DE10212432A1

DE10212432A1 - Optical sensor, especially for light barrier, has transmission unit with transmitters, anamorphic line elements with which transmission light beams are formed into plate-shaped radiation band

Info

Publication number: DE10212432A1
Application number: DE2002112432
Authority: DE
Inventors: Norbert Aldiek
Original assignee: Leuze Electronic GmbH and Co KG
Current assignee: Leuze Electronic GmbH and Co KG
Priority date: 2002-03-21
Filing date: 2002-03-21
Publication date: 2003-10-16

Abstract

The device has a transmission unit (3) that emits a transmission light beam and a receiver that receives a reception light beam. The transmission unit has an arrangement of transmitters (9) and an arrangement of anamorphic line elements with which the transmission light beams (2) are formed into a plate-shaped radiation band. The transmitters are arranged at intervals adjacent to each other along a transmitter axis.

Description

Die Erfindung betrifft einen optischen Sensor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to an optical sensor according to the preamble of Claim 1.

Derartige optische Sensoren können insbesondere als Lichtschranken oder als Reflexionslichtschranken ausgebildet sein. Lichtschranken weisen in separaten Gehäusen angeordnete Sender und Empfänger auf, wobei bei freiem Strahlengang die von dem Sender emittierten Sendelichtstrahlen auf den Empfänger der Lichtschranke geführt sind. Reflexionslichtschranken weisen jeweils einen Sender und einen Empfänger auf, die in einem gemeinsamen Gehäuse integriert sind. In Abstand zu dem Gehäuse ist ein Reflektor angeordnet, welcher den Überwachungsbereich begrenzt, innerhalb dessen Objekte erfasst werden sollen. Bei freiem Strahlengang treffen die vom Sender emittierten Sendelichtstrahlen auf den Reflektor und werden von dort als Empfangslichtstrahlen zurück zum Empfänger geführt. Such optical sensors can in particular be used as light barriers or as Reflection light barriers are designed. Photoelectric sensors point in separate Transmitter and receiver arranged on, with free Beam path the transmitted light beams emitted by the transmitter to the receiver of the Are guided. Retro-reflective sensors each have one Transmitter and a receiver integrated in a common housing are. At a distance from the housing, a reflector is arranged, which the Monitoring area limited, within which objects are detected should. If the beam path is clear, those emitted by the transmitter hit Transmitting light rays on the reflector and are from there as receiving light rays led back to the recipient.

Vor Inbetriebnahme des optischen Sensors müssen die vom Sender emittierten Sendelichtstrahlen in geeigneter Weise ausgerichtet werden. Bei einer Lichtschranke erfolgt die Ausrichtung der Sendelichtstrahlen auf den Empfänger. Bei einer Reflexionslichtschranke erfolgt die Ausrichtung der Sendelichtstrahlen auf den Reflektor. Da die Sendelichtstrahlen ein Strahlenbündel mit geringem Strahlquerschnitt bilden und der Überwachungsbereich, in welchem Objekte erfasst werden sollen, typischerweise im Bereich von einem oder mehreren Metern liegt, erfordert die Ausrichtung der Sendelichtstrahlen einen beträchtlichen Zeitaufwand. Before commissioning the optical sensor, the ones emitted by the transmitter must be Transmitting light beams are aligned in a suitable manner. At a The light barrier is used to align the transmitted light beams with the receiver. With a retro-reflective sensor, the alignment of the Transmitted light rays on the reflector. Because the transmitted light rays have a beam form a small beam cross-section and the monitoring area in which Objects should be captured, typically in the range of one or several meters, the alignment of the transmitted light beams requires one considerable expenditure of time.

Insbesondere bei Reflexionslichtschranken tritt als zusätzliche Schwierigkeit auf, dass in zahlreichen Applikationen die Reflektorposition während der Detektionsvorgänge innerhalb eines vorgegebenen Bereichs variieren kann. Bei derartigen Applikationen ist beispielsweise das Gehäuse der Reflexionslichtschranke mit dem Sender und Empfänger zwar stationär angeordnet. Der Reflektor ist jedoch an einem Objekt fixiert, welches beweglich angeordnet ist. Especially with reflection light barriers occurs as an additional difficulty that in numerous applications the reflector position during the Detection processes can vary within a predetermined range. at such applications is, for example, the housing of the Reflection light barrier with the transmitter and receiver arranged stationary. The However, the reflector is fixed to an object that is movably arranged.

