver¬laufs 18 mit der Laserlinie auszugleichen.

Die Lichtquelle 1 könnte auch durch eine gerichtete Lichtquelle(vergleichbar einem Halogenspot) mit einer schlitzförmigen Blen¬de gebildet sein. Wobei durch Drehen der Blende die Ausrichtungder ausgestrahlten Linie gedreht werden kann. Durch Schwenkender gerichteten Lichtquelle samt Blende kann wiederum die Lageder ausgestrahlten Linie an der Wand verschoben werden.

Bevorzugt kann die Länge der Querschnittslinie des Lichtstrahls 3.2 an der optischen Detektorfläche 2 eingestellt werden. DieseLänge ergibt sich aus dem Abstrahlwinkel des Lichtstrahls 3.2der Lichtquelle 1 und der Distanz der Lichtquelle 1 zur opti¬schen Detektorfläche 2. Beispielsweise kann über das ein- oderbeidseitige Verkleinern der Öffnung einer Blende der Abstrahl¬winkel des Lichtstrahl 3.2 verringert werden, sodass die Längeder Querschnittslinie exakt an die Länge der optischen Detektor¬fläche angepasst werden kann. Alternativ kann auch eine automa¬tische oder manuelle Wechselvorrichtung der Linienlinse vorhan¬den sein, da diese mit unterschiedlichen Abstrahlwinkeln erhält¬lich sind.

Die Lichtquelle 1 könnte aber auch dadurch gebildet werden, dasseine der hier beschriebenen Linearlichtquellen mit einem Stell- rrl ί ωΗ 1 9 1 9 Hör T-lrr ZL hi q fs Vnmhi n i orf- ι Qt- TncihocnnHoro kann durch platzieren der Linearlichtquelle auf einem Drehtellerder maximale Überwachungsbereich stark ausgedehnt werden, umbeispielsweise optische Detektorflächen 2 in einem 360° Bereichum die Linearlichtquelle erreichen zu können.

In Fig. 7 ist gezeigt wie der Istverlauf 19 des linienförmigenQuerschnitts des Lichtstrahls 3.2 an den Sollverlauf 18 ange¬passt werden kann. Wie eingangs erwähnt ist es bei einem Licht¬vorhang dieser Art nötig, jeden Abgreifpunkt 3.1 der optischenDetektorfläche 2 mit einer Signalleitung zu versehen, um den In¬tensität swert jedes einzelnen Abgreifpunkts bestimmen zu können.Masseseitig können alle Abgreifpunkte zusammengeschlossen sein.

Die Justierung des Lichtvorhangs kann dadurch erfolgen, dass dieausgestrahlte Linie zuerst durch das Stellglied 1.3 bis zur un¬tersten erreichbaren Position geschwenkt wird. Von dieser Posi¬tion aus wird durch Schwenken der Linearlichtquelle die ausge¬strahlte Linie nach oben geschwenkt, bis der erste Abgreifpunkt2.1 der optischen Detektorfläche 2 ein Signal empfängt und die¬ses einen Maximalwert erreicht. Je nachdem an welchem Ende deroptischen Detektorfläche 2 sich dieser erste Abgreifpunkt 2.1befindet, wird die ausgestrahlte Linie im oder gegen den Uhrzei¬gersinn rotiert, bis alle Abgreifpunkte 2.1 ein maximales Signalliefern, wobei das Signal am ersten Abgreifpunkt 2.1 während desRotierens durch Schwenken der Linearlichtquelle maximal gehaltenwird. Die optische Detektorfläche 2 kann auch in diesem Fall mitzumindest zwei Reihen von Abgreifpunkten 2.1 ausgestattet sein,wodurch nicht nur das Vorliegen einer Abweichung des Istverlauf19 vom Sollverlauf 18 detektiert werden kann, sondern auch dieexakte Lage des Istverlaufs 19 auf der optischen Detektorfläche2 .

Tritt während des Betriebs eine Störung auf, so kann der Istver¬lauf 19 der ausgesendeten Linie jederzeit durch die Justierrou¬tine wieder auf die optische Detektorfläche 2 ausgerichtet wer¬den .

Durch die Justierroutine können auch viele optische Detektorflä¬chen 2, welche im Überwachungsbereich der Lichtquelle 1 liegen,hinsichtlich ihrer Lage und Ausrichtung identifiziert werden unddie entsprechenden Winkelpositionen der Stellglieder 1.2, 1.3 inder Datenverarbeitungsanlage gespeichert werden, um die einzel¬nen optischen Detektorflächen 2 rasch nacheinander ansteuern zukönnen.

