CH359783A

CH359783A - Photoelektrische Abtasteinrichtung für Reflexions-Lichtsteuerungen

Info

Publication number: CH359783A
Authority: CH
Inventors: Graf Willy
Original assignee: Rueger Ernst A
Priority date: 1958-06-20
Filing date: 1958-06-20
Publication date: 1962-01-31

Description

Photoelektrische Abtasteinrichtung für Reflexions-Lichtsteuerungen
Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine photoelektrische Abtasteinrichtung für Reflexions Lichtsteuerungen, insbesondere für tÇberwachungs- einrichtungen im Dienste der Automation.

Es sind bereits photoelektrische Abtasteinrichtungen bekanntgeworden, bei denen das von einem Lichtsender ausgesendete Licht mit Hilfe eines zugehörigen optischen Mittels, z. B. einer Linse, gebündelt und auf einen entfernten Reflektor geworfen wird, von welchem das reflektierte Licht wiederum mit Hilfe eines optischen Mittels gebündelt und zu einem Lichtempfänger mit einem photoelektrischen Wandler geworfen wird, der einen Steuervorgang bewirkt, wenn das empfangene, reflektierte Licht eine Intensitätsänderung erfährt.

Zum gleichen Zweck sind auch solche photoelektrische Abtasteinrichtungen bekanntgeworden, bei denen die optischen Strahlenbündelungsmittel sowohl des Lichtsenders als auch des Lichtempfängers aus einem einzigen gemeinsamen Objektiv bestehen, durch welches das ausgesendete Lichtbündel und das reflektierte, zu empfangende Lichtbündel in entgegengesetzter Richtung hindurchgehen.

Um die beiden Lichtbündel voneinander zu trennen, hat man bisher hinter dem Objektiv einen teildurchlässigen oder perforierten Spiegel angebracht, der das eine Lichtbündel, allerdings mit verminderter Intensität, durchliess und das andere Lichtbündel, ebenfalls bei einer Intensitätsverminderung, umlenkte. Ein Nachteil dieser Lösung war der verhältnismässig grosse Lichtverlust.

Die Erfindung bezweckt die Beseitigung des geschilderten Nachteiles und betrifft ebenfalls eine photoelektrische Abtasteinrichtung für Reflexions Lichtsteuerungen mit einem Lichtsender, einem Lichtempfänger und einem diesen gemeinsamen, einzigen Objektiv, durch welches das ausgesendete und das reflektierte Lichtbündel in entgegengesetzter Richtung hindurchgehen. Erfindungsgemäss ist nun die eine Hälfte der Durchlassfläche des Objektives dem ausgesendeten Lichtbündel und die andere Hälfte der Durchlassfläche des Objektives dem zu empfangenden Lichtbündel zugeordnet.

In der nachfolgenden Beschreibung werden an Hand der beigefügten Zeichnung einige beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes eingehender beschrieben.

Fig. 1 zeigt als erstes Ausführungsbeispiel eine Reflexions-Lichtsteuerung im Schnitt parallel zur optischen Achse des dem Lichtsender und dem Lichtempfänger gemeinsamen Objektives.

Fig. 2 stellt eine Ansicht des Objektives von der Seite des Reflektors gesehen dar.

Fig. 3 ist eine Ansicht des Objektives von der entgegengesetzten Seite her gesehen.

Fig. 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel in zu Fig. 2 analoger Darstellung.

Fig. 5 veranschaulicht in gleicher Weise ein drittes Ausführungsbeispiel.

Gemäss Fig. 1 ist in einer Öffnung eines sonst geschlossenen Gehäuses 11 ein Objektiv 12 eingesetzt, dessen optische Achse mit 13 bezeichnet ist. Im Innenraum des Gehäuses 11 befindet sich eine elektrische Lampe 14, deren Glühfaden 15 derart angeordnet ist, dass er die optische Achse 13 berührt. Mittels des Objektives 12 wird der Glühfaden 15 auf einem Reflektor 16 abgebildet. Zwischen der Lampe 14 und dem Objektiv 12 ist ein Spiegel 17 unter einem Winkel von 450 zur optischen Achse 13 derart angeordnet, dass eine geradlinige Begrenzungskante des Spiegels 17 die optische Achse 13 schneidet. Der Spiegel 17, dessen dem Objektiv 13 zugekehrte Fläche reflektierend ist, bewirkt einerseits, dass das vom Glühfaden 15 zum bündels fehlt und dafür ein anderer Spiegel 27 zum Umlenken des von der Lampe 14 ausgesendeten Lichtes gegen das Objektiv 12 vorhanden ist.

