AT514958B1 - 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

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft einen selbstjustierenden Lichtvorhang sowie ein Verfahren zurautomatischen Justierung eines Lichtvorhangs.

[0002] Unter einem selbstjustierenden Lichtvorhang wird in dieser Schrift eine Vorrichtung zurÜberwachung einer Fläche oder eines Raumes verstanden, bei der ein punktförmiger Licht¬strahl einer Drehlichtquelle bzw. ein Lichtstrahl mit einem linienförmigen Querschnitt auf eineoptische Detektorfläche gerichtet ist und die Lichtquelle ein oder mehrere elektromechanischangetriebene Stellglieder zur Ausrichtung, bzw. Ablenkung des Lichtstrahls aufweist. Dabei wirddie Position des Lichtpunktes oder die Position der ausgestrahlten Linie auf der Detektorflächeerkannt und die Position und/oder Ausrichtung kann über Steuerung oder Regelung des Stell¬gliedes verändert werden.

[0003] Die US2008278715 (A1) zeigt ein sogenanntes LADAR-System(Laser detection andranging). Die Funktionsweise des Ladars entspricht derer eines Radars, mit dem Unterschied,dass ein gebündelter Lichtstrahl eines Lasers anstelle von elektromagnetischen Wellen imRadiofrequenzbereich zur Distanzermittlung verwendet wird. Der Lichtstrahl der Laserquellewird dabei durch einen Drehspiegel abgelenkt und so auf einer Kreisbahn durch den Raumbewegt. Durch Änderung der Winkelstellung der Spiegelfläche kann die Lage der Kreisbahn imRaum verändert werden.

[0004] Die DE10105774A1 zeigt ein LADAR-Verfahren zur Aufnahme eines Objektraums. DerStrahl eines Laser-Entfernungsmessers wird durch eine Scanneinheit abgelenkt. Der Lichtstrahlwird durch den Raum gescannt und wird von Objekten auf die er trifft zurück zum Detektor desLaser-Entfernungsmessers reflektiert. Über Laufzeitmessung wird die Distanz zum Objekt ermit¬telt, über die Winkelstellung der Scanneinheit die Position.

[0005] Nachteilig an der LADAR-Technologie ist, dass der reflektierte Strahl eines Objektesgemessen wird und dass der Lichtstrahl durch den gesamten Raum gescannt wird, wodurchPersonen, die sich im Scanbereich aufhalten gefährdet werden. Für Anwendungen in Arbeitsbe¬reichen und zur Realisierung von Überwachungseinrichtungen ist ein LADAR-System daher nurbedingt geeignet.

[0006] In der DE 2550653 B2 ist ein Lichtvorhang für die Überwachung eines Raumes be¬schrieben wobei eine einzelne, sogenannte Drehlichtquelle verwendet wird. Von einer einzelnenLichtquelle aus wird dabei ein Lichtstrahl ausgesandt, wobei die Lichtquelle - bzw. ein Spiegel,auf welchen die Lichtquelle leuchtet - gedreht wird, sodass der Lichtstrahl in einem bestimmtenTakt eine Ebene im Raum durchstreicht. An der durchstrichenen Fläche (Wand) des Raumessind Reflektoren, nämlich Umkehrreflektoren oder Planspiegeln angebracht, sodass der Licht¬strahl entweder direkt oder indirekt zur Lichtquelle zurückreflektiert wird. Im Nahbereich derLichtquelle befindet sich ein Lichtsensor. Wenn kein Licht zurückreflektiert wird, ist dies einHinweis darauf, dass sich ein abschattendes Objekt zwischen Lichtquelle und dem ansonstenangestrahltem Reflektorbereich befindet. Man kann für die Überwachung eines Raumes miteiner einzigen Lichtquelle und mit einem einzigen Lichtsensor das Auslangen finden. Nachteiligist, dass die Überwachung durch spiegelnde Objekte „ausgetrickst" werden kann, dass einegute Ortsauflösung oftmals kaum möglich ist und dass die erforderlichen reflektierenden Strei¬fen an den Wänden des Raumes oftmals stören.

[0007] In der EP 1267143 A1 wird ein System ähnlich der DE 2550653 B2 beschrieben, mitdem Ünterschied, dass bei dieser Vorrichtung anstelle der reflektierenden Streifen ein Detektoran den Wänden angebracht ist. Beim Detektorelement handelt es sich hier um einen Lichtwel¬lenleiter, der mit einem fluoreszierenden Material beschichtet ist, wodurch der Lichtstrahl inlangwelliges Licht umgewandelt wird, welches sich im Lichtwellenleiter zu dessen Enden hinausbreitet, wo es von Fotosensoren in ein elektrisches Signal umgewandelt wird. Diese Vorrich¬tung vermeidet die oben beschriebenen Nachteile der DE 2550653 B2. Zusätzlich kann beiAnordnung von zwei, voneinander beabstandeten Lichtquellen ein Objekt, welches sich im Überwachungsbereich befindet hinsichtlich seines Querschnitts in der Überwachungsebenevermessen werden. Nachteilig ist, dass die Länge der Lichtwellenleiter begrenzt ist, da ab einergewissen Länge das langwellige Licht im Lichtwellenleiter so stark abgeschwächt wird, dass esam Fotosensor am Ende des Lichtwellenleiters nicht mehr erfasst werden kann.

[0008] Die AT 510 044 B1 zeigt auch einen Lichtvorhang, welcher mit einer Drehlichtquellearbeitet. Analog zur EP 1267143 A1 wird hier der sich bewegende Lichtstrahl direkt auf einDetektorelement gerichtet, welches in der Überwachungsebene (Ebene die von der Drehlicht¬quelle beleuchtet wird) liegt und von diesem in ein elektrisches Signal umgewandelt wird. BeimDetektorelement handelt es sich hier um eine Detektorfläche, die eine Schicht mit fluoreszie¬renden Eigenschaften aufweist, wodurch der Lichtstrahl in langwelliges Licht umgewandelt wird,welches sich in der Detektorfläche in alle Richtungen ausbreitet, wo es von Fotosensoren, dieüber die Detektorfläche verteilt angeordnet sind, ausgekoppelt und in ein elektrisches Signalumgewandelt wird. In der Überwachungsebene können mehrere Detektorstreifen angeordnetsein, beispielsweise je einer an je einer Wand des zu überwachenden Raumes. Zusätzlich kannbei Anordnung von zwei, voneinander beabstandeten Lichtquellen ein Objekt, welches sich imÜberwachungsbereich befindet, hinsichtlich seines Querschnitts in der Überwachungsebenevermessen werden. Vorteilhaft gegenüber der EP 1267143 A1 ist, dass die Länge eines Detek¬torstreifens theoretisch unbegrenzt lang sein kann, da über seine gesamte Länge Fotosensorenin regelmäßigen Abständen angeordnet sind.

[0009] Alle drei genannten Vorrichtungen haben gemeinsam, dass die Position und ungefähreGröße eines abschattenden Objekts im Raum bestimmt werden kann, nämlich aus der Winkel¬stellung des Drehspiegels und dem Zeitpunkt, in welchem eine Abschattung erfolgt.

[0010] E ine weitere Gemeinsamkeit der genannten Schriften stellt dar, dass die Reflektoren,der Lichtwellenleiter oder die Detektorfläche in der Ebene angeordnet sein müssen, in welcherder Lichtstrahl vom Drehspiegel abgelenkt wird. Dadurch ergeben sich folgende Nachteile: [0011] · Erheblicher Aufwand bei der Anbringung und Justierung der Lichtvorhänge, da die

Lichtquelle mit dem Drehspiegel exakt in die Ebene der Detektoren bzw. Reflektorenausgerichtet werden muss, bzw. umgekehrt.

[0012] · Mit einer Lichtquelle kann der Lichtstrahl nicht auf Detektoren oder Reflektoren in unterschiedlichen Ebenen gerichtet werden. Es können auch nur gerade Detektorenoder Reflektoren verwendet werden, wobei diese in der Ebene des Drehlichts verlau¬fen müssen.