Um eine sichere Objektdetektion zu gewährleisten, müsste die Reflexionslichtschranke nach jeder Reflektorbewegung neu ausgerichtet werden, was äußerst umständlich und zeitaufwendig wäre. Im Falle einer fortlaufenden oder gar kontinuierlichen Bewegung des Reflektors wäre überhaupt keine Ausrichtung der Reflexionslichtschranke mehr möglich. To ensure reliable object detection, the Retro-reflective sensors are realigned after every reflector movement, which is extremely would be cumbersome and time consuming. In the case of a continuous or even continuous movement of the reflector would be no alignment at all the retro-reflective sensor is more possible.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen optischen Sensor der eingangs genannten Art so auszubilden, dass dieser insbesondere auch bei variablen Einsatzbedingungen eine hohe Verfügbarkeit aufweist. The invention has for its object an optical sensor type mentioned in such a way that this in particular also in variable operating conditions has a high availability.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. The features of claim 1 are provided to achieve this object. Advantageous embodiments and expedient developments of the Invention are described in the subclaims.

Der erfindungsgemäße optische Sensor weist eine Sendelichtstrahlen emittierende Sendeeinheit und einen Empfangslichtstrahlen empfangenden Empfänger auf. Die Sendeeinheit weist eine Anordnung von Sendern und eine Anordnung von anamorphischen Linienelementen auf, mittels derer die Sendelichtstrahlen zu einem scheibenförmigen Strahlungsband geformt sind. The optical sensor according to the invention has a transmitted light beam emitting transmitter unit and a receiving light beam receiving receiver on. The transmitter unit has an arrangement of transmitters and an arrangement of anamorphic line elements by means of which the transmitted light beams are formed into a disc-shaped radiation band.

Das mit den Sendelichtstrahlen erzeugte scheibenförmige Strahlungsband weist in einer ersten Ebene einen großen Öffnungswinkel auf, wogegen die Höhe des Strahlungsbandes senkrecht zu dieser Ebene nahezu konstant ist. The disk-shaped radiation band generated with the transmitted light rays has in a first plane a large opening angle, whereas the height of the Radiation band perpendicular to this plane is almost constant.

Durch den großen Öffnungswinkel des Strahlungsbandes kann die Position des der Sendeeinheit gegenüberliegenden optischen Elementes, welches bei einem als Lichtschranke ausgebildeten optischen Sensor vom Empfänger und bei einem als Reflexionslichtschranke ausgebildeten optischen Sensor vom Reflektor gebildet ist, innerhalb dieser Ebene in einem großen Bereich variieren, ohne dass dieses aus dem Strahlengang der Sendelichtstrahlen herausgeführt wird. Due to the large opening angle of the radiation band, the position of the the transmission unit opposite optical element, which at a trained as a light barrier optical sensor from the receiver and at an optical sensor designed as a reflection light barrier from the reflector is formed, vary within a large range without this level that this is led out of the beam path of the transmitted light beams.

Durch die konstante Höhe des Strahlungsbandes werden auch in großen Entfernungen zur Sendeeinheit hohe Lichtintensitäten der Sendelichtstrahlen erhalten, wodurch eine hohe Nachweisempfindlichkeit erhalten wird. Due to the constant height of the radiation band, even in large ones Distances to the transmitter unit high light intensities of the transmitter light beams obtained, whereby a high detection sensitivity is obtained.

Der erfindungsgemäße optische Sensor erfordert somit einerseits ein Geringstmaß an Justageaufwand bei der Inbetriebnahme. Weiterhin ist eine volle Funktionsfähigkeit des optischen Sensors auch bei einer Variation der Empfänger- oder Reflektorposition gewährleistet. The optical sensor according to the invention thus requires on the one hand Minimal adjustment effort during commissioning. Furthermore, a full one Functionality of the optical sensor even with a variation of Receiver or reflector position guaranteed.

Besonders vorteilhaft erfolgt die Strahlformung der Sendelichtstrahlen derart, dass die Lichtintensität der Sendelichtstrahlen in der Ebene des Strahlungsbandes im Wesentlichen konstant ist. Bei einer Variation der Empfänger- oder Reflektorposition in dieser Ebene bei konstanter Distanz zur Sendeeinheit ist somit gewährleistet, dass jeweils eine im Wesentlichen konstante Lichtmenge auf den Reflektor bzw. Empfänger auftrifft, wodurch eine sichere und reproduzierbare Objektdetektion gewährleistet ist. The beam shaping of the transmitted light beams is particularly advantageously carried out in such a way that that the light intensity of the transmitted light rays in the plane of the Radiation band is essentially constant. With a variation of the recipient or Reflector position in this plane at a constant distance from the transmitter unit thus ensures that an essentially constant amount of light is emitted hits the reflector or receiver, which ensures a safe and reproducible object detection is guaranteed.

