DE102016208713B4 - Photoelectric sensor - Google Patents

Photoelectric sensor Download PDF

Info

Publication number
DE102016208713B4
DE102016208713B4 DE102016208713.4A DE102016208713A DE102016208713B4 DE 102016208713 B4 DE102016208713 B4 DE 102016208713B4 DE 102016208713 A DE102016208713 A DE 102016208713A DE 102016208713 B4 DE102016208713 B4 DE 102016208713B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
lens
receiver
close
optical axis
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102016208713.4A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102016208713A1 (en
Inventor
Harry Henkel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IFM Electronic GmbH
Original Assignee
IFM Electronic GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IFM Electronic GmbH filed Critical IFM Electronic GmbH
Priority to DE102016208713.4A priority Critical patent/DE102016208713B4/en
Publication of DE102016208713A1 publication Critical patent/DE102016208713A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102016208713B4 publication Critical patent/DE102016208713B4/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/14—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring distance or clearance between spaced objects or spaced apertures
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/10—Bifocal lenses; Multifocal lenses
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4816—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of receivers alone
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
    • G01S17/32—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
    • G01S17/36—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated with phase comparison between the received signal and the contemporaneously transmitted signal
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/46—Indirect determination of position data
    • G01S17/48—Active triangulation systems, i.e. using the transmission and reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V8/00—Prospecting or detecting by optical means
    • G01V8/10—Detecting, e.g. by using light barriers
    • G01V8/12—Detecting, e.g. by using light barriers using one transmitter and one receiver
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/02—Simple or compound lenses with non-spherical faces
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/02—Simple or compound lenses with non-spherical faces
    • G02B3/08—Simple or compound lenses with non-spherical faces with discontinuous faces, e.g. Fresnel lens

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)

Abstract

Optoelektronischer Sensor mit einem Lichtsender (1) zum Aussenden eines Lichtsignals durch einen Kollimator (2) in einen Objektbereich (3) auf einer ersten optischen Achse (4), mit einem Empfänger (5) und einer Empfängerlinse (6) zum Empfang des von einem Objekt reflektierten Lichtsignals auf einer zweiten optischen Achse (7), wobei die Empfängerlinse (6) eine Hauptlinse (8) zur Abbildung des Objektbereichs (3) und eine Zusatzlinse (9) zur Erfassung des Nahbereichs enthält, wobei die Zusatzlinse (9) eine zweidimensional parametrierbare Freiformfläche aufweist, die das Licht umso stärker in Richtung der zweiten optischen Achse (7) lenkt, je näher sich ein reflektierendes Objekt am Sensor befindet, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzlinse (9) bezüglich einer dem Empfänger (5) zugewandten Oberfläche der Hauptlinse (8) erhaben ist, eine Strahlen aus dem Nahbereich brechende bikonische Fläche (10) mit zwei unterschiedlichen Brennweiten f1 und f2, sowie eine Strahlen aus dem Nahbereich reflektierende Fläche (11) aufweist, wobei die Empfängerlinse (6) von an der Fläche (11) reflektierten Strahlen durchdrungen ist.Optoelectronic sensor with a light transmitter (1) for emitting a light signal through a collimator (2) into an object area (3) on a first optical axis (4), with a receiver (5) and a receiver lens (6) for receiving the from a object reflected light signal on a second optical axis (7), the receiver lens (6) containing a main lens (8) for imaging the object area (3) and an additional lens (9) for detecting the close-up area, the additional lens (9) having a two-dimensional has a parameterizable free-form surface, which guides the light more strongly in the direction of the second optical axis (7), the closer a reflecting object is to the sensor, characterized in that the additional lens (9) has a surface of the main lens that faces the receiver (5). (8) is raised, a biconical surface (10) refracting rays from the close-up range with two different focal lengths f1 and f2, and a rays from the close-up range r has a reflecting surface (11), the receiver lens (6) being penetrated by rays reflected on the surface (11).

