DE102006048297A1

DE102006048297A1 - Optoelektronische Sensoreinrichtung, insbesondere Lichtschranke

Info

Publication number: DE102006048297A1
Application number: DE200610048297
Authority: DE
Inventors: Thomas Meinert
Original assignee: Sensopart Industriesensorik GmbH
Current assignee: Sensopart Industriesensorik GmbH
Priority date: 2006-10-12
Filing date: 2006-10-12
Publication date: 2008-04-24

Abstract

Eine optoelektronische Sensoreinrichtung insbesondere in Form einer Lichtschranke weist einen Sender 1 sowie einen Empfänger 4 auf. Um Störsignale durch stark reflektierende oder spiegelnde Objekte zu unterdrücken, ist ein Polarisationsfilter 2 sowie ein Analysator 5 vorgesehen. Als Sendeoptik 3 sowie Empfängeroptik 6 dient eine Fresnellinse oder ein Beugungsgitter. Da dieses nur eine relativ geringe spannungsoptische Doppelbrechung aufweist, können das Polarisationsfilter 2 und der Analysator 5zwischen der Empfängeroptik 6 und dem Empfänger 4 angeordnet werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine optoelektronische Sensoreinrichtung, insbesondere Lichtschranke, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Das besondere Anwendungsgebiet der erfindungsgemäßen optoelektronischen Sensoreinrichtung sind Lichtschranken. Nichtsdestoweniger ist das Erfindungsprinzip auch bei anderen optoelektronischen Sensoreinrichtungen einsetzbar, und zwar immer dort, wo polarisierte elektromagnetische Strahlung verwendet wird.
Optoelektronische Sensoreinrichtungen weisen einen Sender zum Aussenden elektromagnetischer Strahlung sowie einen Empfänger zum Empfangen der elektromagnetischen Strahlung auf. Sender und Empfänger ist dabei jeweils eine Senderoptik und eine Empfängeroptik zugeordnet. Damit stark reflektierende oder spiegelnde Objekte sicher detektiert werden können (denn aufgrund der großen Helligkeit ist eine sichere Detektion nicht immer möglich), wird polarisiertes Licht verwendet. Zu diesem Zweck ist dem Sender ein Polarisationsfilter und dem Empfänger ein Analysator zugeordnet. Dieser Einsatz von Linearpolarisatoren in Lichtschranken zur Unterdrückung von Störsignalen stark reflektierender oder spiegelnder Objekte ist bekannt.
Das Problem bei derartigen optoelektronischen Sensoreinrichtungen stellt die Sender- sowie Empfängeroptik dar. Hier werden bislang dicke Linsen verwendet. Diese weisen herstellungsbedingt in der inneren Struktur Spannungen auf, welche sich negativ auf die Polarisation der elektromagnetischen Strahlung auswirken. Aufgrund dieser Polarisationsstörungen ist es notwendig, daß das Polarisationsfilter und der Analysator jeweils im Bereich zwischen der Sender- bzw. Empfängeroptik und dem Reflektionselement angeordnet werden muß. Dadurch lassen sich aber die Optiken zum einen nicht kostengünstig herstellen. Zum anderen besteht – wie ausgeführt – das Problem der Spannungsdoppelbrechung.
Davon ausgehend liegt daher der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine optoelektronische Sensoreinrichtung, insbesondere Lichtschranke, der eingangs angegebenen Art zu schaffen, mit der die Gesamtoptik kostengünstig und kompakt hergestellt werden kann.
Die technische Lösung ist gekennzeichnet durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs 1.
Die Grundidee der Erfindung liegt in einer spannungsarmen, dünnen Frontscheibe mit integrierten Fresnel- oder Beugungsstrukturen. Somit wird vorgeschlagen, die Optiken für Sender und Empfänger mit Polarisationsfiltern durch Einsatz von Fresnel- oder Beugungsstrukturen als spannungsarme, dünnwandige optische Komponenten auszuführen und die Funktionen in einem als Gehäuseabschluß dienenden Bauteil in Form einer Frontscheibe zu vereinen, ohne daß bei der Nutzung polarisierter elektromagnetischer Strahlung die Wirkung der Polarisationsfilter nachhaltig beeinträchtigt wird. Für die Herstellung dieser kostengünstigen Teile können herkömmliche Spritzgießverfahren verwendet werden. Als geeignete Materialien kommen COC oder PMMA in Frage, welche eine relativ geringe spannungsoptische Doppelbrechung aufweisen und insbesondere bei dünnwandigen Bauteilen zum Einsatz in Polarisationsoptiken einsetzbar sind.
Die Weiterbildung gemäß Anspruch 2 schlägt vor, daß die Senderoptik und die Empfängeroptik durch eine einstückige Fresnellinse oder durch ein einstückiges Beugungsgitter gebildet sind. Dadurch ist eine durchgehend geschlossene Frontscheibe mit integrierten Linsenstrukturen bzw. Linienstrukturen geschaffen.
Dabei ist gemäß der Weiterbildung in Anspruch 3 die Fresnel- oder Beugungsstruktur der Geräteinnenseite zugewandt und die Außenseite als ebene Fläche ausgeführt.
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen optoelektronischen Sensoreinrichtung in Form einer Lichtschranke wird nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Diese Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung die Lichtschranke.
Die Lichtschranke besitzt zunächst einen Sender 1 zum Aussenden elektromagnetischer Strahlung. Vor dem Sender 1 befindet sich ein Polarisationsfilter 2. Und vor diesem Polarisationsfilter 2 befindet sich eine Senderoptik 3 in Form einer Fresnellinse.
Unmittelbar benachbart zu dem Sender 1 befindet sich ein Empfänger 4. Vor diesem Empfänger 4 befindet sich ein Analysator 5 und vor diesem Analysator 5 eine Empfängeroptik 6 ebenfalls in Form einer Fresnellinse. Dabei ist diese Fresnellinse der Empfängeroptik 6 mit der Fresnellinse der Senderoptik 3 zu einer Doppel-Fresnellinse vereinigt.
Die gemeinsame Doppellinse (Fresnellinse oder Beugungslinse) der Senderoptik 3 sowie der Empfängeroptik 6 ist gleichzeitig als Lichtaustritts- bzw. Lichteintrittsfenster Bestandteil des Lichtschrankengehäuses.
Die Funktionsweise ist wie folgt:
Die vom Sender 1 emittierte elektromagnetische Strahlung wird zunächst durch das Polarisationsfilter 2 polarisiert und anschließend in der Senderoptik 3 parallelisiert. Da die Senderoptik 3 als dünne Fresnellinse ausgebildet ist, weist diese nur eine relativ geringe spannungsoptische Doppelbrechung auf, so daß die Polarisation der elektromagnetischen Strahlung so gut wie nicht beeinflußt wird.
Nach dem Auftreffen auf einen Reflektor wird die elektromagnetische Strahlung zurückgestrahlt und zunächst mittels der Empfängeroptik 6 auf den Empfänger 4 gebündelt. Da auch hier sich die Empfängeroptik 6 in Form der Fresnellinse nicht auf die Polarisation der elektromagnetischen Strahlung auswirkt, kann der Analysator 5 zwischen der Empfängeroptik 6 und dem Empfänger 4 angeordnet sein.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Lichtschranke mit Reflektor ausgebildet. Selbstverständlich ist es auch möglich, den Empfänger 4 auf der gegenüberliegenden Seite (also im Bereich des Reflektors) anzuordnen.

