DE102017121434A1

DE102017121434A1 - Optisch-elektrische Sensorvorrichtung in Einwegstrahlausführung sowie System zur Erfassung von Zielobjekten

Info

Publication number: DE102017121434A1
Application number: DE102017121434.8A
Authority: DE
Inventors: Motoharu Okuno; Guopei Li; Xue Yang; Ji SHI; Ming Zhu
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2016-10-19
Filing date: 2017-09-15
Publication date: 2018-04-19
Also published as: CN107966741A; JP2018066730A; US20180106668A1

Abstract

Die praktischen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung betreffen eine optisch-elektrische Sensorvorrichtung in Einwegstrahlausführung sowie ein System zur Erfassung von Zielobjekten, wobei die vorstehend bezeichnete optisch-elektrische Sensorvorrichtung in Einwegstrahlausführung eine Lichtprojektionsvorrichtung und eine Lichtempfangsvorrichtung umfasst, wobei die vorstehend bezeichnete Lichtprojektionsvorrichtung umfasst: ein Lichtsendungselement, welches Licht ausstrahlt, eine erste Linse, welche das von dem vorstehend bezeichneten Lichtsendungselement ausgestrahlte Licht zu parallelem Licht umwandelt, eine erste Sperrplatte, welche sich zwischen dem vorstehend bezeichneten Lichtsendungselement und der vorstehend bezeichneten ersten Linse befindet, wobei an der vorstehend bezeichneten ersten Sperrplatte eine erste Durchgangsöffnung vorgesehen ist, wobei sich das Zentrum der vorstehend bezeichneten ersten Durchgangsöffnung mit dem Brennpunkt der vorstehend bezeichneten ersten Linse deckt, wobei durch die vorstehend bezeichnete erste Durchgangsöffnung die Kontrolle des durch das von dem vorstehend bezeichneten Lichtsendungselement ausgestrahlten Licht gebildeten Sichtfelds erfolgt. Gemäß den praktischen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann ein Lichtfleck der erforderlichen Formgestalt mit ausreichender Lichtmenge erhalten werden und es kann ein relativ geringer Montageabstand zwischen den optisch-elektrische Sensorvorrichtungen in Einwegstrahlausführung erreicht werden, wobei gleichzeitig die Übereinstimmung der Lichtachsen gewährleistet werden kann.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine optisch-elektrische Sensorvorrichtung, insbesondere eine optisch-elektrische Sensorvorrichtung in Einwegstrahlausführung sowie ein System zur Erfassung von Zielobjekten unter Anwendung der betreffenden optisch-elektrischen Sensorvorrichtung in Einwegstrahlausführung.
Stand der Technik
Beim Stand der Technik ist der Brennpunkt der in der Lichtprojektionsvorrichtung der optisch-elektrischen Sensorvorrichtung in Einwegstrahlausführung vorgesehenen Linse üblicherweise an der Lichtquelle vorgesehen, beispielsweise an einem LED-Chip, wie in gezeigt. Weil der Verbindungsbereich (W/B, Wire Bonding) des metallischen Drahts des an dem LED-Chip befindlichen Wafers kein Licht sendet, ist die auf das Zentrum des Lichtflecks der Lichtempfangsvorrichtung projizierte Lichtmenge nicht ausreichend und es besteht ein W/B-Schatteneffekt. Wie in gezeigt erfolgt bei der Verwendung der optisch-elektrischen Sensorvorrichtung in Einwegstrahlausführung zur Erfassung, ob ein Ziel auftritt, leicht eine fehlerhafte Beurteilung.
Zur Lösung des vorstehend aufgeführten Problems kann eine Bewegung des LED-Chips in Richtung auf die in der Lichtprojektionsvorrichtung befindliche Linse vorgenommen werden, was einen defokussierten Zustand bedeutet. Gegenwärtig ist eine Simulation nur durch optische Imitation möglich, was bedeutet, dass das Ausmaß der Bewegung der LED in Richtung auf die Linse bei der Konzeption nicht theoretisch bestimmt werden kann, sondern nur durch tatsächliche Überprüfungen erhalten werden kann.
Außerdem ist bei in U-Bahn-Schleusen zur Erfassung der Passanten vorgesehenen optisch-elektrischen Sensorvorrichtungen in Einwegstrahlausführung zur Einsparung von Montageplatz eine Konzeption der Schleusen in engerer Ausführung ein Trend der Branche. Um gleichzeitig die Zuverlässigkeit der Zielerfassung zu erhöhen, ist eine Erhöhung der Anzahl der vorgesehenen optisch-elektrischen Sensorvorrichtungen in Einwegstrahlausführung erforderlich, wobei auf diese Weise eine Verringerung des Abstands zwischen benachbarten optisch-elektrischen Sensorvorrichtungen in Einwegstrahlausführung erfolgt. Um zu verhindern, dass es zu gegenseitigen Störungen zwischen benachbarten optisch-elektrischen Sensorvorrichtungen in Einwegstrahlausführung kommt, wird verlangt, dass die optisch-elektrischen Sensorvorrichtungen in Einwegstrahlausführung ein relativ enges Sichtfeld für Projektion und Empfang aufweisen.
Weil allerdings gegenwärtig bei den enger ausgeführten Schleusen der Montagepalt immer enger wird, kann die übliche Montagehalterung mit regulierbarem Winkel der Lichtempfangsvorrichtung nicht montiert werden und falls bei der Konzeption einfach eine Verkleinerung des Sichtfelds erfolgt, wird die Anpassung der Lichtachse der Lichtprojektionsvorrichtung und der Lichtempfangsvorrichtung bei der Montage äußerst schwierig.
Außerdem ist es bei der Montage der Lichtprojektionsvorrichtung und der Lichtempfangsvorrichtung erforderlich, die Lichtachse der Lichtempfangsvorrichtung auf die Lichtachse der Lichtprojektionsvorrichtung abzustimmen, wobei allerdings Beeinträchtigungen durch Abweichungen der LED-Teile und/oder Montageabweichungen und/oder Montageabweichungen der gedruckten Schaltungen (PWB) bestehen, was zu Verlagerungen der Lichtachse führt, so dass das Zentrum des Lichtflecks eine Verschiebung bezogen auf die mechanische Achse erfährt, wobei die Lichtempfangsvorrichtung möglicherweise in der Richtung vertikal zur Lichtachse eine gewisse Abweichung aufweist (beispielsweise erfolgt ein horizontaler Abweichungsabstand der Lichtempfangsvorrichtung bezogen auf die Lichtachse), so dass eine Beeinträchtigung der parallelen Bewegungscharakteristik bewirkt wird.
Es ist zu beachten, dass die vorstehend aufgeführten Ausführungen zum Stand der Technik lediglich der Erleichterung des klaren und vollständigen Verständnisses der technischen Konzeption der vorliegenden Erfindung durch einen Fachmann des betreffenden technischen Gebietes dienen. Nur wegen der teilweisen Beschreibung dieser Konzeptionen zum Stand der Technik darf nicht angenommen werden, dass die vorstehend aufgeführten technischen Konzeptionen einem Fachmann des betreffenden technischen Gebietes allgemein bekannt sind.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Zur Lösung des vorstehend aufgeführten Problems erfolgt durch praktische Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung einer optisch-elektrischen Sensorvorrichtung in Einwegstrahlausführung sowie eines Systems zur Erfassung von Zielobjekten, um einen Lichtfleck erforderlicher Formgestalt mit ausreichender Lichtmenge zu erhalten und um den W/B-Schatteneffekt zu vermeiden. Außerdem erfolgt die Erreichung eines relativ geringen Montageabstands zwischen den optisch-elektrischen Sensorvorrichtungen in Einwegstrahlausführung (also die Erfüllung der parallelen Bewegungscharakteristik) und die leichte Regulierbarkeit der Lichtasche ist gewährleistet.
Nach einem ersten Aspekt von praktischen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung erfolgt die Bereitstellung einer optisch-elektrischen Sensorvorrichtung in Einwegstrahlausführung, welche eine Lichtprojektionsvorrichtung und eine Lichtempfangsvorrichtung umfasst, wobei die vorstehend bezeichnete Lichtprojektionsvorrichtung umfasst:

ein Lichtsendungselement, welches Licht ausstrahlt,
eine erste bzw. 1. Linse, welche das von dem vorstehend bezeichneten Lichtsendungselement ausgestrahlte Licht zu parallelem Licht umwandelt,
eine 1. Sperrplatte, welche sich zwischen dem vorstehend bezeichneten Lichtsendungselement und der vorstehend bezeichneten 1. Linse befindet, wobei an der vorstehend bezeichneten 1. Sperrplatte eine 1. Durchgangsöffnung vorgesehen ist, wobei sich das Zentrum der vorstehend bezeichneten 1. Durchgangsöffnung mit dem Brennpunkt der vorstehend bezeichneten 1. Linse deckt, wobei durch die vorstehend bezeichnete 1. Durchgangsöffnung die Kontrolle des durch das von dem vorstehend bezeichneten Lichtsendungselement ausgestrahlten Licht gebildeten Sichtfelds erfolgt.

Nach einem zweiten Aspekt von praktischen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung erfolgt die Bereitstellung einer optisch-elektrischen Sensorvorrichtung in Einwegstrahlausführung wie bei dem ersten Aspekt, wobei die vorstehend bezeichnete Lichtempfangsvorrichtung umfasst:

eine zweite bzw. 2. Linse, welche die Sammlung des ausgestrahlten vorstehend bezeichneten parallelen Lichts durchführt,
ein Lichtempfangselement, welches das durch die vorstehend bezeichnete 2. Linse gesammelte Licht empfängt.

Nach einem dritten Aspekt von praktischen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung erfolgt die Bereitstellung einer optisch-elektrischen Sensorvorrichtung in Einwegstrahlausführung wie bei dem zweiten Aspekt, wobei die vorstehend bezeichnete Lichtempfangsvorrichtung außerdem umfasst:

eine 2. Sperrplatte, welche sich zwischen der vorstehend bezeichneten 2. Linse und dem vorstehend bezeichneten Lichtempfangselement befindet, wobei an der vorstehend bezeichneten 2. Sperrplatte eine 2. Durchgangsöffnung vorgesehen ist, wobei sich das Zentrum der vorstehend bezeichneten 2. Durchgangsöffnung mit dem Brennpunkt der vorstehend bezeichneten 2. Linse deckt.