In Fig. 8 wird eine andere Möglichkeit gezeigt um viele optischeDetektorflächen 2 mit einer oder mehreren Lichtquellen 1 einemLichtstrahl 3.2 mit linienförmigem Querschnitt anzusteuern. Da¬bei wird die abgestrahlte Linie, welche bevorzug lotrecht oderwaagrecht ausgerichtet ist, zyklisch durch den Überwachungsbe¬reich geschwenkt. Die Lichtquelle 1 ist dabei auf einem Drehtel¬ler montiert, oder der Strahl der Lichtquelle 1 ist auf einensich drehenden Polygonspiegel gerichtet. Die Drehung kann dabeimit konstanter Geschwindigkeit erfolgen. Bei bekannter Drehge¬schwindigkeit kann aus den Signalen der Abgreifpunkte 2.1 eineroptischen Detektorflächen 2 der jeweilige Verlauf (Lage und Aus¬richtung) der optischen Detektorfläche 2 und deren Relativposi¬tion bezüglich der Lichtquelle 1 bestimmt werden. Somit kannauch dieser Lichtvorhang nicht nur zu Überwachungszwecken, son¬dern auch zur Vermessung von Objekten verwendet werden.

In Fig. 9 wird gezeigt, wie der erfindungsgemäße Lichtvorhang aneiner optischen Detektorfläche 2 mit vielen Reihen von Abgreif¬punkten 2.1, welche ein regelmäßiges Raster bilden, eingesetztwerden kann. Eine solche optische Detektorfläche 2 könnte bei¬spielsweise vor oder hinter einer beliebig großen Anzeigefläche,oder Bildschirmfläche und parallel zu dieser angebracht sein.Dabei kann ein punktförmiger Lichtstrahl 3.1 oder ein linienför¬miger Lichtstrahl 3.2 verwendet werden um die gesamte optischeDetektorfläche 2 zu durchstreichen bzw. abzuscannen, um Objektdie sich vor dieser befinden zu vermessen. Beispielsweise um dieKörperhaltung und Gesten von Personen zu detektieren und diesenGesten und Körperhaltungen in einer Datenverarbeitungsanlage ei¬ ne bestimmte Bedeutung zuzuordnen, vorzugsweise zur Steuerungeines Cursors oder einer Spielfigur auf der Anzeigefläche.

Claims (20)