Description

Die Erfindung betrifft einen optoelektronischen Sensor mit einem Lichtsender zum Aussenden eines Lichtsignals in einen Objektbereich auf einer ersten optischen Achse, mit einem Empfänger und einer Empfängerlinse zum Empfang des von einem Objekt reflektierten Lichtsignals auf einer zweiten optischen Achse, wobei die Empfängerlinse eine Hauptlinse zur Abbildung des Objektbereichs, und eine Zusatzlinse zur Verminderung der durch den Achsenabstand bedingten Blindzone im Nahbereich aufweist, wobei die Zusatzlinse das Licht umso stärker in Richtung der zweiten optischen Achse lenkt je näher sich das Objekt am Sensor befindet.The invention relates to an optoelectronic sensor with a light transmitter for emitting a light signal into an object area on a first optical axis, with a receiver and a receiver lens for receiving the light signal reflected by an object on a second optical axis, the receiver lens being a main lens for imaging the Object area, and an additional lens to reduce the blind zone caused by the axis distance in the close-up range, the additional lens deflecting the light more strongly in the direction of the second optical axis the closer the object is to the sensor.

Optoelektronische Sensoren, insbesondere Reflexlichttaster werden in vielen Bereichen des täglichen Lebens, neuerdings im Automobil, aber auch in der Automatisierungstechnik eingesetzt. Wegen ihrer vergleichsweise hohen Reichweite können die einfach aufgebauten energetischen Lichttaster leicht von reflektierenden Hintergrundobjekten gestört werden. Des Weiteren führen Objekte mit unterschiedlichen Reflexionskoeffizienten zu unterschiedlichen Schaltabständen. Um das zu vermeiden, wurden zunächst Triangulations-Lichttaster mit zwei nebeneinander liegenden optischen Achsen entwickelt, was wegen des Achsabstandes zwangsläufig zu einer Blindzone unmittelbar vor dem Sensor führt.Optoelectronic sensors, in particular diffuse reflection sensors, are used in many areas of daily life, recently in automobiles, but also in automation technology. Due to their comparatively long range, the simply constructed energetic light scanners can easily be disturbed by reflecting background objects. Furthermore, objects with different reflection coefficients lead to different switching distances. In order to avoid this, triangulation light scanners with two adjacent optical axes were initially developed, which inevitably leads to a blind zone directly in front of the sensor due to the axis distance.

Die später entwickelten Lichtlaufzeitsensoren, (TOF = Time Of Flight), die wegen der geringen Lichtlaufzeit vorzugsweise als Phasenmessgeräte, insbesondere als Photo-Mischdetektoren (PMD) ausgeführt sind, können selbst bei koaxialer Optik mit geteilter Pupille hier keine Abhilfe schaffen, weil die extrem kurzen Lichtlaufzeiten im Nahbereich nicht mehr auswertbar sind.The later developed time-of-flight sensors (TOF = Time Of Flight), which are preferably designed as phase measuring devices, in particular as photo-mixing detectors (PMD) because of the short time-of-flight, cannot remedy this even with coaxial optics with a divided pupil, because the extremely short Light propagation times in the close range are no longer evaluable.

Deshalb wird in der DE 10 2004 037 137 A1 eine zeilenförmige Anordnung mit mehreren TOF-Detektoren vorgeschlagen, deren Signale im Nahbereich zusätzlich triangulatorisch ausgewertet werten, was auch hier zu der oben genannten Blindzone führt.Therefore in the DE 10 2004 037 137 A1 a linear arrangement with several TOF detectors is proposed, whose signals in the close range are additionally evaluated by triangulation, which also leads to the above-mentioned blind zone here.

Um diese möglichst gering zu halten, wird in der DE 20 2006 004 240 U1 eine Hilfsoptik in Form eines Keils oder einer Zylinderlinse offenbart, die zwar Licht in die Nähe der optische Achse des Empfängers lenkt, ohne jedoch das Licht in der Bildebene zu fokussieren.In order to keep this as low as possible, in the DE 20 2006 004 240 U1 discloses auxiliary optics in the form of a wedge or cylinder lens that directs light near the optical axis of the receiver without focusing the light in the image plane.