Nach einem vierten Aspekt von praktischen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung erfolgt die Bereitstellung einer optisch-elektrischen Sensorvorrichtung in Einwegstrahlausführung wie bei dem ersten Aspekt, wobei die Formgestalt der vorstehend bezeichneten 1. Durchgangsöffnung durch das von dem durch das vorstehend bezeichnete Lichtsendungselement ausgestrahltem Licht zu bildenden Sichtfeld bestimmt ist.
Nach einem fünften Aspekt von praktischen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung erfolgt die Bereitstellung einer optisch-elektrischen Sensorvorrichtung in Einwegstrahlausführung wie bei dem vierten Aspekt, wobei die Formgestalt der vorstehend bezeichneten 1. Durchgangsöffnung eine nach Schnitt eines Kreises gebildete Formgestalt ist.
Nach einem sechsten Aspekt von praktischen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung erfolgt die Bereitstellung einer optisch-elektrischen Sensorvorrichtung in Einwegstrahlausführung wie bei dem fünften Aspekt, wobei der Durchmesser des vorstehend bezeichneten Kreises die nachstehend aufgeführt Beziehung erfüllt: $y = \frac{Y}{L} \cdot f,$
wobei y den Durchmesser des vorstehend bezeichneten Kreises ausdrückt, Y die Parallelbewegungsdistanz der parallelen Bewegung der vorstehend bezeichneten Lichtempfangsvorrichtung in der Richtung vertikal zu der Lichtachse der vorstehend bezeichneten 1. Linse und der vorstehend bezeichneten 2. Linse ausdrückt, L den Abstand zwischen der vorstehend bezeichneten Lichtprojektionsvorrichtung und der vorstehend bezeichneten Lichtempfangsvorrichtung ausdrückt und f die Brennweite der vorstehend bezeichneten 1. Linse ausdrückt.
Nach einem siebten Aspekt von praktischen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung erfolgt die Bereitstellung einer optisch-elektrischen Sensorvorrichtung in Einwegstrahlausführung wie bei dem sechsten Aspekt, wobei die vorstehend bezeichnete Parallelbewegungsdistanz kleiner oder gleich 80 Millimeter beträgt.
Nach einem achten Aspekt von praktischen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung erfolgt die Bereitstellung eines Systems zur Erfassung von Zielobjekten, wobei das vorstehend bezeichnete System zur Erfassung von Zielobjekten mehrere der optisch-elektrischen Sensorvorrichtungen in Einwegstrahlausführung nach beliebigen der vorstehend aufgeführten Aspekte eins bis sieben umfasst.
Nach einem neunten Aspekt von praktischen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung erfolgt die Bereitstellung eines Systems zur Erfassung von Zielobjekten nach dem achten Aspekt, wobei der Abstand zwischen jeweils zwei der optisch-elektrischen Sensorvorrichtungen in Einwegstrahlausführung kleiner oder gleich 80 Millimeter beträgt.
Die Vorteile der vorliegenden Erfindung sind: Bei der optisch-elektrischen Sensorvorrichtung in Einwegstrahlausführung nach praktischen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann ein Lichtfleck von erforderlicher Formgestalt mit einer ausreichenden Lichtmenge erhalten werden, um den W/B-Schatteneffekt zu vermeiden. Außerdem erfolgt die Erreichung eines relativ geringen Montageabstands zwischen den optisch-elektrischen Sensorvorrichtungen in Einwegstrahlausführung (also die Erfüllung der parallelen Bewegungscharakteristik) und die Übereinstimmung der Lichtaschen ist gewährleistet.
Unter Berücksichtigung der nachstehend aufgeführten Erläuterungen und der beigefügten Abbildungen erfolgt die Offenbarung besonderer praktischer Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Nennung von durch das Prinzip der vorliegenden Erfindung realisierbarer praktischer Ausführungsbeispiele. Es versteht sich, dass die praktischen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung von ihrem Umfang her keiner Beschränkung unterliegen. Im Rahmen von Idee und Bestimmungen der beigefügten Patentansprüche umfassen die praktischen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zahlreiche Modifikationen, Abänderungen und Äquivalente.
Bezogen auf ein in den praktischen Ausführungsbeispielen beschriebenes und/oder dargestelltes Merkmal können auf identische oder ähnliche Weise Anwendungen bei einem oder mehreren anderen praktischen Ausführungsbeispielen erfolgen, ebenso wie Kombinationen mit Merkmalen anderer praktischer Ausführungsbeispiele möglich sind oder Ersetzungen von Merkmalen aus anderen praktischen Ausführungsbeispielen.
Es ist zu betonen, dass die Formulierungen „umfassen/beinhalten“ bei der Verwendung des vorliegenden Textes auf die Existenz von Merkmalen, Teilen, Schritten oder Komponenten verweisen, wobei keineswegs die Existenz oder die Hinzufügung eines oder mehrere anderer Merkmale, Teile, Schritte oder Komponenten ausgeschlossen werden.
Figurenliste
Die beigefügten Abbildungen dienen dem weiteren Verständnis von praktischen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung und stellen einen Bestandteil der vorliegenden Beschreibung zur Illustration der praktischen Ausführungsbeispiele dar. Die Abbildungen sind gemeinsam mit dem Text zum Verständnis des Prinzips der vorliegenden Erfindung vorgesehen. Es versteht sich, dass in den beigefügten Abbildungen nur einige praktische Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung aufgeführt sind. Für einen Fachmann des betreffenden technischen Gebietes ist es ohne kreative Anstrengung möglich, gemäß den beigefügten Abbildungen weitere Abbildungen zu erhalten.