[0013] · Wird durch äußere Umstände die Relativposition von Lichtquelle und Detektor verän¬ dert, so folgt der Lichtstrahl der Drehlichtquelle nicht mehr der vorgesehenen Bahnund der Lichtvorhang muss manuell nachjustiert werden.

[0014] Alternativ kann zur Bildung eines Lichtvorhangs anstelle der Drehlichtquelle auch eineoder mehrere unbewegliche Lichtquellen bei einem Detektorstreifen, an welchem in regelmäßi¬gen Abständen Photosensoren angebracht sind, eingesetzt werden. Ein solcher Detektorstrei¬fen und die besagte Lichtquellenanordnung werden in der AT 508 135 B1 gezeigt. Da jedereinzelne Photosensor ein Signal über die von ihm detektierte Lichtintensität liefert, kann überden abgeschatteten Bereich am Detektor, die Anwesenheit eines Objekts im Raum detektiertund bei Kenntnis der Position der Lichtquelle die ungefähre Position des Objekts bestimmtwerden. Bei Ausrichtung mehrerer Lichtquellen auf den Detektorstreifen, welche durch Modula¬tion oder Codierung unterscheidbar sind, kann die exakte Position, die Größe des Objekts unddie Anwesenheit von mehreren Objekten erfasst werden. Die Lichtquellen können dabei diver¬gent ausgeführt sein, oder über eine geeignete Optik einen im Querschnitt linienförmigen Strahlaussenden, wobei die ausgesendete Linie exakt entlang der Detektorfläche verläuft, wobeivorteilhaft ist, dass weniger Lichtenergie benötigt wird und dass nur der Detektorstreifen be¬leuchtet wird. Nachteilig daran ist, dass die Lichtquelle bzw. die Linienoptik exakt justiert werdenmuss, damit der lineare Querschnitt des Lichtstrahls exakt dem Verlauf des Detektors folgt.Gegenüber den Lichtvorhängen mit Drehlichtquelle entfällt zwar das elektro-mechanische Sys¬ tem zum Schwenken des Lichtstrahls, hinsichtlich der Ausrichtung der Lichtquellen und Be¬triebsstabilität ergeben sich keine Vorteile. Für die Ausgestaltung eines Lichtvorhangs wird esvom konkreten Anwendungsfall abhängen, ob ein System mit Drehlichtquelle oder mit Linienop¬tik zu bevorzugen ist.

[0015] Aufgrund der Vorteile der AT 510 044 B1 und der AT 508 135 B1 gegenüber den ande¬ren Schriften zum Stand der Technik, wird von einem Detektor ausgegangen, welcher auseinem flächigen, streifenförmigen Lichtwellenleiter gebildet ist, welcher eine Schicht mit lumi-neszentem Farbstoff aufweist und entlang dessen Längserstreckung in regelmäßigen Abstän¬den Photosensoren angebracht sind. Als Lichtquelle soll wahlweise eine Drehlichtquelle, odereine Lichtquelle mit linearer Optik zum Einsatz kommen.

[0016] Alternativ kann auch ein optischer Detektor wie in der WO 2009105801 (A1) Verwen¬dung finden, der als flächiger Positionsdetektor auf Basis einer Schicht aus einem organischenphotoaktiven Material ausgebildet ist, welche beiderseits durch eine flächige Elektrode ange¬schlossen ist, wobei zumindest eine Elektrode innerhalb ihres Stromkreises einen relativ hohenohmschen Widerstand aufweist, wobei der Strom durch eine schlecht leitende Elektrode anmehreren voneinander beabstandeten Anschlusspunkten gemessen wird und daraus Rück¬schlüsse auf die Lage einer durch Lichtabsorption hervorgerufenen, lokalen leitenden Verbin¬dung durch die photosensitive Schicht möglich sind.

[0017] Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht dabei darin, einen Lichtvorhangzu schaffen, welcher einfacher in der Montage ist, der mehr Möglichkeiten für die Anbringungvon Detektoren im Raum bietet und der erhöhte Betriebsstabilität aufweist. Dabei soll es mög¬lich sein, bei geeigneter Anordnung von mindestens zwei Lichtquellen im Raum die Positionund die Abmessungen eines Objekts bezüglich einer oder mehrerer Ebene zu bestimmen.

[0018] Für das Lösen der Aufgabe wird vorgeschlagen, einen Lichtvorhang zu bilden, indemeine positionssensitive optische Detektorfläche und eine Lichtquelle, welche zumindest einStellglied zur Änderung der Ausrichtung ihres Lichtstrahls aufweist, kombiniert werden. Dabeiwird die Position des Lichtstrahls auf der optischen Detektorfläche detektiert und festgestellt, obdiese Position der Sollposition entspricht. Wird eine Abweichung der Ist- Position von der Soll¬position festgestellt, so wird die Position des Lichtstrahls über das Stellglied verändert, bis dieIst- Position gleich der Soll-Position ist. Die Detektion eines Objekts im Überwachungsraum desLichtvorhangs erfolgt dadurch, dass dieses die Bahn des Lichtes von der Lichtquelle zur opti¬schen Detektorfläche unterbricht.

[0019] Bevorzugt weist die positionssensitive optische Detektorfläche entlang ihrer Längser¬streckung in regelmäßigen Abständen Abgreifpunkte auf.

[0020] Besonders bevorzugt weist die optische Detektorfläche entlang ihrer Längserstreckungzumindest zwei parallel verlaufende Reihen von Abgreifpunkten auf.

[0021] Die optische Detektorfläche weist bevorzugt eine streifenförmige Form auf und ist bevor¬zugt aus Folienmaterial gebildet, an welchem die Abgreifpunkte und deren elektrischen Leitun¬gen befestigt sind. Die optische Detektorfläche kann dabei beliebig lange und beliebig breitausgeführt werden. Die Oberfläche der Detektorfläche kann eine semitransparente Beschich¬tung aufweisen, sodass diese zwar für Licht der Lichtquellen durchlässig ist, ihr Erscheinungs¬bild aber an den Untergrund an welchem sie befestigt, insbesondere aufgeklebt wird, angepasstwerden kann. Die optische Detektorfläche kann auch weitgehend durchsichtig ausgebildet sein.

[0022] Besonders bevorzugt ist die optische Detektorfläche aus einem flächigen, streifenförmi¬gen Lichtwellenleiter gebildet, welcher eine Schicht mit lumineszentem Farbstoff aufweist undentlang dessen Längserstreckung in regelmäßigen Abständen Photosensoren angebracht sind.

[0023] Besonders bevorzugt ist die optische Detektorfläche als flexible, biegsame Folie ausge¬bildet. Wobei diese beispielsweise gebildet ist aus zwei ca. 0.1 mm dicken Deckschichten ausPET, zwischen welchen eine ca. 0.001 mm dicke photolumineszente Schicht aus einer homo¬genen Mischung des Kunststoffs Polyvinylalkohol und des Farbstoffs Rhodamin 6G laminiert ist.

Ein Photosensor besteht aus einem photoelektrischen Element, typischerweise einem StückSilizium-Wafer, welches elektrisch gesehen eine Photodiode oder einen Phototransistor dar¬stellt. Beispielsweise sind in einem regelmäßigen Abstand von 5-12 cm Photodioden, welcheeine Querschnittsfläche von etwa 2x2 mm2 einnehmen an der frei liegenden Seite einer derbeiden PET-Schichten so angebracht, dass sie Licht aus der PET-Schicht auskoppeln und anihren pn-Übergang einkoppeln.

[0024] Bevorzugt wirkt das Stellglied auf einen Spiegel, ein Prisma und/oder eine Linse, welchebei Drehung um die eigene Achse oder bei translatorischer Bewegung eine Ablenkung desLichtstrahls bewirken. Das Stellglied kann aber auch auf die Lichtquelle selbst wirken, indemdiese geschwenkt, gedreht, oder translatorisch bewegt wird. Eine weitere Möglichkeit bestehtdarin, dass die Lichtquelle samt den optischen Bauteilen (Linsen, Prismen, Spiegeln) in ihrerLage verändert wird.