Die DE 10 2009 047 662 A1 zeigt einen Triangulationssensor, bei dem die fehlende Fokussierung im Nahbereich durch Bildung des geometrischen Schwerpunktes des Lichtflecks kompensiert wird. Hierzu ist allerdings eine hoch auflösende CCD-Kamera als Empfänger erforderlich.the DE 10 2009 047 662 A1 shows a triangulation sensor in which the lack of focusing in the close-up range is compensated for by forming the geometric center of gravity of the light spot. However, this requires a high-resolution CCD camera as a receiver.

Die DE 20 2013 102 370 U9 beschreibt einen Laser-Entfernungsmesser mit einem kollimierten Messstrahl und einer Empfängerlinse. Die Empfängerlinse weist eine erste gewölbte Fläche (Hauptlinse) und eine zweite gewölbte Fläche (Zusatzlinse) auf. Außerdem ist eine Vertiefung mit reflektierender und lichtstreuender Wirkung gezeigt, wobei insbesondere die Vertiefung als fertigungstechnisch ungünstig angesehen wird.the DE 20 2013 102 370 U9 describes a laser range finder with a collimated measuring beam and a receiver lens. The receiver lens has a first curved surface (main lens) and a second curved surface (auxiliary lens). In addition, a depression with a reflecting and light-scattering effect is shown, with the depression in particular being regarded as unfavorable in terms of production technology.

Die CN 102 313 882 B zeigt eine Anordnung mit einer Hauptlinse und einer Zusatzlinse, wobei die Zusatzlinse nicht zur Reflexion von Nahbereichsstrahlen geeignet ist.the CN 102 313 882 B shows an arrangement with a main lens and an additional lens, the additional lens not being suitable for reflecting short-range rays.

Die DE 102 20 037 A1 zeigt eine Hauptlinse und eine separate Zusatzlinse, die extra gefasst und justiert werden muss, was als nachteilig angesehen wird.the DE 102 20 037 A1 shows a main lens and a separate additional lens that has to be mounted and adjusted separately, which is seen as a disadvantage.

Die DE 10 2014 116 254 A1 zeigt einen optischen Sensor mit einer am Rand zur optischen Achse hin abgeflachten Empfängerlinse, so dass Nahbereichs-Strahlen, die vorher die Frontfläche durchdrungen haben, auf den Empfänger gelenkt werden, was jedoch die Empfangsfläche verkleinert. Eine Zusatzlinse für Nahbereichsstrahlen ist nicht vorhanden.the DE 10 2014 116 254 A1 shows an optical sensor with a receiver lens that is flattened at the edge towards the optical axis, so that short-range rays that have previously penetrated the front surface are directed onto the receiver, which, however, reduces the reception surface. There is no additional lens for close-range beams.

Die DE 698 05 598 T2 zeigt einen Näherungsschalter mit einer Empfangslinse und einem daneben angeordneten Prisma mit einer separaten Lichteintrittsfläche, die einen erheblichen Teil der Lichteintrittsfläche einnimmt, was als Nachteil angesehen wird.the DE 698 05 598 T2 shows a proximity switch with a receiving lens and a prism arranged next to it, with a separate light-entry surface, which occupies a significant part of the light-entry surface, which is regarded as a disadvantage.

Die DE 100 26 625 C1 zeigt einen optischen Triangulationssensor mit einer zur Senderachse geneigten Empfängeroptik, die als klassische Sammellinse, als Fresnel Linse mit zwei unterschiedlichen Brennweiten oder als gestufter Parabolspiegel dargestellt ist. Eine Zusatzlinse im Sinne der Erfindung ist nicht vorhanden und hier wohl auch nicht notwendig.the DE 100 26 625 C1 shows an optical triangulation sensor with receiver optics inclined to the transmitter axis, which is shown as a classic converging lens, as a Fresnel lens with two different focal lengths, or as a stepped parabolic mirror. An additional lens within the meaning of the invention is not present and probably not necessary here either.