Bei handelt es sich um die Darstellung des Lichtwegs der Seite der Lichtprojektionsvorrichtung bei Vorsehen des Brennpunkts der Linse an dem LED-Chip beim Stand der Technik.
Bei handelt es sich um die Darstellung des gebildeten Lichtflecks bei Vorsehen des Brennpunkts der Linse an dem LED-Chip beim Stand der Technik.
Bei handelt es sich um die Darstellung des Lichtwegs der Seite der Lichtprojektionsvorrichtung bei im defokussierten Zustand befindlicher Linse beim Stand der Technik.
Bei handelt es sich um die Darstellung des gebildeten Lichtflecks bei im defokussierten Zustand befindlicher Linse beim Stand der Technik.
Bei handelt es sich um die Darstellung der Konstruktion einer optisch-elektrischen Sensorvorrichtung in Einwegstrahlausführung nach dem praktischen Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung.
Bei handelt es sich um die Darstellung des Lichtwegs der Seite der Lichtprojektionsvorrichtung nach dem praktischen Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung.
Bei den und handelt es sich um Darstellungen der Formgestalt der Durchgangsöffnung nach dem praktischen Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung.
Bei handelt es sich um die Darstellung eines Lichtwegs bei einer 1. Durchgangsöffnung 5131 in Formgestalt eines D-cut.
Bei handelt es sich um die Darstellung des Außengehäuses der Lichtprojektionsvorrichtung beziehungsweise der Lichtempfangsvorrichtung nach dem praktischen Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung.
Bei handelt es sich um die Explosionsdarstellung der Lichtprojektionsvorrichtung beziehungsweise der Lichtempfangsvorrichtung nach dem praktischen Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung.