[0025] Die Lichtquelle sendet bevorzugt Licht mit einem sehr schmalen Wellenlängenspektrum,bevorzugt in einem nicht sichtbaren Wellenlängenbereich, also beispielsweise Infrarotlicht. DieWellenlänge der Lichtquelle entspricht dabei der Wellenlänge, mit welcher der lumineszenteFarbstoff anregbar ist. Die Lichtquelle sendet bevorzugt moduliertes Licht, welches zusätzlichcodierte Informationen enthalten kann, um einerseits eine Unterscheidung zum Umgebungslichtzu ermöglichen, andererseits um die Anteile mehrerer Lichtquellen im Intensitäts-Signal eineroptischen Detektorfläche identifizieren zu können.

[0026] In der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsvariante sendet die Lichtquelle einenLichtstrahl mit punktförmigem Querschnitt aus und ist bevorzugt als Laser oder Laserdiodeausgebildet. Die Lichtquelle weist einen oder mehrere Stellglieder auf, die es erlauben denLichtstrahl ähnlich eines LADARs entlang einer beliebigen Bahn im Raum zu bewegen.

[0027] Dabei ist die Lichtquelle bevorzugt als Drehlichtquelle ausgebildet, welche durch Rotati¬on den Lichtpunkt zyklisch oder kontinuierlich entlang einer Bahn durch den Raum bewegt. Daserfindungsgemäß vorgesehene zusätzliche Stellglied bewirkt ein Ablenken des Lichtpunkts,wodurch die Bahn des Lichtpunkts durch den Raum beliebig verändert werden kann. Die Dreh¬bewegung der Lichtquelle kann dabei kontinuierlich oder diskontinuierlich und/oder mit konstan¬ter oder variabler Geschwindigkeit und/oder mit veränderbarer Drehrichtung erfolgen.

[0028] In der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsvariante ist die Lichtquelle so ausgebil¬det, dass sie einen Strahl mit einem linienförmigen Querschnitt aussendet. Diese kann durcheinen Laser mit Linienoptik oder durch eine gerichtete Lichtquelle oder divergente Lichtquellemit einer Blende gebildet sein. Durch das Stellglied kann die Lage und/oder die Ausrichtung derausgesendeten Querschnittslinie des Strahls im Raum verändert werden. Bevorzugt weist dieLichtquelle weiters eine Möglichkeit auf, um die Länge der ausgesendeten Querschnittslinie desStrahls zu verändern.

[0029] Erfindungsgemäß können auch beide Ausführungsvarianten von Lichtquellen für einenLichtvorhang mit einer oder mehreren optischen Detektorfläche eingesetzt werden.

[0030] Die Erfindung wird in Folge mit Hilfe der Figuren näher erläutert.

[0031] Die Erfindung wird an Hand von Zeichnungen veranschaulicht: [0032] Fig. 1: Zeigt einen beispielhaften erfindungsgemäßen Lichtvorhang mit Verwendung einer Lichtquelle, die einen Lichtstrahl mit punktförmigem Querschnitt aussen¬det.

[0033] Fig. 2: Zeigt den Signalverlauf der Abgreifpunkte einer beispielhaften optischen Detek¬ torfläche.

[0034] Fig. 3: Zeigt die räumliche Anordnung eines erfindungsgemäßen Lichtvorhangs mit mehreren optischen Detektorflächen.

[0035] Fig. 4: Zeigt eine beispielhafte, erfindungsgemäße Lichtquelle.

[0036] Fig. 5: Zeigt eine weitere beispielhafte, erfindungsgemäße Lichtquelle.

[0037] Fig. 6: Zeigt eine weitere beispielhafte, erfindungsgemäße Lichtquelle.

[0038] Fig. 7: Zeigt einen beispielhaften erfindungsgemäßen Lichtvorhang mit Verwendung einer Lichtquelle, die einen Lichtstrahl mit linienförmigen Querschnitt aussendet.

[0039] Fig. 8: Zeigt die räumliche Anordnung eines erfindungsgemäßen Lichtvorhangs mit mehreren optischen Detektorflächen und zwei Lichtquellen, die einen Lichtstrahlmit linienförmigen Querschnitt aussenden.

[0040] Fig. 9: Zeigt einen erfindungsgemäßen Lichtvorhang mit einer optischen Detektorflä¬ che mit vielen Reihen von Abgreifpunkten.

[0041] In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Variante mit einer Lichtquelle 1 gezeigt, welche einenLichtstrahl 3.1 mit einem punktförmigen Querschnitt aussendet. Der Lichtstrahl 3.1 stammt voneinem Laser 1.1 oder einer Laserdiode 1.1. Die Lichtquelle 1 ist in der Lage, den Lichtstrahl 3.1in zwei Ebenen abzulenken. Die Lichtquelle 1 ist mit zwei Stellgliedern 1.2 und 1.3 ausgeführt.Das erste Stellglied 1.2, beispielsweise ein motorisch um die eigene Achse gedrehter Polygon¬spiegel, ist in der Lage, den Lichtstrahl 3.1 in einer ersten Ebene zu drehen oder zu schwenken.Das zweite Stellglied 1.3, beispielsweise ein durch einen Galvanometerantrieb kippbarer Plan¬spiegel, ist in der Lage den Lichtstrahl 3.1 in einer zweiten Ebene zu drehen oder zu schwen¬ken, welche sich vorzugsweise in einem Winkel von 90° zur ersten Ebene befindet. Der Plan¬spiegel des Stellglieds 1.3 kann dabei auch in Strahlrichtung gesehen nach dem Stellglied 1.2angeordnet sein. Es ist vorgesehen, dass die beiden Stellglieder 1.2, unabhängig voneinanderdie Schwenk- oder Drehbewegung in ihrer jeweiligen Ebene ausführen, wobei zumindest dieGeschwindigkeit und Drehrichtung eines der beiden Stellglieder 1.2 und 1.3 variiert werdenkann.

[0042] In einer besonders bevorzugten Variante ist vorgesehen, dass die Winkelstellungen desersten und des zweiten Stellglieds 1.2, 1.3 jederzeit erfasst und an eine Datenverarbeitungsan¬lage übermittelt werden. Indem auch das Signal der optische Detektorfläche 2 durch die Daten¬verarbeitungsanlage erfasst wird, kann durch zeitliche Korrelation der Winkeldaten der Stell¬glieder 1.2 und 1.3 und den Intensitätsmesswerten der optischen Detektorfläche 2, bestimmtwerden, auf welcher Gerade von der Lichtquelle 1 zur optischen Detektorfläche 2 die Oberflä¬che des Objekts vom Lichtstrahl 3.1 erreicht wurde. Umgekehrt gilt dies auch, wenn der Licht¬strahl 3.1 die Oberfläche des Objekts wieder verlässt und auf die optische Detektorfläche 2 trifft.Dabei ist es ausreichend, das Summensignal der Abgreif punkte 3 an die Datenverarbeitungsan¬lage übertragen wird.

[0043] Die Detektion und Vermessung von abschattenden Objekten kann auch dadurch erfol¬gen, dass der durch dieses abgeschattete Bereich an der optischen Detektorfläche 2 erfasstwird. Dazu das Signal jedes Abgreifunkt 2.1 auszuwerten, aus dem Verhältnis der Intensitäts¬messwerte von benachbarten Abgreifpunkten kann die Position und Ausdehnung der Abschat¬tung bestimmt werden. Durch Kenntnis der Position der Lichtquelle 1 können wiederum zweiGeraden im Raum definiert werden, wobei die erste Gerade den Anfangspunkt der Oberflächedes Objekts markiert und die zweite den Endpunkt.