Der photoeiektrische Wandler 18 ist daher so angeordnet, dass seine lichtempfindliche Fläche von der optischen Achse 13 des Objektives 12 geschnitten wird. Der Spiegel 27, dessen dem Objektiv 12 zugekehrte Fläche reflektierend ist und unter einem Winkel von 45o geneigt ist in bezug auf die optische Achse 13, hat eine geradlinige Begrenzungskante, welche die optische Achse 13 schneidet. Die Lampe 14 befindet sich vollständig ausserhalb der optischen Achse 13.

Die Wirkungsweise ist analog derjenigen des ersten Ausführungsbeispieles. Es ist der Spiegel 27, welcher bewirkt, dass das vom Glühfaden 15 der Lampe 14 zum Objektiv 12 geworfene Licht sich nur auf der einen Seite der optischen Achse 13 befindet und dass nur das auf der andern Seite der optischen Achse durch das Objektiv 12 hindurchtretende, reflektierende Licht auf die lichtempfindliche Fläche des Wandlers 18 fällt. Die Fig. 2 und 3 und das in bezug darauf Gesagte gelten auch für das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4.

Das in Fig. 5 gezeigte Ausführungsbeispiel stellt im Prinzip eine Kombination der Ausführungen nach Fig. 1 und 4 dar. Sowohl die Lampe als auch der photoelektrische Wandler befinden sich vollständig ausserhalb der optischen Achse 13 des Objektives 12, aber im gleichen Gehäuse 11. Auf entgegengesetzten Seiten der optischen Achse 13 des Objektives 12 sind zwei Spiegel 17 und 27 vorhanden, die unter einem Winkel von 900 zueinander und unter einem Winkel von je 45o zur optischen Achse 13 angeordnet sind. Jeder der Spiegel 17 und 27 weist eine geradlinige Begrenzungskante auf, welche die optische Achse schneidet. Die genannten Begrenzungskanten verlaufen auf jeden Fall parallel zueinander, fallen beim Beispiel nach Fig. 4 sogar zusammen.

Der eine Spiegel 27 lenkt das von der Lampe 14 ausgesendete Lichtbündel zum Objektiv 12 um, während der andere Spiegel 17 das vom Reflektor 16 zurückgeworfene Lichtbündel zum Wandler 18 umlenkt. Die Fig. 2 und 3 sowie das bezüglich derselben Gesagte gelten auch für das Ausführungsbeispiel nach Fig. 5.

Claims

PATENTANSPRUCH Photoelektrische Abtasteinrichtung für Refle xionsrlichtsteuerungen, mit einem Lichtsender, einem Lichtempfänger und einem diesen gemeinsamen, einzigen Objektiv, durch welches das ausgesendete Lichtbündel und das reflektierte Lichtbündel in entgegengesetzten Richtungen hindurchgehen, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Hälfte (12a) der Durchlassfläche des Objektives (12) dem ausgesendeten Lichtbündel und die andere Hälfte (12b) der Durchlassfläche des Objektives dem zu empfangenden Lichtbündel zugeordnet ist.

Objektiv 12 geworfene Licht sich lediglich auf der einen (in Fig. 1 unteren) Seite der optischen Achse befindet. Anderseits lenkt der Spiegel 17 das vom Reflektor 16 zurückgeworfene Licht, das sich ausschliesslich auf der andern (in Fig. 1 oberen) Seite der optischen Achse 13 befindet, zu einem photoelektrischen Wandler 18, der sich ebenfalls im Innern des Gehäuses 11 befindet, aber vollständig ausserhalb der optischen Achse 13 angeordnet ist. Durch die in Fig. 1 obere Hälfte des Objektives 12 wird das reflektierte Lichtbündel auf der lichtempfindlichen Fl'äche des Wandlers 18 fokussiert.