Praktische Ausführungsbeispiele
Unter Berücksichtigung der beigefügten Abbildungen erfolgt durch die nachstehend aufgeführten Erläuterungen eine signifikante Darstellung der vorstehend aufgeführten und von weiteren Merkmalen der vorliegenden Erfindung. In der Beschreibung und in den beigefügten Abbildungen erfolgt die konkrete Offenbarung von praktischen Ausführungsbeispielen der Merkmale der vorliegenden Erfindung, wobei es sich lediglich um einen Teil der unter Verwendung des Prinzips der vorliegenden Erfindung realisierbaren praktischen Ausführungsbeispiele handelt. Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung keineswegs auf die genannten praktischen Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern dass die vorliegende Erfindung sämtliche Modifikationen, Abänderungen und Äquivalente umfasst, sofern diese unter dem Umfang der Patentansprüche fallen.
Praktisches Ausführungsbeispiel 1
Durch das praktische Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung erfolgt die Bereitstellung einer optisch-elektrischen Sensorvorrichtung in Einwegstrahlausführung. Bei handelt es sich um die Darstellung der Konstruktion einer optisch-elektrischen Sensorvorrichtung in Einwegstrahlausführung nach dem praktischen Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung. Wie in gezeigt umfasst die betreffende optisch-elektrische Sensorvorrichtung 50 in Einwegstrahlausführung eine Lichtprojektionsvorrichtung 51 und eine Lichtempfangsvorrichtung 52. Bei handelt es sich um die Darstellung des Lichtwegs der Seite der Lichtprojektionsvorrichtung.
Wie in und gezeigt kann die Lichtprojektionsvorrichtung 51 umfassen: ein Lichtsendungselement 511, eine 1. Linse 512 sowie eine erste Sperrplatte 513.
Das betreffende Lichtsendungselement 511 strahlt Licht aus. Die betreffende 1. Linse 512 wandelt das von dem Lichtsendungselement 511 ausgestrahlte Licht in paralleles Licht um. Die betreffende 1. Sperrplatte befindet sich zwischen dem Lichtsendungselement 511 und der 1. Linse 512, wobei an der 1. Sperrplatte 513 eine 1. Durchgangsöffnung 5131 vorgesehen ist, wobei sich das Zentrum der 1. Durchgangsöffnung 5131 mit dem Brennpunkt der 1. Linse 512 deckt, wobei durch die vorstehend bezeichnete 1. Durchgangsöffnung 5131 die Kontrolle des durch das von dem Lichtsendungselement 511 ausgestrahlten Licht gebildeten Sichtfelds erfolgt.
Somit ist der Brennpunkt der 1. Linse 512 an der vorstehend bezeichneten 1. Durchgangsöffnung 5131 vorgesehen und es kann ein optisches Beleuchtungssystem mit engem Schlitz gebildet werden. Wegen der Erfüllung der optischen Objektbildbeziehung durch die betreffende 1. Durchgangsöffnung 5131 (Objektseite) und dem Lichtfleck (Bildseite) erfolgt durch die Konzeption von Formgestalt und Abmessungen der betreffenden 1. Durchgangsöffnung 5131 die Möglichkeit des Erhalts der erforderlichen Abmessungen des Lichtflecks, wobei durch die Konzeption die Anforderungen an die parallele Bewegungscharakteristik gewährleistet werden können.
Bei dem vorliegenden praktischen Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Lichtsendungselement 511 beispielsweise um eine Leuchtdiode (Light Emitting Diode, LED).
Bei dem vorliegenden praktischen Ausführungsbeispiel kann die Lichtempfangsvorrichtung 52 einen ähnlichen Aufbau wie die Lichtprojektionsvorrichtung aufweisen. Wie in gezeigt kann die Lichtempfangsvorrichtung 52 umfassen: eine 2. Linse 521 und ein Lichtempfangselement 522, wobei die betreffende 2. Linse 521 die Sammlung des von der Lichtprojektionsvorrichtung 51 eingestrahlten parallelen Lichts vornimmt, wobei das betreffende Lichtempfangselement 522 dass durch die 2. Linse 521 gesammelte Licht empfängt. Somit kann durch das Vorsehen des Brennpunkts der 2. Linse 521 an dem Lichtempfangselement 522 die gewünschte Formgestalt des Lichtflecks erhalten werden. In diesem Fall weisen die 2. Linse 521 und die 1. Linse 512 unterschiedliche Krümmungsradien auf.
Bei einem anderen praktischen Ausführungsbeispiel ist zur einfachen Herstellung eine identische Konstruktion des Außengehäuses der Lichtprojektionsvorrichtung 51 und der Lichtempfangsvorrichtung 52 vorgesehen, was bedeutet, dass in der Lichtempfangsvorrichtung 52 ebenso eine Sperrplatte (als 2. Sperrplatte bezeichnet) mit einer Durchgangsöffnung (als 2. Durchgangsöffnung bezeichnet) vorgesehen ist, wobei die betreffende 2. Sperrplatte 523 zwischen der 2. Linse 521 und dem Lichtempfangselement 522 befindlich ist und bewirkt wird, dass sich das Zentrum der 2. Durchgangsöffnung 5231 mit dem Brennpunkt der 2. Linse 521 deckt. Dies bedeutet, dass der Brennpunkt der 2. Linse 521 an der 2. Durchgangsöffnung 5231 der 2. Sperrplatte 523 vorgesehen ist und somit die erforderliche Formgestalt des Lichtflecks erhalten werden kann.
Bei dem vorliegenden praktischen Ausführungsbeispiel wird bewirkt, dass sich der Brennpunkt der 2. Linse 521 in dem Zentrum der 2. Durchgangsöffnung 5231 befindet und in diesem Fall stimmen die Krümmungsradien der 2. Linse 521 und der ersten Linse 512 überein. Dies bedeutet, dass die Brennweiten übereinstimmen. Unter Nutzung dieser Konstruktion wird auch bewirkt, dass die Konstruktion des Außengehäuses der Lichtprojektionsvorrichtung 51 und der Lichtempfangsvorrichtung 52 identisch ist, so dass es keiner Differenzierung bezüglich des Außengehäuses der Lichtprojektionsvorrichtung 51 und der Lichtempfangsvorrichtung 52 bedarf, was die Herstellung erleichtert.
Bei dem vorliegenden praktischen Ausführungsbeispiel wird die Formgestalt der vorstehend bezeichneten 1. Durchgangsöffnung 5131 und der vorstehend bezeichneten 2. Durchgangsöffnung 5231 durch das Sichtfeld bestimmt, welches durch das von dem Lichtsendungselement 511 der Lichtprojektionsvorrichtung 51 ausgestrahlten Licht zu bilden ist. Zur Erleichterung der Beschreibung werden die 1. Durchgangsöffnung 5131 und die 2. Durchgangsöffnung 5231 einfach als Durchgangsöffnungen bezeichnet.