[0044] Durch die Anordnung von mehreren erfindungsgemäßen Lichtquellen 1 und/oder mehre¬ren optischen Detektorflächen 2 im Raum können viele solche Geraden ermittelt werden,wodurch die Datenverarbeitungsanlage in der Lage ist, die Position und die Größe eines Ob¬jekts im Raum zu bestimmen. Der Umstand, dass bei Verwendung einer erfindungsgemäßenLichtquelle 1 optische Detektorflächen 2 in mehreren räumlichen Ebenen, welche einen beliebi¬gen Winkel zueinander aufweisen können, mit dem Lichtstrahl 3.1 überstrichen werden können,macht die gegenständliche Erfindung zur Vermessung von Objekten besonders wertvoll. Beiden Vorrichtungen nach dem Stand der Technik wäre in diesem Fall für jede Ebene, in welcherein Detektor angeordnet ist eine eigene Lichtquelle nötig.

[0045] Die Bewegung der beiden Stellglieder 1.2, 1.3 kann durch eine Steuerung erfolgen,indem die abzufahrende Bahn in der Datenverarbeitungsanlage gespeichert ist und in Stellsig¬nale für die Stellglieder 1.2, 1.3 umgerechnet wird. Dazu kann die Bahn bei Errichtung des

Lichtvorhangs manuell Abgefahren werden, indem die Bahn durch einen Benutzer in die Daten¬verarbeitungsanlage eingespielt wird, beispielsweise indem dieser die Stellglieder über einenJoystick verstellt und die resultierende Bahn von der Datenverarbeitungsanlage aufgezeichnetwird.

[0046] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, zumindest eines derbeiden Stellglieder 1.2, 1.3 über eine Regelung anzusteuern. Das Eingangssignal (Regelgröße,Istwert) für die Regelung wird dabei von den Abgreifpunkten 2.1 der optischen Detektorfläche 2geliefert und ist beispielsweise die an der optischen Detektorfläche 2 gemessene Summen¬spannung / Summenstrom aller Abgreifpunkte. Als Sollwert (Führungsgröße) kann dabei einbestimmter Spannungspegel, welcher von der optischen Detektorfläche 2 zu liefern ist, dienen.Die Regelung kann auch danach trachten, die an der optischen Detektorfläche 2 gemesseneSpannung maximal zu halten. Die Differenz aus der Regelgröße (Istwert) und der Führungsgrö¬ße (Sollwert) dient als Stellgröße für zumindest eines der Stellglieder 1.2, 1.3 der Lichtquelle 1.Zweck der Regelung ist es, unabhängig von der räumlichen Lage der optischen Detektorfläche2, dafür zu sorgen, dass der Lichtstrahl 3.1 so abgelenkt wird, dass er dem Verlauf der opti¬schen Detektorfläche 2 folgt. Die Ausführung mit einer Regelung ist besonders wertvoll, da dieoptische Detektorfläche 2 nicht exakt nach der Lichtquelle 3.1 ausgerichtet werden muss, oderumgekehrt. Selbst bei einem einfachen Lichtvorhang, bei welcher alle optischen Detektorflä¬chen 2 in einer Ebene angeordnet sind, erspart man sich so erheblichen Montageaufwand, daschräg angebrachte optische Detektorflächen 2 oder ein schräg montierte erfindungsgemäßeLichtquelle 1 von der Regelung ausgeglichen werden. Man spart sich aufwändige Vermes-sungs- und Justierungsarbeiten, da der erfindungsgemäße Lichtvorhang sozusagen selbstjus¬tierend ist.

[0047] I m Beispiel nach Fig. 1 ist der Sollwert für die Regelung durch die Sollbahn 8 an deroptischen Detektorfläche 2 vorgegeben. Die Sollbahn 8 liegt typischerweise entlang der Mittelli¬nie der optischen Detektorfläche 2. Gemäß Fig. 1 sind entlang der Längserstreckung der opti¬schen Detektorfläche 2 zwei Reihen von zueinander gleichmäßig beabstandeten Abgreifpunk¬ten 2.1 angebracht, welche einen gleichmäßigen Abstand zur Mittellinie aufweisen. Vorteilhaftdarin ist, dass nicht nur das Vorliegen einer Abweichung der Istbahn 9 von der Sollbahn 8 de-tektiert wird, sondern auch in welche Richtung diese von der Sollbahn 8 abweicht, da jedeAbweichung von der Sollbahn 8 dazu führt, dass das Summensignal einer Reihe von Abgreif¬punkten 2.1 großer wird und das Summensignal der zweiten Reihe von Abgreifpunkten 2.1kleiner. Die Regelung trachtet also danach, die Summensignale der beiden Reihen auf demgleichen Wert zu halten. Bei einer konstanten Drehung des Polygonspiegels des Stellglieds 1.2wird das Stellglied 1.3 so geregelt, dass die Istposition des Lichtpunktes der Sollbahn 8 folgt.Bei Anordnung der Sensorreihen entlang einer beliebig geformten, beispielsweise kreisbogen¬förmigen Sollbahn 8 kann so erreicht werden, dass der Lichtpunkt dieser automatisch folgt.

[0048] In Fig. 1 wird zusätzlich gezeigt, was passiert, wenn der Lichtpunkt durch einen äußerenEinfluss von der Sollbahn 8 abweicht. Der äußere Einfluss kann beispielsweise in einer Positi¬onsänderung der Lichtquelle 1, hervorgerufen durch Berührung oder Erschütterung, liegen.Durch den äußeren Einfluss wird der Lichtstrahl 3.1 nach oben verschoben, wodurch eine Ab¬weichung 9.1 der Istbahn 9 von der Sollbahn 8 entsteht. Durch die Abweichung 9.1 liefert dieobere Reihe von Abgreif punkten 2.1 ein entsprechend höheres Signal und die untere Reihe vonAbgreifpunkten 2.1 ein entsprechend niedrigeres. Als Regelgröße dient beispielsweise dieDifferenzspannung aus dem Summensignal der oberen Reihe und dem Summensignal derunteren Reihe. Durch die Regelung wird der Lichtstrahl 3.1 über das Stellglied 1.3 solange nachunten geschwenkt, bis die Differenzspannung wieder null ist und der Lichtpunkt der Sollbahn 8somit wieder exakt folgt.

[0049] Alternativ kann die Abweichung auch erst beim nächsten Durchlauf der Sollbahn 8 erfol¬gen, insbesondere wenn die Zeitdauer eines Durchlaufs viel geringer ist, als das Entstehen vonAbweichungen. Die optische Detektorfläche 2 kann mit einer Wiederholfrequenz von 100 Hzund höher überstrichen werden. Somit kann der gegenständliche Lichtvorhang auch eingesetztwerden, wenn die Lichtquelle 1 und die optische Detektorfläche 2 an zwei zueinander bewegli¬ chen Objekten angebracht sind und die Relativbewegung der beiden Objekte kann aus derHöhe und Richtung der Abweichung bestimmt werden.

[0050] Sollte die Lichtquelle 1 oder die optische Detektorfläche 2 eine Positionsänderung erfah¬ren, die ausreichend groß ist, dass der Lichtpunkt nicht mehr auf die optische Detektorfläche 2trifft, so ist es nötig, dass eine Justierungsroutine abgerufen wird. Diese kann darin bestehen,dass der Lichtstrahl 3.1 über die Stellglieder 1.2 und 2.3 durch den maximalen Überwachungs¬bereich gescannt wird. Sobald der Lichtstrahl wieder auf die optische Detektorfläche trifft, wirddies von dieser registriert und über eine Programmroutine wird der Lichtstrahl über die Stellglie¬der 1.2 und 1.3 an die Anfangsposition an einem Ende der optischen Detektorfläche 2 positio¬niert. Diese Position wird in Form der Winkelstellung der Stellglieder 1.2, 1.3 gespeichert, umnach beenden eines Durchlaufs der Sollbahn 8 wieder angefahren werden zu können. Alterna¬tiv kann die Sollbahn 8 bei Erreichen der Endposition am anderen Ende der optischen Detektor¬fläche in umgekehrter Richtung abgefahren werden.