1. Ansprüche 1. Lichtvorhang zur Überwachung einer Fläche oder eines Raumes,umfassend — zumindest eine Lichtquelle (1), die — einen Lichtstrahl (3.1) mit punktförmigen Querschnittaussendet, dessen Richtung über ein Stellglied (1.2)entlang einer Achse zur Bildung einer Überwachungsebeneabgelenkt wird, oder - einen Lichtstrahl (3.2) mit linienförmigen Querschnittaussendet, der die Überwachungsebene bildet, — zumindest eine optische Detektorfläche (2), entlang derenLängserstreckung zumindest zwei Abgreifpunkte (2.1) ange¬bracht sind, — wobei ein Objekt im Raum erkannt wird, indem es mindestenseinen Lichtstrahl (3.1, 3.2) auf dem Weg von der Lichtquel¬le (1) zur optischen Detektorfläche (2) unterbricht, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (1) zumindest ein Stellglied (1.3, 1.3.1, 1.3.2) aufweist, über das die Position und die Ausrichtungder Überwachungsebene im Raum veränderbar sind.
2. 2. Lichtvorhang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dassdie optische Detektorfläche (2) aus einem eine lumineszenteSchicht aufweisenden flächigen Lichtwellenleiter, entlangdessen Längserstreckung zumindest zwei Abgreifpunkte (2.1) inForm von Photosensoren angebracht sind, gebildet ist.
3. 3. Lichtvorhang nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,dass entlang der Längserstreckung der optischen Detektorflä¬che (2) zumindest eine, vorzugsweise zumindest zwei Reihenvon Abgreifpunkten (2.1) angebracht sind, wobei die Abgreif¬punkte (2.1) einer Reihen einen regelmäßigen Abstand zueinan¬der aufweisen, wobei jede Reihe entlang einer Geraden odereiner beliebig gekrümmten Linie verläuft.
4. 4. Lichtvorhang nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge¬kennzeichnet, dass die Lichtquelle (1) durch ein lichtemit- tierendes Element (1.1), welches mit einer Linienlinse odereiner Blende versehen ist, gebildet ist, wobei die Linienlin¬se oder Blende durch ein Stellglied (1.3.1) um die eigeneAchse drehbar ist.
5. 5. Lichtvorhang nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge¬kennzeichnet, dass die Lichtquelle (1) durch ein lichtemit¬tierendes Element (1.1), welches mit einer Linienlinse odereiner Blende versehen ist, gebildet ist, wobei die Lichtquel¬le (1) oder der durch diese ausgestrahlte Lichtstrahl (3.2)durch ein Stellglied (1.3.2) um eine Achse, welche einen Win¬kel von 90° zur Ausstrahlrichtung des Lichtstrahls (3.2) auf¬weist, drehbar ist.
6. 6. Lichtvorhang nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge¬kennzeichnet, dass das lichtemittierende Element (1.1) einLaser oder eine Laserdiode ist, deren Lichtstrahl (3.1) durchein Stellglied (1.2) entlang einer ersten Achse ablenkbar istund durch ein Stellglied (1.3) entlang einer zweiten Achseablenkbar ist, welche vorzugsweise einen Winkel von 90° zurersten Achse aufweist.
7. 7. Lichtvorhang nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge¬kennzeichnet, dass zumindest eines der Stellglieder (1.2, 1.3, 1.3.1, 1.3.2,) aus einem optischen Element, insbesondere Reflektor (4), Spiegel, Prisma oder Linse, welches über einenAntrieb in seiner Position oder Ausrichtung veränderlich ist,gebildet ist.
8. 8. Lichtvorhang nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge¬kennzeichnet, dass zumindest eines der Stellglieder (1.2, 1.3, 1.3.1, 1.3.2) in Form eines elektromechanischen Antriebs vorliegt, durch welchen die Position oder Ausrichtung derLichtquelle (1) veränderbar ist.
9. 9. Verfahren zum Betrieb eines Lichtvorhangs, umfassend— zumindest eine Lichtquelle (1), die - einen Lichtstrahl (3.1) mit punktförmigen Querschnittaussendet, dessen Richtung über ein Stellglied (1.2) entlang einer Achse zur Bildung einer Überwachungsebeneabgelenkt wird, oder - einen Lichtstrahl (3.2) mit linienförmigen Querschnittaussendet, der die Überwachungsebene bildet, - zumindest eine optische Detektorfläche (2), entlang derenLängserstreckung zumindest zwei Abgreifpunkte (2.1) ange¬bracht sind, - eine Datenverarbeitungsanlage, - wobei ein Objekt im Raum erkannt wird, indem es mindestenseinen Lichtstrahl (3.1, 3.2) auf dem Weg von der Lichtquel¬le (1) zur optischen Detektorfläche (2) unterbricht, dadurch gekennzeichnet, dass die Position und/oder der Ver¬lauf des Querschnitts des Lichtstrahls (3.1, 3.2) von der Da¬tenverarbeitungsanlage erfasst wird und die Position und/oderAusrichtung durch Ansteuerung oder Regelung zumindest einesStellglieds (1.3, 1.3.1, 1.3.2) verändert wird.