Die DE 10 2014 114 314 A1 zeigt einen Triangulationslichttaster mit einer polymerbeschichteten asphärischen Empfängerlinse, die eine zweidimensional parametrisierte Freiformfläche aufweist, welche das im inneren Randbereich auf die Linse treffende Licht umso stärker zur optischen Achse des Empfängers hin bricht, je näher sich das remittierende Objekt in der Detektionszone befindet. Nachteilig ist, dass der großflächige Randbereich der modifizierten Empfängerlinse nicht zum Empfangssignal beitragen kann.the DE 10 2014 114 314 A1 shows a triangulation light scanner with a polymer-coated aspherical receiver lens, which has a two-dimensionally parameterized free-form surface, which refracts the light hitting the lens in the inner edge area more strongly towards the optical axis of the receiver, the closer the reflecting object is to the detection zone. The disadvantage is that the large edge area of the modified receiver lens cannot contribute to the received signal.

Ein weiterer Nachteil ist der doch recht komplizierte Herstellungsprozess für die Empfängerlinse.Another disadvantage is the rather complicated manufacturing process for the receiver lens.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die oben genannten Nachteile wenigstens teilweise zu beseitigen, und eine Empfängerlinse anzugeben, die einfach und kostengünstig herstellbar ist, und die Blindzone für im Nahbereich befindliche Objekte verkleinert.The object of the invention consists in at least partially eliminating the disadvantages mentioned above and in specifying a receiver lens which can be produced simply and inexpensively and which reduces the blind zone for objects located in the close range.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die Ansprüche 2 bis 5 betreffen die vorteilhafte Ausgestaltung und der Anspruch 6 die Empfängerlinse.This object is achieved with the characterizing features of claim 1. Claims 2 to 5 relate to the advantageous configuration and claim 6 relates to the receiver lens.

Der wesentliche Erfindungsgedanke besteht darin, den inneren Randbereich der Empfängerlinse so zu gestalten, dass neben dem bekannten, Strahlen aus dem Nahbereich brechenden Bereich ein zweiter, Strahlen aus dem Nahbereich reflektierender Bereich entsteht, der auch aus dem unmittelbaren Nahbereich kommendes Licht noch auf den Empfänger lenkt.The essential idea of the invention is to design the inner edge area of the receiver lens in such a way that, in addition to the known area that refracts rays from the close-up range, there is a second area that reflects rays from the close-up range and also directs light coming from the immediate close-up range onto the receiver .

Das geschieht durch eine asphärische Struktur, die in einer vorteilhaften Ausgestaltung Licht durch Totalreflexion auf den Empfänger lenkt.This is done using an aspheric structure which, in an advantageous embodiment, directs light onto the receiver by total reflection.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, die Empfängerlinse vollständig aus Kunststoff in nur einem Spritzvorgang herzustellen, was Herstellungszeit und Kosten reduziert.A further advantageous embodiment of the invention consists in producing the receiver lens entirely from plastic in just one injection molding process, which reduces production time and costs.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert.

  • 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Lichtlaufzeit-Reflexlichttaster mit einem PMD-Empfänger. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Empfängerlinse mit einer Fresnelstruktur.
The invention is explained in more detail with reference to the drawing.
  • 1 shows a time-of-flight reflex light scanner according to the invention with a PMD receiver. 2 shows a receiver lens according to the invention with a Fresnel structure.

Die 1 zeigt eine Laserdiode als Lichtsender 1, deren divergierendes Strahlenbündel von einem Kollimator 2 in einen Objektbereich 3 gelenkt wird. Ein auf dieser ersten optischen Achse 4 befindliches diffus reflektierendes Objekt mit annähernd Lambertscher Abstrahlcharakteristik lenkt Licht auf eine Empfängerlinse 6, die sich auf einer im Abstand d zur ersten optischen Achse 4 angeordneten zweiten optischen Achse 7 befindet.the 1 shows a laser diode as a light transmitter 1, the diverging bundle of rays of which is directed by a collimator 2 into an object region 3. A diffusely reflecting object with approximately Lambertian emission characteristics located on this first optical axis 4 directs light onto a receiver lens 6 which is located on a second optical axis 7 arranged at a distance d from the first optical axis 4 .