[0051] Dieselbe Justierungsroutine kann auch bei erstmaliger Inbetriebnahme des Lichtvor¬hangs erfolgen. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der ganze Raum bzw. der maximale Überwa¬chungsbereich gescannt wird und die Lage und Ausrichtung aller optischen Detektorflächen 2detektiert und gespeichert wird. Dabei wird beispielsweise die Winkelstellung der Stellglieder1.2, 1.3 für den Start und Endpunkt jeder optischen Detektorfläche 2 gespeichert. Die Start¬punkte können sodann automatisch angefahren werden, wobei die Sollbahn 8 auf der optischenDetektorfläche 2 dann durch die Regelung automatisch abgefahren wird. Bei Erreichen desEndpunkts einer optischen Detektorfläche 2 wird der Lichtpunkt mit der gespeicherten Winkel¬stellung der Stellglieder 1.2, 1.3 auf die nächste Startposition einer optischen Detektorfläche 2gerichtet.

[0052] Figur 2 zeigt den Signalverlauf des Summensignals U je einer Reihe von Abgreifpunkten 2.1 einer Detektorfläche 2, welche vom Lichtpunkt der Lichtquelle 1 überstrichen wird. DieAbgreifpunkte 2.1 weisen einen regelmäßigen Abstand zueinander auf. Der erste Signalverlaufzeigt das Summensignal der Abgreifpunkte 2.1 als Funktion des Ortes, der zweite Signalverlaufals Funktion der Zeit. Punktiert ist die Differenz der Höhe der beiden Signale, welches als Maßfür die Abweichung von der Sollbahn 8 dient, eingezeichnet. Bei bekannter Geschwindigkeit derSchwenkbewegung der Lichtquelle 1, bzw. bei Kenntnis des zeitlichen Verlaufs deren Winkel¬stellung, kann aus dem zeitlichen Verlauf des Summensignals die Relativposition der Lichtquel¬le 1 zur optischen Detektorfläche 2 ermittelt werden. Dies erfolgt dadurch, dass über den zeitli¬chen Abstand in welchem Spitzen (Positionen der Abgreifpunkte) im Signalverlauf auftreten derWinkel der Lichtquelle 1 zur optischen Detektorfläche 2 ermittelt werden kann, da je spitzer derWinkel zwischen Lichtquelle 1 und den Abgreifpunkten 2.1 ist, desto kürzer wird der zeitlicheAbstand zweier Spitzen im Signalverlauf. Der Normalabstand der Lichtquelle 1 zur optischenDetektorfläche 2 kann dadurch ermittelt werden, dass der zeitliche Abstand der Spitzen imSignalverlauf insgesamt kleiner wird, je größer die Distanz der Lichtquelle 1 zur optischen De¬tektorfläche 1 ist. Eine weitere Möglichkeit zur Positionsbestimmung kann darin bestehen, dassder Lichtpunkt normal zur Sollbahn 8 auf der Detektorfläche ausgelenkt wird und aus der Win¬keländerung der Lichtquelle 1 und der resultierenden Höhe der Abweichung von der Sollbahn 8,die Relativposition von Lichtquelle 1 und optischer Detektorfläche 2 bestimmbar ist.

[0053] Figur 3 zeigt einen zu überwachenden Raum, welcher mit einem erfindungsgemäßenLichtvorhang ausgestattet ist. Dabei sind beispielhaft zwei Möglichkeiten zur Detektion desLichtstrahls 3.1 gezeigt, die erste zur Überwachung eines Fensters und einer Tür und die zweitezur Überwachung eines nicht direkt einsehbaren Korridors.

[0054] Die erste Möglichkeit (Überwachung des Fensters und der Tür) besteht darin den Licht¬strahl 3.1 direkt auf eine optische Detektorfläche 2 zu richten und die Stellglieder 1.2, 1.3 derLichtquelle 1 so zu steuern, bzw. zu regeln, dass der Lichtstrahl 3.1 dem Verlauf der optischenDetektorfläche 2 bis zu ihrem Ende folgt.

[0055] Entlang des Rahmens der Tür sind dazu drei optische Detektorflächen 2 angeordnet,wobei die Winkelstellung der Stellglieder 1.2 und 1.3 des jeweiligen Startpunktes in der Daten-

Verarbeitungsanlage gespeichert ist. Bei Erreichen einer Endposition einer optischen Detektor¬fläche 2 werden die Winkelstellungen der beiden Stellglieder 1.2 und 1.3 auf die gespeichertenWerte für den nächsten Startpunkt gestellt.

[0056] Beim Fenster ist der Verlauf der optischen Detektorfläche 2 der Kontur des Fenstersangepasst. In den Eckbereichen des Fensters, an denen die optische Detektorfläche 2 einen90° Knick aufweist, können die Abgreifpunkte 2.1 entlang einer Rundung verlaufen, oder durcheine spezielle Anordnung der Abgreifpunkte 2.1 ein Steuersignal an die Datenverarbeitungsan¬lage generiert werden, welcher dieser die Richtung des 90° Knicks anzeigt. Beispielsweiseerfolgt dies, indem ein oder mehrere zusätzliche mit einer eigenen Datenleitung ausgestatteteAngreifpunkte 2.1 vorhanden sind. Eine weitere Möglichkeit ist, dass solche Knickpunkte imVerlauf einer optischen Detektorfläche 2 bei der Justierungsroutine erkannt und deren Koordi¬naten gespeichert werden.

[0057] Dazu ist allgemein zu formulieren, dass jeder Koordinate im Raum, jeder optischenDetektorfläche 2 und jedem Abgreifpunkt in der Datenverarbeitungsanlage eine Bedeutungzugewiesen werden kann, welche eine definierte Reaktion auslöst. Beispielsweise löst dasUnterbrechen des Lichtstrahl 3.1 zwischen der Lichtquelle 1 und einer ersten optischen Detek¬torfläche 2 einen Alarm aus, während das Unterbrechen des Lichtstrahls 3.1 zwischen derLichtquelle 1 und einer zweiten optischen Detektorfläche 2 dazu verwendet wird, um das Ob¬jekt, welches die Abschattung verursacht zu vermessen.

[0058] Bei der zweiten gezeigten Möglichkeit (nicht einsehbarer Korridor) kann die optischeDetektorfläche 2 nicht direkt vom Lichtstrahl 3.1 der Lichtquelle 1 angestrahlt werden. Daher istein zusätzlicher Reflektor 4 angebracht, mit dessen Hilfe der Lichtstrahl 3.1 zur optischen De¬tektorfläche 2 gelenkt wird. Im Beispiel ist der Reflektor 4 ein Konvexspiegel. Dies hat denVorteil, dass ein großer Bereich durch den Lichtstrahl 3.1 erreicht werden kann und eine kleineBewegung des Lichtstrahls 3.1 am Reflektor 4 in eine weite Bewegung des Lichtstrahls 3.1 ander optischen Detektorfläche 2 umgewandelt wird. Es könnte auch der gesamte Lichtvorhangdadurch realisiert werden, dass alle im Raum verteilten optischen Detektorflächen 2 über dieReflexion des Lichtstrahls 3.1 von nur einem Reflektor 4 erreicht werden. Dadurch genügenminimale Bewegungen der beiden Stellglieder 1.2, 1.3 um einen großen Raum zu überwachen.Die Steuerung bzw. Regelung der beiden Stellglieder 1.2, 1.3 erfolgt wieder durch das Signal,welches an den optischen Detektorflächen 2 erzeugt wird. Es wäre auch denkbar eine Licht¬quelle 1 ohne Stellglieder 1.2, 1.3 vorzusehen und den Konvexspiegel durch ein oder mehrereStellglieder 1.2, 1.3 in zwei Achsen translatorisch beweglich auszuführen, wobei diese Achsenin einem Winkel von 90° zueinander stehen. Die Stellglieder 1.2, 1.3 müssen also nicht zwangs¬läufig an der Lichtquelle 1 ansetzen, sondern können auch beabstandet von dieser auf einenReflektor wirken. Um die erfindungsgemäße Funktion des Lichtvorhangs zu erhalten, befindetsich das zu detektierende und gegebenenfalls zu vermessende Objekt in diesem Fall zwischendem Reflektor und der optischen Detektorfläche. In Richtung des ausgesendeten Lichtstrahls 3.1 ergibt sich als erfindungsgemäß jedenfalls folgende Reihenfolge: Lichtquelle 1; gegebenen¬falls Reflektor 4; zu detektierendes Objekt; optische Detektorfläche 2. Dabei sind der Reflektorund/oder die Lichtquelle mit einem oder mehreren Stellgliedern 1.2, 1.3 ausgestattet.