Betrachtet man das Objektiv 12 von der Seite des Reflektors 16 her, sieht man nur die unterhalb der optischen Achse 13 liegende Hälfte 12a der Durchlassfläche des Objektivs beleuchtet, während die obere Hälfte 1 2b dieser Fläche dunkel erscheint, wie Fig. 2 veranschaulicht. Beim Betrachten des Objektives 12 von der entgegengesetzten Seite in Richtung der optischen Achse 13 erscheint jedoch nur die oberhalb der optischen Achse liegende Hälfte 12b der Durchlassfläche des Objektives durch das reflektierte Licht beleuchtet, während die untere Hälfte 12a der genannten Fläche dunkel erscheint, wie Fig. 3 zeigt.

Zur Erzielung einer bestmöglichen Lichtausbeute ist die der optischen Achse 13 zugekehrte Stirnfläche des eine gewisse Dicke aufweisenden Spiegels 17 in bezug auf die reflektierende Spiegelfläche unter einem Winkel von 45" geneigt.

Da sowohl für das ausgesendete Lichtbündel als auch das zu empfangende Lichtbündel ein einziges, gemeinsames Objektiv 12 vorhanden ist, durch welches die Lichtstrahlen in einander entgegengesetzten Richtungen hindurchtreten, erübrigt sich eine Veränderung der Richtungen des ausgesendeten und des zu empfangenden Lichtbündels in Abhängigkeit von der Entfernung des Reflektors 16. Der Reflektor braucht sich nicht unbedingt an dem in Fig. 1 dargestellten Ort zu befinden, an welchem ein reelles Bild des Glühfadens 15 entsteht, sondern er kann auch weiter zurückverlagert, d. h. in grösserer Entfernung vom Objektiv 12 angeordnet sein, ohne dass die photoelektrische Abtasteinrichtung anders justiert zu werden braucht.

Eine Rückwärtsveriagerung des Reflektors 16 beeinflusst wohl die Intensität des auf den Wand ler 18 zurückfallenden Lichtes, nicht aber die Richtung der optischen Achse 13. Der Aufbau einer Einrichtung zur Reflex-Lichtsteuerung unter Verwendung der beschriebenen photoelektrischen Abtasteinrichtung ist daher viel einfacher, als es bisher der Fall war und verlangt keine umfangreichen Justierarbeiten ausser dem Richten der optischen Achse 13 auf den Reflektor 16.

Das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 4 unterscheidet sich von der der Abtasteinrichtung nach Fig. 1 nur dadurch, dass der Spiegel 17 zum Umlenken des reflektierenden, zu empfangenden Licht UNTERANSPRÜCHE 1. Abtasteinrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Spiegel (17 bzw. 27) zum Umlenken des einen Lichtbündels derart angeordnet ist, dass eine geradlinige Begrenzungskante des Spiegels die optische Achse (13) des Objektives (12) schneidet.

2. Abtasteinrichtung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (15) des Lichtsenders die optische Achse (13) des Objektives (12) berührt und der Spiegel (17) zwischen der Lichtquelle (15) und dem Objektiv (12) so angeordnet ist, dass er das zu empfangende Lichtbündel auf die vollständig ausserhalb der optischen Achse (13) liegende lichtempfindliche Fläche eines photoelektrischen Wandlers (18) des Lichtempfängers wirft.

3. Abtasteinrichtung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Achse (13) des Objektives (12) die lichtempfindliche Fläche eines photoelektrischen Wandlers (18) desLichtemp- fängers schneidet und der Spiegel (27) zwischen dem photoelektrischen Wandler (18) und dem Objektiv (12) derart angeordnet ist, dass er das von einer vollständig ausserhalb der optischen Achse (13) liegenden Lichtquelle (15) des Lichtsenders ausgehende Lichtbündel zum Objektiv (12) in Richtung der optischen Achse (13) umlenkt.

4. Abtasteinrichtung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Spiegel (17 und 27) auf entgegengesetzten Seiten der optischen Achse (13) des Objektives (12) derart angeordnet sind, dass zwei geradlinige, zueinander parallel verlaufende Begrenzungskanten der Spiegel (17 und 27) die optische Achse (13) schneiden und dass der eine Spiegel (27) das von einer vollständig ausserhalb der optischen Achse (13) angeordneten Lichtquelle (15) des Lichtsenders ausgehende Lichtbündel zum Objektiv (12) in Richtung der optischen Achse (13) umlenkt und der andere Spiegel (17) das zu empfangende, durch das Objektiv (12) hindurchgetretene Lichtbündel zur vollständig ausserhalb der optischen Achse (13) liegenden lichtempfindlichen Fläche eines photoelektrischen Wandlers (18) des Lichtempfängers umlenkt.