Normalerweise ist die Formgestalt des durch das von dem Lichtsendungselement der Lichtprojektionsvorrichtung ausgestrahlten Licht gebildeten Lichtflecks ein Kreis. Dieser kreisförmige Lichtfleck ist das Lichtprojektionssichtfeld der betreffenden Lichtprojektionsvorrichtung. In besonderen Fällen, beispielsweise bei U-Bahn-Schleusen, sind mehrere optisch-elektrische Sensorvorrichtungen in Einwegstrahlausführung als Reihe in der Schleuse vorgesehen, wobei zwischen den optisch-elektrischen Sensorvorrichtungen in Einwegstrahlausführung ein sehr geringer Abstand besteht (beispielsweise kleiner oder gleich 100 Millimeter). Aus diesem Grund muss vermieden werden, dass es zwischen benachbarten optisch-elektrischen Sensorvorrichtungen in Einwegstrahlausführung zu gegenseitigen Störungen kommt, um die Erfassungspräzision zu erhöhen. In diesem Fall wird eine andere Formgestalt des Lichtflecks als die des Kreises vorgesehen, so dass eine Verengung des Lichtprojektionssichtfelds der Lichtprojektionsvorrichtung erfolgt und somit die Zielsetzung erreicht wird, dass zwischen benachbarten optisch-elektrischen Sensorvorrichtungen in Einwegstrahlausführung keine gegenseitigen Störungen auftreten.
Bei dem vorliegenden praktischen Ausführungsbeispiel wird aus dem Grund der Vermeidung der vorstehend bezeichneten gegenseitigen Störungen eine Abänderung des Lichtprojektionssichtfelds der Lichtprojektionsvorrichtung 51 angestrebt. Falls es sich bei der Lichtprojektionsvorrichtung 51 um ein Rechteck handelt, wobei der Kunde eine Montage der Lichtprojektionsvorrichtung 51 in Längsrichtung verlangt, ist es nunmehr erforderlich zu bewirken, dass die Längskante der Lichtprojektionsvorrichtung 51 vertikal zur horizontalen Richtung ein schmales Sichtfeld ist, während die Kurzkante der Lichtprojektionsvorrichtung 51 in horizontaler Richtung ein breites Sichtfeld ist. Gemäß den Anforderungen an das Lichtprojektionssichtfeld der betreffenden Lichtprojektionsvorrichtung kann die Durchgangsöffnung als vertikale D-cut-Formgestalt vorgesehen werden, was eine Formgestalt bedeutet, die sich nach dem symmetrischen Schnitt eines Kreises in zwei Bögen ergibt, wie in gezeigt. Hierbei kann aus der optischen Objektbildbeziehung ersehen werden, dass das Bild des an dem Lichtempfangselement 522 der Lichtempfangsvorrichtung 52 gebildeten Lichtflecks eine vertikale D-cut-Formgestalt aufweist, so dass die Montagrichtung der Lichtempfangsvorrichtung erfüllt ist. Somit kann durch die Formgestalt der Durchgangsöffnung eine Kontrolle des Umfangs des Lichtprojektionssichtfelds durchgeführt werden und auf diese Weise ist gewährleistet, dass keine gegenseitigen Störungen zwischen benachbarten optisch-elektrischen Sensorvorrichtungen in Einwegstrahlausführung auftreten.
Bei dem vorliegenden praktischen Ausführungsbeispiel ist die Formgestalt der Durchgangsöffnung nicht auf die D-cut-Formgestalt beschränkt, beispielsweise kann die Formgestalt der Durchgangsöffnung auch die Formgestalt nach Schnitt eines Kreisbogens sein, wie in gezeigt. Durch diese Konstruktion wird verhindert, dass an einer Seite befindliche benachbarte optisch-elektrische Sensorvorrichtungen in Einwegstrahlausführung gegenseitige Störungen verursachen.
Bei dem vorliegenden praktischen Ausführungsbeispiel ist im Abweichungsbereich der Montage vorgesehen, dass die Lichtempfangsvorrichtung 52 stets das von der Lichtprojektionsvorrichtung 51 ausgestrahlte Licht empfangen kann. In diesem Fall wird der Abstand der möglichen parallelen Bewegung der Lichtempfangsvorrichtung 52 in vertikaler Richtung zu der Lichtachse O der 1. Linse 512 und der 2. Linse 521 als Parallelbewegungsdistanz bezeichnet, wobei die Größe der Parallelbewegungsdistanz durch die Größe der 1. Durchgangsöffnung 5131 bestimmt ist.
Bei dem vorliegenden praktischen Ausführungsbeispiel erfüllt der Durchmesser des Kreises, unabhängig davon, ob die Durchgangsöffnung eine Kreisform oder eine auf der Basis des Kreises durch Schnitt erhaltene D-cut-Formgestalt aufweist, die nachstehend aufgeführte Beziehung: $y = \frac{Y}{L} \cdot f,$
wobei y den Durchmesser des Kreises ausdrückt, Y die Parallelbewegungsdistanz der Lichtempfangsvorrichtung 52 in der Richtung vertikal zu der Lichtachse O ausdrückt, L den Abstand zwischen der Lichtprojektionsvorrichtung 51 und der Lichtempfangsvorrichtung 52 ausdrückt und f die Brennweite der 1. Linse ausdrückt.
Bei handelt es sich um die Darstellung eines Lichtwegs bei einer 1. Durchgangsöffnung 5131 in Formgestalt eines D-cut. Wie in gezeigt verlangt der Kunde eine Parallelbewegungsdistanz der Lichtempfangsvorrichtung 52 von 60 Millimeter. Dies bedeutet, dass die Lichtempfangsvorrichtung 52 oberhalb der Lichtachse O eine parallele Bewegung von 30 Millimetern und unterhalb der Lichtachse O eine parallele Bewegung von 30 Millimetern vollziehen kann. Innerhalb der betreffenden Parallelbewegungsdistanz kann die Lichtempfangsvorrichtung 52 das von der Lichtprojektionsvorrichtung 51 ausgestrahlte Licht empfangen. Gemäß dem Abstand zwischen der Lichtprojektionsvorrichtung 51 und der Lichtempfangsvorrichtung 52 und dem Brennpunkt der 1. Linse 512 kann die Größe der 1. Durchgangsöffnung 5131 erhalten werden.