Die Empfängerlinse 6 ist asphärisch und weist neben einer Hauptlinse 8 an ihrem Innenrand eine Zusatzlinse 9 auf, die eine Strahlen aus den Nahbereich brechenden Fläche 10 und eine Strahlen aus den Nahbereich reflektierende Fläche 11 aufweist.The receiver lens 6 is aspherical and, in addition to a main lens 8, has an additional lens 9 on its inner edge, which has a surface 10 refracting rays from the near range and a surface 11 reflecting rays from the near range.

Die brechende Fläche 10 ist vorteilhaft bikonisch, was zu einen astigmatischen Strahlenverlauf mit zwei unterschiedlichen Brennweiten in x- und y-Richtung führt, wobei der Begriff Brennweite hier lediglich zum Ausdruck bringen soll, dass das Licht gezielt auf die Empfänger 5 gelenkt wird, wobei ein näherungsweise elliptischer Lichtfleck entsteht.The refracting surface 10 is advantageously biconical, which leads to an astigmatic beam path with two different focal lengths in the x and y directions approximately elliptical light spot is created.

Durch das abgestimmte Zusammenwirken der beiden Flächen 10 und 11 kann die Blindzone nicht nur verkleinert, sondern der Signalverlauf zusätzlich geglättet werden. Die Reflexion an der reflektierenden Fläche 11 kann durch eine reflektierende Beschichtung oder auch durch Totalreflexion zustande kommen.Due to the coordinated interaction of the two surfaces 10 and 11, the blind zone can not only be reduced, but the signal curve can also be smoothed. The reflection at the reflecting surface 11 can be caused by a reflecting coating or by total reflection.

Der Empfänger 5 ist ein zur Auswertung der Lichtlaufzeit (TOF) geeigneter Photo-Mischdetektor (PMD-Empfänger), der wie auch der Sender 1 in bekannter Weise mit einer symbolisch als µC dargestellten Steuer- und Auswerteeinheit 20 verbunden ist.The receiver 5 is a photomixed detector (PMD receiver) suitable for evaluating the time of flight (TOF) which, like the transmitter 1, is connected in a known manner to a control and evaluation unit 20 symbolically represented as a μC.

Die 2 zeigt eine Empfängerlinse 6 mit einer Hauptlinse 8 und einer Zusatzlinse 9, wobei die Hauptlinse 8 an ihrer Frontseite eine Fresnelstruktur 12 aufweist.the 2 shows a receiver lens 6 with a main lens 8 and an additional lens 9, the main lens 8 having a Fresnel structure 12 on its front side.

Die Abmessungen der Hauptlinse 8 betragen 10 x 20 mm und die der Zusatzlinse 9 ca. 6 x 8 mm. Der Achsenabstand d beträgt etwa 15 mm.The dimensions of the main lens 8 are 10×20 mm and those of the additional lens 9 are approx. 6×8 mm. The axis distance d is about 15 mm.

Die Empfängerlinse 6 weist eine weitere Zusatzlinse mit einer zweiten bikonischen Fläche 102 auf, die zur Glättung des Signalverlaufs dient, so dass zwischen 30 und 500 mm ein nahezu linearer Zusammenhang zwischen dem Objektabstand und dem Empfangssignal erreicht wird.The receiver lens 6 has a further additional lens with a second biconical surface 102, which is used to smooth the signal curve, so that between 30 and 500 mm an almost linear relationship between the object distance and the received signal is achieved.