[0059] Fig. 4 zeigt eine beispielhafte Lichtquelle 1 die für den gegenständlichen Lichtvorhanggeeignet ist. Das erste Stellglied 1.2 ist hier als elektrisch betriebener Drehteller ausgeführt unddient zum kontinuierlichen Drehen oder zum zyklischen Schwenken des lichtemittierendenElements 1.1, insbesondere Lasers oder Laserdiode. Das zweite Stellglied 1.3 ist ein linearesStellglied in Form eines Bolzens, welcher beispielsweise mit einer Zahnstange versehen ist undvon einem Elektromotor über ein Zahnrad angetrieben wird. Durch die Stellglieder 1.2, 1.3 wirdalso die gesamte Lichtquelle 1 bewegt.

[0060] Fig. 5-6 zeigen weitere beispielhafte Lichtquellen 1. Generell eignen sich Lichtquellen 1die wie Scanköpfe von Laserscannern ausgebildet sind. Bei diesen Scanköpfen wird der Laser¬strahl abgelenkt, dessen Ablenkungswinkel gemessen und bevorzugt elektronisch geregelt.Dabei können Spiegelscanner, Prismenscanner oder sonstige Funktionsprinzipien Anwendung finden. Die einfachste Methode, um eine Scanbewegung zu erzeugen, ist die Veränderung derOrientierung eines Spiegels, an dem der Laserstrahl reflektiert wird. In einer räumlichen Dimen¬sion kann das durch einen Galvanometerantrieb, durch einen sich kontinuierlich drehendenSpiegel, oder durch ein sich kontinuierlich drehendes Spiegelprisma (Polygonspiegel mit 4-Kanten ist in Fig. 1 gezeigt) erfolgen, je nachdem, ob eine frei programmierbare Bewegung(Vektorsteuerung) oder eine periodische Bewegung (Zeile, Bild) gewünscht ist. Man unterschei¬det daher üblicherweise Vektorscanner und Rasterscanner.

[0061] Zur zweidimensionalen Ablenkung muss entweder ein Spiegel in zwei Richtungen aus¬gelenkt werden - wie vor allem bei langsamen Systemen eingesetzt - oder es werden zweiorthogonal drehbare stehende Spiegel nahe beieinander aufgestellt, über die der Laserstrahlreflektiert wird wie in Fig. 6 gezeigt. Die Plan- bzw. Polygonspiegel werden von je einem Galva¬nometerantrieb oder Elektromotor angetrieben.

[0062] Des Weiteren existieren Scanköpfe zum dreidimensionalen Lasermarkieren, die nebenden zwei Spiegeln für X- und Y-Achse noch eine verstellbare Optik für die Tiefe, also die Z-Achse besitzen. Damit ist es möglich, den Laser auch in der dritten Dimension anzusteuern. DerLaserfokus kann dann in allen drei Raumdimensionen frei positioniert werden.

[0063] Bei einem Prismascanner können die Spiegel durch totalreflekierende Umlenkprismenersetzt werden. Mittels zwei axial drehbaren Prismen, sogenannten Risley-prismen, könnenebenfalls Laserstrahlen zwei-dimensional abgelenkt werden.

[0064] Zusammengefasst kann festgehalten werden, dass beide Stellglied 1.2, 1.3 direkt daslichtemittierende Element 1.1 bewegen können wie in Fig. 4 gezeigt, dass das Stellglied 1.2 denStrahl ablenkt und das Stellglied 1.3 das lichtemittierende Element 1.1 oder die gesamte Licht¬quelle 1 bewegt wie in Fig. 5 gezeigt, oder dass beide Stellglieder 1.2, 1.3 den Strahl ablenkenwie in Fig. 6 gezeigt. Ein Stellglied 1.2, 1.3 kann dabei aus einem Elektromotor, Galvanome¬terantrieb oder piezzoelektrischen Aktoren bestehen, oder durch einen dieser Antriebe in Kom¬bination mit einem Spiegel, einem Prisma oder einer Linse gebildet sein.

[0065] Die konkrete Ausgestaltung hängt vom Anwendungsfall, insbesondere vom maximal zuüberwachenden Bereich und vom Abstand der Lichtquelle 1 zu den optischen Detektorflächen 2ab. Sind diese beispielsweise nur an einer Wand des Raumes angebracht, so wird bei ausrei¬chendem Abstand zu dieser eine Lichtquelle 1 gemäß Fig. 6 ausreichend sein. Sollen alleWände des Raumes und gegebenenfalls auch die Decke mit optischen Detektorflächen 2 ver¬sehen werden, so können diese mit einer Lichtquelle gemäß Fig. 5 erreicht werden.

[0066] Fig. 7 zeigt einen erfindungsgemäßen Lichtvorhang mit einer Lichtquelle 1 die einenLichtstrahl 3.2 mit linienförmigem Querschnitt ausstrahlt. Die Lichtquelle 1 ist dabei beispiels¬weise aus einem Laser oder einer Laserdiode mit einer Linienlinse gebildet. Die Linienlinseweitet einen punktförmigen Lichtstrahl 3.1 zu einem Lichtstrahl 3.2 mit linienförmigen Quer¬schnitt auf. Durch drehen der Linienlinse um die eigene Achse kann die Ausrichtung der ausge¬strahlten Linie verändert werden, sprich die Linie wird um ihren Mittelpunkt gedreht. DurchSchwenken der Einheit aus Laser und Linienlinse, kann die Lage der der ausgestrahlten Linieim Raum verändert werden. Ist die Lichtquelle 1 auf eine Wand gerichtet, so reichen diesebeiden Maßnahmen, um die ausgestrahlte Linie exakt an den Verlauf einer beliebig an derWand angebrachten, geraden, optischen Detektorfläche auszurichten. Bevorzugt weist also dieLichtquelle 1 ein erstes Stellglied 1.3.1 auf, welches die Linienlinse oder das lichtemittierendeElement 1.1 samt Linienlinse um die eigene Achse (um die Ausstrahlrichtung des lichtemittie¬renden Elements 1.1) dreht und ein zweites Stellglied 1.3.2, welches das lichtemittierendeElement 1.1 samt Linienlinse um eine Achse schwenkt, welche bevorzugt einen Winkel von 90°zur Richtung des ausgestrahlten Lichtstrahls 3.2 aufweist. Des Weiteren kann durch eine Ver¬kippung der Linienlinse relativ zur Richtung des Laserstrahls eine Krümmung der projiziertenLinie erreicht werden. Diese Krümmung kann genutzt werden, um auch nicht gerade Detektor¬flächen mit der Linie zu beleuchten, bzw. um Unebenheiten der Detektorfläche und damit ein¬hergehende Verzerrungen des Sollverlaufs 18 mit der Laserlinie auszugleichen.

[0067] Die Lichtquelle 1 könnte auch durch eine gerichtete Lichtquelle (vergleichbar einemHalogenspot) mit einer schlitzförmigen Blende gebildet sein. Wobei durch Drehen der Blendedie Ausrichtung der ausgestrahlten Linie gedreht werden kann. Durch Schwenken der gerichte¬ten Lichtquelle samt Blende kann wiederum die Lage der ausgestrahlten Linie an der Wandverschoben werden.