Der Abstand L zwischen der Lichtprojektionsvorrichtung 51 und der Lichtempfangsvorrichtung 52 beträgt beispielsweise 1.000 Millimeter und die Brennweite f der 1. Linse 512 beträgt 4,2 Millimeter, während der Durchmesser y der kreisförmigen 1. Durchgangsöffnung 5131 0,25 Millimeter beträgt. Nunmehr weist die 1. Durchgangsöffnung 5131 eine Formgestalt auf, welche durch Schnitt der an der 1. Sperrplatte 513 vorgesehenen Kreisöffnung von 0,25 Millimeter Durchmesser gebildet ist, wie in gezeigt. Bei einer Ausführung des vorliegenden praktischen Ausführungsbeispiels kann die Parallelbewegungsdistanz der Lichtempfangsvorrichtung 52 kleiner oder gleich 80 Millimeter betragen. Somit kann die Anforderung erfüllt werden, dass bei einer Montage der optisch-elektrischen Sensorvorrichtungen in Einwegstrahlausführung an U-Bahn-Schleusen keine gegenseitigen Störungen zwischen zwei optisch-elektrischen Sensorvorrichtungen in Einwegstrahlausführung auftreten.
Bei dem vorliegenden praktischen Ausführungsbeispiel kann wie vorstehend aufgeführt die Konstruktion des Außengehäuses der Lichtprojektionsvorrichtung 51 und der Lichtempfangsvorrichtung 52 identisch sein. Bei handelt es sich um die Darstellung des betreffenden Außengehäuses und bei handelt es sich um eine Explosionsdarstellung der betreffenden Lichtprojektionsvorrichtung 51 beziehungsweise der Lichtempfangsvorrichtung 52. Wie in gezeigt kann die vorstehend bezeichnete Durchgangsöffnung innerhalb des Außengehäuses vorgesehen sein, zwischen der Linse und dem Lichtsendungselement/Lichtempfangselement, was bedeutet, dass die Sperrplatte mit daran vorgesehener Durchgangsöffnung als ein Ganzes mit dem Außengehäuse ausgebildet sein kann. Wie in gezeigt kann die betreffende Lichtprojektionsvorrichtung 51 beziehungsweise Lichtempfangsvorrichtung 52 abgesehen von den vorstehend aufgeführten Bestandteilen außerdem umfassen: Gehäuse (Sperrplatte) 1001, Kabel 1002, gedruckte Schaltung (PWB) 1003, Abdeckung 1004, Linsenabdeckung 1005, Chromplatte 1006 usw. Konkret kann Bezugnahme auf den Stand der Technik genommen werden, was hier keiner Beschreibung bedarf.
Bei dem vorstehend aufgeführten praktischen Ausführungsbeispiel deckt sich das Zentrum der an der 1. Sperrplatte 513 vorgesehenen 1. Durchgangsöffnung 5131 mit dem Brennpunkt der 1. Linse 512, was bedeutet, dass bewirkt wird, dass sich der Brennpunkt der 1. Linse 512 im Zentrum der 1. Durchgangsöffnung 5131 befindet, so dass ohne die Verwendung eines beweglichen Lichtsendungselements 511 ein Lichtfleck von erforderlicher Formgestalt und ausreichender Lichtmenge erhalten werden kann. Es wird der W/B-Schatten überwunden und es besteht Erfüllung des relativ geringen Montageabstands zwischen den optisch-elektrischen Sensorvorrichtungen in Einwegstrahlausführung (also Erfüllung der Parallelbewegungscharakteristik), wobei außerdem die Übereinstimmung der Lichtachsen gewährleistet ist.
Praktisches Ausführungsbeispiel 2
Durch das praktische Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung erfolgt die Bereitstellung eines Systems zur Erfassung von Zielobjekten, wobei das betreffende System zur Erfassung von Zielobjekten eine optisch-elektrische Sensorvorrichtung in Einwegstrahlausführung nach dem praktischen Ausführungsbeispiel 1 aufweist. Weil bezüglich des praktischen Ausführungsbeispiels 1 bereits eine Beschreibung der betreffenden optisch-elektrischen Sensorvorrichtung in Einwegstrahlausführung erfolgt ist, kann unter entsprechendem Einbezug hier eine erneute Beschreibung entfallen.
Bei dem vorliegenden praktischen Ausführungsbeispiel kann das betreffende System zur Erfassung von Zielobjekten durch mehrere der vorstehend aufgeführten optisch-elektrischen Sensorvorrichtungen in Einwegstrahlausführung erfassen, ob ein Ziel (Fußgänger oder Objekt) passiert. Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass das vorstehend bezeichnete System zur Erfassung von Zielobjekten in einer U-Bahn-Schleuse Anwendung findet.
Bei dem vorliegenden praktischen Ausführungsbeispiel können sämtliche Lichtprojektionsvorrichtungen mehrerer optisch-elektrischer Sensorvorrichtungen in Einwegstrahlausführung an einer Seite der U-Bahn-Schleuse angebracht sein, wobei sämtliche Lichtempfangsvorrichtungen der mehreren optisch-elektrischen Sensorvorrichtungen in Einwegstrahlausführung an der anderen Seite der U-Bahn-Schleuse angebracht sind. Somit ist lediglich an einer Seite der U-Bahn-Schleuse eine Kontrollvorrichtung vorzusehen, ohne dass eine Beeinträchtigung des Erfassungsergebnisses erfolgt, wobei gleichzeitig Montageplatz für die Kontrollvorrichtung eingespart werden kann.
Bei dem vorstehend aufgeführten praktischen Ausführungsbeispiel kann durch das System zur Erfassung von Zielobjekten unter Verwendung der vorstehend aufgeführten optisch-elektrischen Sensorvorrichtungen in Einwegstrahlausführung ohne Verwendung eines beweglichen Lichtsendungselements ein Lichtfleck von erforderlicher Formgestalt und ausreichender Lichtmenge erhalten werden kann. Es wird der W/B-Schatten überwunden und es besteht Erfüllung des relativ geringen Montageabstands zwischen den optisch-elektrischen Sensorvorrichtungen in Einwegstrahlausführung (also Erfüllung der Parallelbewegungscharakteristik), wobei außerdem die Übereinstimmung der Lichtachsen gewährleistet ist.
Vorstehend aufgeführt erfolgte unter Berücksichtigung praktischer Ausführungsbeispiele eine Beschreibung der vorliegenden Erfindung. Ein Fachmann des betreffenden technischen Gebietes wird verstehen, dass diese Beschreibungen lediglich beispielhafter Natur sind, ohne irgendeine Beschränkung des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung zu bedeuten. Ein Fachmann des betreffenden technischen Gebietes kann nach Idee und Prinzip der vorliegenden Erfindung verschiedene Modifikationen und Abänderungen der vorliegenden Erfindung vornehmen, wobei diese Modifikationen und Abänderungen sämtlich in den Bereich der vorliegenden Erfindung fallen.