Die Kontur der Zusatzlinse 9 wird durch eine Freiformfläche beschrieben, die in bekannter Weise durch eine zweidimensionale Parameterdarstellung oder auch tabellarisch angegeben sein kann.The contour of the additional lens 9 is described by a free-form surface, which can be specified in a known manner by a two-dimensional parametric representation or also in tabular form.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die Kontur der Freiformfläche unter Berücksichtigung des verwendeten Linsenmaterials, vorzugsweise Kunststoff (Polycarbonat oder Plexiglas) die Fläche 11 so gestaltet, dass für bestimmte Einfallswinkel Totalreflexion auftritt.In an advantageous embodiment, the contour of the free-form surface is designed, taking into account the lens material used, preferably plastic (polycarbonate or plexiglass), surface 11 such that total reflection occurs for specific angles of incidence.

Die Linse 6 kann in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung aus den genannten Kunststoffen oder jedem anderen für optische Komponenten geeigneten Material in einem Stück im Spritzguss- oder im Spritzprägeverfahren hergestellt werden.In a further advantageous embodiment, the lens 6 can be produced from the plastics mentioned or from any other material suitable for optical components in one piece by injection molding or injection compression molding.

Die erfindungsgemäße Empfängerlinse 6 ist sowohl zur Verwendung in einem die Lichtlaufzeit (TOF) messenden Reflexlichttaster, als auch in einem Triangulations-Lichttaster geeignet.The receiver lens 6 according to the invention is suitable both for use in a reflection light scanner measuring the time of flight (TOF) and in a triangulation light scanner.

BezugszeichenlisteReference List

11
Lichtsenderlight transmitter
22
Kollimatorcollimator
33
Objektbereichobject area
44
Erste optische AchseFirst optical axis
55
Empfängerrecipient
66
Empfängerlinsereceiver lens
77
Zweite optische AchseSecond optical axis
88th
Hauptlinsemain lens
99
Erste ZusatzlinseFirst additional lens
1010
Brechende bikonische Fläche auf der Zusatzlinse 9Refractive biconical surface on the additional lens 9
1111
Reflektierende Fläche auf der Zusatzlinse 9Reflective surface on the additional lens 9
1212
Fresnelstruktur auf der Hauptlinse 8Fresnel structure on the main lens 8
2020
Steuer- und AuswerteeinheitControl and evaluation unit
102102
Zweite bikonische FlächeSecond biconical surface

Claims (6)

Optoelektronischer Sensor mit einem Lichtsender (1) zum Aussenden eines Lichtsignals durch einen Kollimator (2) in einen Objektbereich (3) auf einer ersten optischen Achse (4), mit einem Empfänger (5) und einer Empfängerlinse (6) zum Empfang des von einem Objekt reflektierten Lichtsignals auf einer zweiten optischen Achse (7), wobei die Empfängerlinse (6) eine Hauptlinse (8) zur Abbildung des Objektbereichs (3) und eine Zusatzlinse (9) zur Erfassung des Nahbereichs enthält, wobei die Zusatzlinse (9) eine zweidimensional parametrierbare Freiformfläche aufweist, die das Licht umso stärker in Richtung der zweiten optischen Achse (7) lenkt, je näher sich ein reflektierendes Objekt am Sensor befindet, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzlinse (9) bezüglich einer dem Empfänger (5) zugewandten Oberfläche der Hauptlinse (8) erhaben ist, eine Strahlen aus dem Nahbereich brechende bikonische Fläche (10) mit zwei unterschiedlichen Brennweiten f1 und f2, sowie eine Strahlen aus dem Nahbereich reflektierende Fläche (11) aufweist, wobei die Empfängerlinse (6) von an der Fläche (11) reflektierten Strahlen durchdrungen ist.Optoelectronic sensor with a light transmitter (1) for emitting a light signal through a collimator (2) into an object area (3) on a first optical axis (4), with a receiver (5) and a receiver lens (6) for receiving the from a object reflected light signal on a second optical axis (7), the receiver lens (6) containing a main lens (8) for imaging the object area (3) and an additional lens (9) for detecting the close-up area, the additional lens (9) having a two-dimensional has a parameterizable free-form surface, which guides the light more strongly in the direction of the second optical axis (7), the closer a reflecting object is to the sensor, characterized in that the additional lens (9) has a surface of the main lens that faces the receiver (5). (8) is raised, a biconical surface (10) refracting rays from the close-up range with two different focal lengths f1 and f2, and a beam from the close-up range having a reflecting surface (11), the receiver lens (6) being penetrated by rays reflected on the surface (11). Optoelektronischer Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der reflektierenden Fläche (11) aus dem Nahbereich kommende Strahlen durch Totalreflexion zum Empfänger (5) gelenkt werden.Photoelectric sensor claim 1 , characterized in that on the reflecting surface (11) coming from the close range are directed by total reflection to the receiver (5). Optoelektronischer Sensor nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfängerlinse (6) aus einem Stück gefertigt ist und aus Kunststoff besteht.Photoelectric sensor claim 1 until 2 , characterized in that the receiver lens (6) is made in one piece and consists of plastic. Optoelektronischer Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptlinse (8) eine Fresnelstruktur (12) aufweist.Optoelectronic sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the main lens (8) has a Fresnel structure (12). Optoelektronischer Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfängerlinse (6) eine weitere Zusatzlinse mit einer zweiten bikonischen Fläche (102) aufweist, die zur Glättung des Signalverlaufs dient.Optoelectronic sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the receiver lens (6) has a further additional lens with a second biconical surface (102) which is used to smooth the signal curve. Empfängerlinse (6) für einen optoelektronischen Sensor gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.Receiver lens (6) for an optoelectronic sensor according to any one of the preceding claims.
DE102016208713.4A 2016-05-20 2016-05-20 Photoelectric sensor Active DE102016208713B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016208713.4A DE102016208713B4 (en) 2016-05-20 2016-05-20 Photoelectric sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016208713.4A DE102016208713B4 (en) 2016-05-20 2016-05-20 Photoelectric sensor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102016208713A1 DE102016208713A1 (en) 2017-11-23
DE102016208713B4 true DE102016208713B4 (en) 2022-12-22