[0068] Bevorzugt kann die Länge der Querschnittslinie des Lichtstrahls 3.2 an der optischenDetektorfläche 2 eingestellt werden. Diese Länge ergibt sich aus dem Abstrahlwinkel des Licht¬strahls 3.2 der Lichtquelle 1 und der Distanz der Lichtquelle 1 zur optischen Detektorfläche 2.Beispielsweise kann über das ein- oder beidseitige Verkleinern der Öffnung einer Blende derAbstrahlwinkel des Lichtstrahl 3.2 verringert werden, sodass die Länge der Querschnittslinieexakt an die Länge der optischen Detektorfläche angepasst werden kann. Alternativ kann aucheine automatische oder manuelle Wechselvorrichtung der Linienlinse vorhanden sein, da diesemit unterschiedlichen Abstrahlwinkeln erhältlich sind.

[0069] Die Lichtquelle 1 könnte aber auch dadurch gebildet werden, dass eine der hier be¬schriebenen Linearlichtquellen mit einem Stellglied 1.2, 1.3 der Fig. 4 bis 6 kombiniert ist.

Insbesondere kann durch platzieren der Linearlichtquelle auf einem Drehteller der maximaleÜberwachungsbereich stark ausgedehnt werden, um beispielsweise optische Detektorflächen 2in einem 360° Bereich um die Linearlichtquelle erreichen zu können.

[0070] In Fig. 7 ist gezeigt wie der Istverlauf 19 des linienförmigen Querschnitts des Lichtstrahls 3.2 an den Sollverlauf 18 angepasst werden kann. Wie eingangs erwähnt ist es bei einemLichtvorhang dieser Art nötig, jeden Abgreifpunkt 3.1 der optischen Detektorfläche 2 mit einerSignalleitung zu versehen, um den Intensitätswert jedes einzelnen Abgreifpunkts bestimmen zukönnen. Masseseitig können alle Abgreifpunkte zusammengeschlossen sein.

[0071] Die Justierung des Lichtvorhangs kann dadurch erfolgen, dass die ausgestrahlte Liniezuerst durch das Stellglied 1.3 bis zur untersten erreichbaren Position geschwenkt wird. Vondieser Position aus wird durch Schwenken der Linearlichtquelle die ausgestrahlte Linie nachoben geschwenkt, bis der erste Abgreifpunkt 2.1 der optischen Detektorfläche 2 ein Signalempfängt und dieses einen Maximalwert erreicht. Je nachdem an welchem Ende der optischenDetektorfläche 2 sich dieser erste Abgreifpunkt 2.1 befindet, wird die ausgestrahlte Linie imoder gegen den Uhrzeigersinn rotiert, bis alle Abgreifpunkte 2.1 ein maximales Signal liefern,wobei das Signal am ersten Abgreifpunkt 2.1 während des Rotierens durch Schwenken derLinearlichtquelle maximal gehalten wird. Die optische Detektorfläche 2 kann auch in diesem Fallmit zumindest zwei Reihen von Abgreifpunkten 2.1 ausgestattet sein, wodurch nicht nur dasVorliegen einer Abweichung des Istverlauf 19 vom Sollverlauf 18 detektiert werden kann, son¬dern auch die exakte Lage des Istverlaufs 19 auf der optischen Detektorfläche 2.

[0072] Tritt während des Betriebs eine Störung auf, so kann der Istverlauf 19 der ausgesende¬ten Linie jederzeit durch die Justierroutine wieder auf die optische Detektorfläche 2 ausgerichtetwerden.

[0073] Durch die Justierroutine können auch viele optische Detektorflächen 2, welche im Über¬wachungsbereich der Lichtquelle 1 liegen, hinsichtlich ihrer Lage und Ausrichtung identifiziertwerden und die entsprechenden Winkelpositionen der Stellglieder 1.2, 1.3 in der Datenverarbei¬tungsanlage gespeichert werden, um die einzelnen optischen Detektorflächen 2 rasch nachei¬nander ansteuern zu können.

[0074] In Fig. 8 wird eine andere Möglichkeit gezeigt um viele optische Detektorflächen 2 miteiner oder mehreren Lichtquellen 1 einem Lichtstrahl 3.2 mit linienförmigem Querschnitt anzu¬steuern. Dabei wird die abgestrahlte Linie, welche bevorzug lotrecht oder waagrecht ausgerich¬tet ist, zyklisch durch den Überwachungsbereich geschwenkt. Die Lichtquelle 1 ist dabei aufeinem Drehteller montiert, oder der Strahl der Lichtquelle 1 ist auf einen sich drehenden Poly¬gonspiegel gerichtet. Die Drehung kann dabei mit konstanter Geschwindigkeit erfolgen. Beibekannter Drehgeschwindigkeit kann aus den Signalen der Abgreifpunkte 2.1 einer optischenDetektorflächen 2 der jeweilige Verlauf (Lage und Ausrichtung) der optischen Detektorfläche 2 und deren Relativposition bezüglich der Lichtquelle 1 bestimmt werden. Somit kann auch dieserLichtvorhang nicht nur zu Überwachungszwecken, sondern auch zur Vermessung von Objektenverwendet werden.

[0075] In Fig. 9 wird gezeigt, wie der erfindungsgemäße Lichtvorhang an einer optischen Detek¬torfläche 2 mit vielen Reihen von Abgreifpunkten 2.1, welche ein regelmäßiges Raster bilden,eingesetzt werden kann. Eine solche optische Detektorfläche 2 könnte beispielsweise vor oderhinter einer beliebig großen Anzeigefläche, oder Bildschirmfläche und parallel zu dieser ange¬bracht sein. Dabei kann ein punktförmiger Lichtstrahl 3.1 oder ein linienförmiger Lichtstrahl 3.2verwendet werden um die gesamte optische Detektorfläche 2 zu durchstreichen bzw. abzu¬scannen, um Objekt die sich vor dieser befinden zu vermessen. Beispielsweise um die Körper¬haltung und Gesten von Personen zu detektieren und diesen Gesten und Körperhaltungen ineiner Datenverarbeitungsanlage eine bestimmte Bedeutung zuzuordnen, vorzugsweise zurSteuerung eines Cursors oder einer Spielfigur auf der Anzeigefläche.

Claims (20)