1: Sender
2: Polarisationsfilter
3: Senderoptik
4: Empfängeroptik
5: Analysator
6: Empfängeroptik

Claims

Optoelektronische Sensoreinrichtung, insbesondere Lichtschranke, mit einem Sender (1) zum Aussenden elektromagnetischer Strahlung, mit einem Empfänger (4) zum Empfangen der elektromagnetischen Strahlung, mit einer Senderoptik (3) und einer Empfängeroptik (6) sowie mit einem dem Sender (1) zugeordneten Polarisationsfilter (2) zum Polarisieren der elektromagnetischen Strahlung und einem dem Empfänger (4) zugeordneten Analysator (5) für die polarisierte Strahlung, dadurch gekennzeichnet, daß die Senderoptik (3) und die Empfängeroptik (6) durch eine Fresnellinse oder durch ein Beugungsgitter gebildet ist und daß das Polarisationsfilter (2) zwischen dem Sender (1) und der Senderoptik (3) und der Analysator (5) zwischen dem Empfänger (4) und der Empfängeroptik (6) angeordnet ist.
Optoelektronische Sensoreinrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Senderoptik (3) und die Empfängeroptik (6) durch eine einstückige Fresnellinse oder durch ein einstückiges Beugungsgitter gebildet sind.
Optoelektronische Sensoreinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fresnel- oder Beugungsstruktur der Gehäuseinnenseite zugewandt ist und daß die Außenseite als homogene, ebene Fläche ausgebildet ist.