Family

ID=60255134

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102016208713.4A Active DE102016208713B4 (en) 2016-05-20 2016-05-20 Photoelectric sensor

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102016208713B4 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7354716B2 (en) * 2019-09-20 2023-10-03 株式会社デンソーウェーブ Laser radar equipment and lenses for laser radar equipment
EP4053587A4 (en) * 2019-11-01 2022-11-30 Hesai Technology Co., Ltd. Laser radar and method for performing detection by using same
CN113030910A (en) * 2019-12-09 2021-06-25 觉芯电子(无锡)有限公司 Laser radar system
CN112888957B (en) * 2020-07-07 2023-10-31 深圳市速腾聚创科技有限公司 Laser emission device, laser radar and intelligent induction equipment
EP4206735A4 (en) * 2020-08-28 2024-05-22 Hesai Technology Co., Ltd. Laser radar and ranging method

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10026625C1 (en) 2000-05-29 2002-02-07 Omron Electronics Mfg Of Germa Triangulation sensor
DE69805598T2 (en) 1998-02-10 2002-10-24 Optosys Sa, Givisiez Device for measuring the distance or angle of incidence of a light beam
DE10220037A1 (en) 2002-05-04 2003-11-20 Sick Ag Object detection device e.g. for visible, IR and UV light. e.g. for triangulation sensor, uses lens for increasing refraction of light in direction to optical axis of transmitter
DE102004037137A1 (en) 2004-07-30 2006-03-23 Pmd Technologies Gmbh Object`s distance measurement method, involves providing electrical reference signal to time-of-flight unit, mixing electromagnetic radiation falling on unit with reference signal and detecting delay time between signal and radiation
DE202006004240U1 (en) 2005-03-24 2006-06-08 Nanjing Chervon Industry Co., Ltd., Nanjing rangefinder
DE102009047662A1 (en) 2009-12-08 2011-06-09 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Device for measuring fill level of filling goods in container, has inlet and outlet surfaces whose radii of curvatures are determined such that radiations reflected at meniscus by object produce angle reinforced refraction and collimation
CN102313882A (en) 2011-07-22 2012-01-11 江苏徕兹光电科技有限公司 Optical system structure of laser range finder
DE202013102370U1 (en) 2012-06-04 2013-09-05 Chervon (Hk) Ltd. Laser distance measurement device
DE102014114314A1 (en) 2014-10-01 2016-04-07 Sick Ag Optoelectronic sensor
DE102014116254A1 (en) 2014-11-07 2016-05-12 Sick Ag sensor