1. Patentansprüche 1. Lichtvorhang zur Überwachung einer Fläche oder eines Raumes, umfassend - zumindest eine Lichtquelle (1), die - einen Lichtstrahl (3.1) mit punktförmigen Querschnitt aussendet, dessen Richtungüber ein Stellglied (1.2) entlang einer Achse zur Bildung einer Überwachungsebeneabgelenkt wird, oder - einen Lichtstrahl (3.2) mit linienförmigen Querschnitt aussendet, der die Überwa¬chungsebene bildet, - zumindest eine optische Detektorfläche (2), entlang deren Längserstreckung zumindestzwei 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, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (1) zumindest ein Stellglied (1.3, 1.3.1, 1.3.2) aufweist, überdas die Positionund die Ausrichtung der Überwachungsebene im Raum veränderbar sind.
2. 2. Lichtvorhang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Detektorflä¬che (2) aus einem eine lumineszente Schicht aufweisenden flächigen Lichtwellenleiter, ent¬lang dessen Längserstreckung zumindest zwei Abgreifpunkte (2.1) in Form von Photo¬sensoren angebracht sind, gebildet ist.
3. 3. Lichtvorhang nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass entlang derLängserstreckung der optischen Detektorfläche (2) zumindest eine, vorzugsweise zumin¬dest zwei Reihen von Abgreifpunkten (2.1) angebracht sind, wobei die Abgreifpunkte (2.1)einer Reihe einen regelmäßigen Abstand zueinander aufweisen, wobei jede Reihe entlangeiner Geraden oder einer beliebig gekrümmten Linie verläuft.
4. 4. Lichtvorhang nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dieLichtquelle (1) durch ein lichtemittierendes Element (1.1), welches mit einer Linienlinse o-der einer Blende versehen ist, gebildet ist, wobei die Linienlinse oder Blende durch einStellglied (1.3.1) um die eigene Achse drehbar ist.
5. 5. Lichtvorhang nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dieLichtquelle (1) durch ein lichtemittierendes Element (1.1), welches mit einer Linienlinse o-der einer Blende versehen ist, gebildet ist, wobei die Lichtquelle (1) oder der durch dieseausgestrahlte Lichtstrahl (3.2) durch ein Stellglied (1.3.2) um eine Achse, welche einenWinkel von 90° zur Ausstrahlrichtung des Lichtstrahls (3.2) aufweist, drehbar ist.
6. 6. Lichtvorhang nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass daslichtemittierende Element (1.1) ein Laser oder eine Laserdiode ist, deren Lichtstrahl (3.1)durch ein Stellglied (1.2) entlang einer ersten Achse ablenkbar ist und durch ein Stellglied(1.3) entlang einer zweiten Achse ablenkbar ist, welche vorzugsweise einen Winkel von90° zur ersten Achse aufweist.
7. 7. Lichtvorhang nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumin¬dest eines der Stellglieder (1.2, 1.3, 1.3.1, 1.3.2,) aus einem optischen Element, insbeson¬dere Reflektor (4), Spiegel, Prisma oder Linse, welches über einen Antrieb in seiner Positi¬on oder Ausrichtung veränderlich ist, gebildet ist.
8. 8. Lichtvorhang nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumin¬dest eines der Stellglieder (1.2, 1.3, 1.3.1, 1.3.2) in Form eines elektromechanischen An¬triebs vorliegt, durch welchen die Position oder Ausrichtung der Lichtquelle (1) veränderbarist.
9. 9. Verfahren zum Betrieb eines Lichtvorhangs, umfassend - zumindest eine Lichtquelle (1), die - einen Lichtstrahl (3.1) mit punktförmigen Querschnitt aussendet, dessen Richtungüber ein Stellglied (1.2) entlang einer Achse zur Bildung einer Überwachungsebeneabgelenkt wird, oder - einen Lichtstrahl (3.2) mit linienförmigen Querschnitt aussendet, der die Überwa¬chungsebene bildet, - zumindest eine optische Detektorfläche (2), entlang deren Längserstreckung zumindestzwei Abgreifpunkte (2.1) angebracht sind, - eine Datenverarbeitungsanlage, - 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, dadurch gekennzeichnet, dass die Position und/oder der Verlauf des Querschnitts desLichtstrahls (3.1, 3.2) von der Datenverarbeitungsanlage erfasst wird und die Positionund/oder Ausrichtung durch Ansteuerung oder Regelung zumindest eines Stellglieds (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)geführt wird, wobei über die Anordnung der Abgreifpunkte (2.1) entlang einer, vorzugswei¬se zumindest zweier Reihen entlang des Längsverlaufs der optischen Detektorfläche (2)die Sollbahn (8) des Lichtpunktes entlang der optischen Detektorfläche (2) definiert ist undAbweichungen (9.1) der Istbahn (9) von der Sollbahn (8) aus dem Messsignal der Abgrei-funkte (2.1) erkannt und durch eine Regelung ausgeglichen werden.
11. 11. Verfahren zum Betrieb eines Lichtvorhangs nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,dass die Abweichung (9.1) von der Sollbahn (8) bei einem Durchlauf des Lichtpunkts überdie optische Detektorfläche (2) erkannt wird und diese Abweichung im nächsten Durchlaufdurch entsprechende Ansteuerung der Stellglieder (1.2, 1.3) kompensiert wird, wobei indiesem Durchlauf wiederum die Abweichung von der Sollbahn (8) erkannt wird.
12. 12. Verfahren zum Betrieb eines Lichtvorhangs nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,dass der Lichtstrahl (3.1, 3.2) zyklisch durch den Überwachungsbereich durch Steuerungzumindest eines der Stellglieder (1.2. 1.3, 1.3.2) gescannt wird.
13. 13. Verfahren zum Betrieb eines Lichtvorhangs nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurchgekennzeichnet, dass die Stellung der Stellglieder (1.2, 1.3) einer Lichtquelle (1) durch dieDatenverarbeitungsanlage erfasst wird und bei Abschattung einer optischen Detektorfläche (2) durch ein Objekt im Überwachungsbereich die Position und Abmessungen des Objektsentlang der Bahn des Lichtpunkts durch die Datenverarbeitungsanlage erfasst wird.
14. 14. Verfahren zum Betrieb eines Lichtvorhangs nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,dass zumindest eine zweite Lichtquellen (1) vorhanden sind, wodurch die Position undAbmessungen des Objekts entlang zumindest einer zweiten Bahn erfasst wird.
15. 15. Verfahren zum Betrieb eines Lichtvorhangs nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurchgekennzeichnet, dass das Signal je des Abgreifpunkts (2.1) von der Datenverarbeitungs¬anlage erfasst wird und durch das Verhältnis der an den Abgreifpunkten (2.1) gemessenenLichtintensität die Position und Abmessung der Abschattung an der optischen Detektorflä¬che (2) durch die Datenverarbeitungsanlage erfasst wird.
16. 16. Verfahren zum Betrieb eines Lichtvorhangs nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,dass die räumliche Position und Abmessung eines Objekts bestimmt wird, indem zumin¬dest eine weitere Lichtquelle (1) auf die optische Detektorfläche (2) gerichtet ist, wobei dieLichtquellen (1) eine unterschiedliche Modulation, Codierung oder zeitliche Abfolge aufwei¬sen, die Anteile der Lichtquellen (1) am Signal der Abgreifpunkte (2.1) durch die Datenver¬arbeitungsanlage bestimmt werden und bei Kenntnis der Relativposition der Lichtquellen (1) zur Detektorfläche (2) durch Triangulation die Grenzflächen der Oberfläche des Objektsbestimmt werden.
17. 17. Verfahren zum Betrieb eines Lichtvorhangs nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,dass im Betriebsmodus die Linie des Querschnitts des Lichtstrahls (3.2) entlang einer De¬tektorfläche (2) verläuft, wobei über die Anordnung der Abgreifpunkte (2.1) entlang einer,vorzugsweise zumindest zweier Reihen entlang des Längsverlaufs der optischen Detektor¬fläche (2) der Sollverlauf (18) der Linie des Lichtstrahls (3.2) entlang der optischen Detek¬torfläche (2) definiert ist und Abweichungen der Istverlaufs (19) vom Sollverlauf (18) ausdem Messsignal der Abgreifunkte (2.1) erkannt und durch eine Regelung ausgeglichenwerden.
18. 18. Verfahren zum Betrieb eines Lichtvorhangs nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,dass in einer Justierungsroutine der Lichtstrahl (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 Licht¬strahl (3.1, 3.2) auf eine optische Detektorfläche (2) trifft in der Datenverarbeitungsanlagegespeichert werden.
19. 19. Verfahren zum Betrieb eines Lichtvorhangs nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,dass zumindest die Koordinaten der beiden Enden einer jeden Detektorfläche (2) gespei¬chert werden und die Bahn des Lichtstrahls (3.1) oder der Verlauf der Querschnittslinie desLichtstrahls (3.2) entsprechend einer in der Datenverarbeitungsanlage generierten zeitli¬chen Reihenfolge auf die einzelnen optischen Detektorflächen (2) ausgerichtet wird.
20. 20. Verfahren zum Betrieb eines Lichtvorhangs nach einem der Ansprüche 9 bis 18, dadurchgekennzeichnet, dass aus dem Signalverlauf 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 Rela¬tivposition der optischen Detektorfläche (2) zur Lichtquelle (1) von der Datenverarbeitungs¬anlage durch Triangulation bestimmbar ist. Hierzu 5 Blatt Zeichnungen