10. 10. Verfahren zum Betrieb eines Lichtvorhangs nach Anspruch 9,dadurch gekennzeichnet, dass im Betriebsmodus der Lichtstrahl (3.1) zyklisch über eine optische Detektorfläche (2) geführtwird, wobei über die Anordnung der Abgreifpunkte (2.1) ent¬lang einer, vorzugsweise zumindest zweier Reihen entlang desLängsverlaufs der optischen Detektorfläche (2) die Sollbahn(8) des Lichtpunktes entlang der optischen Detektorfläche (2)definiert ist und Abweichungen (9.1) der Istbahn (9) von derSollbahn (8) aus dem Messsignal der Abgreifunkte (2.1) er¬kannt und durch eine Regelung ausgeglichen werden.
11. 11. Verfahren zum Betrieb eines Lichtvorhangs nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Abweichung (9.1) von derSollbahn (8) bei einem Durchlauf des Lichtpunkts über die op¬tische Detektorfläche (2) erkannt wird und diese Abweichungim nächsten Durchlauf durch entsprechende Ansteuerung derStellglieder (1.2, 1.3) kompensiert wird, wobei in diesem Durchlauf wiederum die Abweichung von der Sollbahn (8) er¬kannt wird.
12. 12. Verfahren zum Betrieb eines Lichtvorhangs nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtstrahl (3.1, 3.2) zyk¬ lisch durch den Überwachungsbereich durch Steuerung zumindesteines der Stellglieder (1.2. 1.3, 1.3.2) gescannt wird.
13. 13. Verfahren zum Betrieb eines Lichtvorhangs nach einem der An¬ sprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellungder Stellglieder (1.2, 1.3) einer Lichtquelle (1) durch die Datenverarbeitungsanlage erfasst wird und bei Abschattung ei¬ner optischen Detektorfläche (2) durch ein Objekt im Überwa¬chungsbereich die Position und Abmessungen des Objekts ent¬lang der Bahn des Lichtpunkts durch die Datenverarbeitungsan¬lage erfasst wird.
14. 14. Verfahren zum Betrieb eines Lichtvorhangs nach Anspruch 13,dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine zweite Lichtquel¬len (1) vorhanden sind, wodurch die Position und Abmessungendes Objekts entlang zumindest einer zweiten Bahn erfasstwird.
15. 15. Verfahren zum Betrieb eines Lichtvorhangs nach einem der An¬sprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal je¬des Abgreifpunkts (2.1) von der Datenverarbeitungsanlage er¬fasst wird und durch das Verhältnis der an den Abgreifpunkten (2.1) gemessenen Lichtintensität die Position und Abmessungder Abschattung an der optischen Detektorfläche (2) durch dieDatenverarbeitungsanlage erfasst wird.
16. 16. Verfahren zum Betrieb eines Lichtvorhangs nach Anspruch 15,dadurch gekennzeichnet, dass die räumliche Position und Ab¬messung eines Objekts bestimmt wird, indem zumindest eineweitere Lichtquelle (1) auf die optische Detektorfläche (2)gerichtet ist, wobei die Lichtquellen (1) eine unterschiedli¬che Modulation, Codierung oder zeitliche Abfolge aufweisen,die Anteile der Lichtquellen (1) am Signal der Abgreifpunkte (2.1) durch die Datenverarbeitungsanlage bestimmt werden undbei Kenntnis der Relativposition der Lichtquellen (1) zur De¬tektorfläche (2) durch Triangulation die Grenzflächen derOberfläche des Objekts bestimmt werden.
17. 17. Verfahren zum Betrieb eines Lichtvorhangs nach Anspruch 9,dadurch gekennzeichnet, dass im Betriebsmodus die Linie desQuerschnitts des Lichtstrahls (3.2) entlang einer Detektor¬fläche (2) verläuft, wobei über die Anordnung der Abgreif¬punkte (2.1) entlang einer, vorzugsweise zumindest zweierReihen entlang des Längsverlaufs der optischen Detektorfläche(2) der Sollverlauf (18) der Linie des Lichtstrahls (3.2)entlang der optischen Detektorfläche (2) definiert ist undAbweichungen der Istverlaufs (19) vom Sollverlauf (18) ausdem Messsignal der Abgreifunkte (2.1) erkannt und durch eineRegelung ausgeglichen werden.
18. 18. Verfahren zum Betrieb eines Lichtvorhangs nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Justierungsroutine derLichtstrahl (3.1, 3.2) durch den Raum gescannt wird, wobei die Winkelstellungen der Stellglieder (1.2, 1.3, 1.3.1, 1.3.2), bei welchem der Lichtstrahl (3.1, 3.2) auf eine opti¬sche Detektorfläche (2) trifft in der Datenverarbeitungsanla¬ge gespeichert werden.
19. 19. Verfahren zum Betrieb eines Lichtvorhangs nach Anspruch 18,dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Koordinaten derbeiden Enden einer jeden Detektorfläche (2) gespeichert wer¬den und die Bahn des Lichtstrahls (3.1) oder der Verlauf derQuerschnittslinie des Lichtstrahls (3.2) entsprechend einerin der Datenverarbeitungsanlage generierten zeitlichen Rei¬henfolge auf die einzelnen optischen Detektorflächen (2) aus¬gerichtet wird.
20. 20. Verfahren zum Betrieb eines Lichtvorhangs nach einem der An¬ sprüche 9 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Sig¬nalverlauf der Abgreifpunkte (2.1) einer Detektorfläche (2)und dem zeitlichen Verlauf der Stellung der Stellglieder(1.2, 1.3, 1.3.1, 1.3.2), die Relativposition der optischen Detektorfläche (2) zur Lichtquelle (1) von der Datenverarbei¬tungsanlage durch Triangulation bestimmbar ist.