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69805598T2 (en) 1998-02-10 2002-10-24 Optosys Sa, Givisiez Device for measuring the distance or angle of incidence of a light beam
DE10026625C1 (en) 2000-05-29 2002-02-07 Omron Electronics Mfg Of Germa Triangulation sensor
DE10220037A1 (en) 2002-05-04 2003-11-20 Sick Ag Object detection device e.g. for visible, IR and UV light. e.g. for triangulation sensor, uses lens for increasing refraction of light in direction to optical axis of transmitter
DE102004037137A1 (en) 2004-07-30 2006-03-23 Pmd Technologies Gmbh Object`s distance measurement method, involves providing electrical reference signal to time-of-flight unit, mixing electromagnetic radiation falling on unit with reference signal and detecting delay time between signal and radiation
DE202006004240U1 (en) 2005-03-24 2006-06-08 Nanjing Chervon Industry Co., Ltd., Nanjing rangefinder
DE102009047662A1 (en) 2009-12-08 2011-06-09 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Device for measuring fill level of filling goods in container, has inlet and outlet surfaces whose radii of curvatures are determined such that radiations reflected at meniscus by object produce angle reinforced refraction and collimation
CN102313882A (en) 2011-07-22 2012-01-11 江苏徕兹光电科技有限公司 Optical system structure of laser range finder
DE202013102370U1 (en) 2012-06-04 2013-09-05 Chervon (Hk) Ltd. Laser distance measurement device
DE102014114314A1 (en) 2014-10-01 2016-04-07 Sick Ag Optoelectronic sensor
DE102014116254A1 (en) 2014-11-07 2016-05-12 Sick Ag sensor

Also Published As

Publication number Publication date
DE102016208713A1 (en) 2017-11-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102016208713B4 (en) Photoelectric sensor
EP3673290B1 (en) Transmitting device for a lidar scanner having a scanning mirror covered by a cover element
DE102005033349C5 (en) Optical sensor
DE112016003384B4 (en) OPTICAL DEVICE
DE102017124535A1 (en) Transceiver module for an optoelectronic sensor and method for detecting objects
EP3168642B1 (en) Optoelectronic sensor and method for detecting an object
EP3018495B1 (en) Sensor
EP3388857B1 (en) Laser scanner and method for testing its functional capability
EP3002609B1 (en) Optoelectronic sensor
DE102008014349A1 (en) Optical sensor
DE102016106154B3 (en) Opto-electronic sensor and method for detecting and determining the distance of an object
DE102015105263A1 (en) Optoelectronic sensor and method for detecting objects in a surveillance area
DE102011001289B4 (en) Device for optical detection of test objects
DE102009012273A1 (en) Optical sensor
DE112021005793T5 (en) LIGHT DETECTION DEVICE
DE102013114325B4 (en) Optoelectronic sensor and method for detecting shiny objects
DE102019124265A1 (en) Optoelectronic sensor and method for detecting objects in a surveillance area
EP3792668B1 (en) Optoelectronic sensor and method for detecting objects in a surveillance area
DE102018133302A1 (en) Optical device and optical sensor device with such a device and motor vehicle with such an optical sensor device
DE102020100822B4 (en) Illumination module for a time-of-flight camera system
DE102017012251A1 (en) Transceiver module for an optoelectronic sensor and method for detecting objects
DE202014104739U1 (en) Optoelectronic sensor
DE102016212701A1 (en) Method and device for adjusting an object detection device for a vehicle
DE102017128450A1 (en) Reflection light barrier for detection of objects in a detection area
DE202022106339U1 (en) Photoelectronic sensor

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: G01V0008100000

Ipc: G01V0008120000

R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R026 Opposition filed against patent