Claims

Optisch-elektrische Sensorvorrichtung in Einwegstrahlausführung, welche eine Lichtprojektionsvorrichtung und eine Lichtempfangsvorrichtung umfasst, wobei die vorstehend bezeichnete Lichtprojektionsvorrichtung umfasst: ein Lichtsendungselement, welches Licht ausstrahlt, eine erste Linse, welche das von dem vorstehend bezeichneten Lichtsendungselement ausgestrahlte Licht zu parallelem Licht umwandelt, eine erste Sperrplatte, welche sich zwischen dem vorstehend bezeichneten Lichtsendungselement und der vorstehend bezeichneten ersten Linse befindet, wobei an der vorstehend bezeichneten ersten Sperrplatte eine erste Durchgangsöffnung vorgesehen ist, wobei sich das Zentrum der vorstehend bezeichneten ersten Durchgangsöffnung mit dem Brennpunkt der vorstehend bezeichneten ersten Linse deckt, wobei durch die vorstehend bezeichnete erste Durchgangsöffnung die Kontrolle des durch das von dem vorstehend bezeichneten Lichtsendungselement ausgestrahlten Licht gebildeten Sichtfelds erfolgt.
Optisch-elektrische Sensorvorrichtung in Einwegstrahlausführung nach Patentanspruch 1, wobei die vorstehend bezeichnete Lichtempfangsvorrichtung umfasst: eine zweite Linse, welche die Sammlung des ausgestrahlten vorstehend bezeichneten parallelen Lichts durchführt, ein Lichtempfangselement, welches das durch die vorstehend bezeichnete zweite Linse gesammelte Licht empfängt.
Optisch-elektrische Sensorvorrichtung in Einwegstrahlausführung nach Patentanspruch 2, wobei die vorstehend bezeichnete Lichtempfangsvorrichtung außerdem umfasst: eine zweite Sperrplatte, welche sich zwischen der vorstehend bezeichneten 2. Linse und dem vorstehend bezeichneten Lichtempfangselement befindet, wobei an der vorstehend bezeichneten zweiten Sperrplatte eine zweite Durchgangsöffnung vorgesehen ist, wobei sich das Zentrum der vorstehend bezeichneten zweiten Durchgangsöffnung mit dem Brennpunkt der vorstehend bezeichneten zweiten Linse deckt.
Optisch-elektrische Sensorvorrichtung in Einwegstrahlausführung nach Patentanspruch 1, wobei die Formgestalt der vorstehend bezeichneten ersten Durchgangsöffnung durch das von dem durch das vorstehend bezeichnete Lichtsendungselement ausgestrahltem Licht zu bildenden Sichtfeld bestimmt ist.
Optisch-elektrische Sensorvorrichtung in Einwegstrahlausführung nach Patentanspruch 4, wobei die Formgestalt der vorstehend bezeichneten ersten Durchgangsöffnung eine nach Schnitt eines Kreises gebildete Formgestalt ist.
Optisch-elektrische Sensorvorrichtung in Einwegstrahlausführung nach Patentanspruch 5, wobei der Durchmesser des vorstehend bezeichneten Kreises die nachstehend aufgeführt Beziehung erfüllt: $y = \frac{Y}{L} \cdot f,$
wobei y den Durchmesser des vorstehend bezeichneten Kreises ausdrückt, Y die Parallelbewegungsdistanz der parallelen Bewegung der vorstehend bezeichneten Lichtempfangsvorrichtung in der Richtung vertikal zu der Lichtachse der vorstehend bezeichneten ersten Linse und der vorstehend bezeichneten zweiten Linse ausdrückt, L den Abstand zwischen der vorstehend bezeichneten Lichtprojektionsvorrichtung und der vorstehend bezeichneten Lichtempfangsvorrichtung ausdrückt und f die Brennweite der vorstehend bezeichneten ersten Linse ausdrückt.
Optisch-elektrische Sensorvorrichtung in Einwegstrahlausführung nach Patentanspruch 6, wobei die vorstehend bezeichnete Parallelbewegungsdistanz kleiner oder gleich 80 Millimeter beträgt.
System zur Erfassung von Zielobjekten, wobei das vorstehend bezeichnete System zur Erfassung von Zielobjekten mehrere der optisch-elektrischen Sensorvorrichtungen in Einwegstrahlausführung nach einem beliebigen der Patentansprüche 1-7 umfasst.
System zur Erfassung von Zielobjekten gemäß Anspruch 8, wobei der Abstand zwischen jeweils zwei der optisch-elektrischen Sensorvorrichtungen in Einwegstrahlausführung kleiner oder gleich 80 Millimeter beträgt.