Die Sendeeinheit weist zweckmäßigerweise eine Mehrfachanordnung von Sendern auf. Dadurch wird eine hinreichend hohe Sendeleistung der Sendeeinheit erzielt, mittels derer auch in großen Distanzen eine sichere Objektdetektion gewährleistet ist. The transmitting unit expediently has a multiple arrangement of Transmitters. This ensures a sufficiently high transmission power of the transmission unit achieved by means of which reliable object detection even at great distances is guaranteed.

Im einfachsten Fall sind die Sender der Sendeeinheit gleichzeitig aktiviert. In einer alternativen, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können die Sender auch einzeln nacheinander aktiviert werden. In diesem Fall ist das von den Sendelichtstrahlen überdeckte Strahlungsband in einzelne Teilsegmente unterteilt, die nacheinander ausgeleuchtet werden. In the simplest case, the transmitters of the transmission unit are activated at the same time. In an alternative, advantageous embodiment of the invention, the Transmitters can also be activated one after the other. In this case it is from the Transmitted light beams cover the radiation band into individual sub-segments divided, which are illuminated one after the other.

Diese Ausführungsform ist insbesondere bei optischen Sensoren vorteilhaft einsetzbar, welche als Reflexionslichtschranken ausgebildet sind. Bei derartigen Reflexionslichtschranken begrenzt der Reflektor den jeweiligen Überwachungsbereich zu großen Distanzen hin. Erntsprechend dem Winkelbereich, über welchen sich das Strahlungsband der Sendelichtstrahlen erstreckt und entsprechend der Reflektordistanz trifft nur ein relativ schmales Segment des Strahlungsbandes auf den Reflektor, so dass ein entsprechend geringer Anteil der Sendelichtstrahlen vom Reflektor bei freiem Strahlengang der Reflexionslichtschranke zurückreflektiert wird. This embodiment is particularly advantageous in the case of optical sensors can be used, which are designed as reflection light barriers. at Such reflection light barriers limit the respective reflector Monitoring area over long distances. Corresponding to the angular range, over which the radiation band of the transmitted light beams extends and according to the reflector distance, only a relatively narrow segment of the Radiation band on the reflector, so that a correspondingly small proportion the transmitted light rays from the reflector with a free beam path Reflection light barrier is reflected back.

Wird ein helles Objekt, beispielsweise ein Blatt Papier, im Nahbereich der Reflexionslichtschranke, d. h. in geringer Distanz zur Sendeeinheit, in den Strahlengang der Sendelichtstrahlen eingebracht, so trifft nahezu das gesamte Strahlungsband auf das Objekt und wird großteils von dort zurück zum Empfänger geführt. Die dabei auf den Empfänger auftreffende Lichtmenge ist dann höher als die bei freiem Strahlengang auf den Empfänger auftreffende Lichtmenge. Dies bedeutet, dass mit dem Objekt im Nahbereich ein freier Strahlengang der Reflexionslichtschranke vorgetäuscht wird. If a bright object, such as a sheet of paper, is in the vicinity of the Retro-reflective sensor, d. H. at a short distance from the transmitter unit, in the Beam path of the transmitted light rays introduced, so almost everything Radiation band on the object and is largely returned from there to the Recipient led. The amount of light that strikes the receiver is then higher than that impinging on the receiver with a free beam path Amount of light. This means that with the object at close range a free one Beam path of the reflection light barrier is simulated.

Derartige durch Manipulationen bewirkte Fehldetektionen der Reflexionslichtschranke können durch die alternierende einzelne Aktivierung der Sender der Sendeeinheit weitgehend ausgeschlossen werden. Such incorrect detection caused by manipulation of the Retro-reflective sensors can be activated by alternately activating the transmitter Sending unit are largely excluded.

Durch die serielle Aktivierung der Sender überstreichen die von diesen ausgesendeten Sendelichtstrahlen Teilbereiche des gesamten, von allen Sendelichtstrahlen gebildeten Strahlungsband. Je nach Position des Reflektors treffen nur die Sendelichtstrahlen eines oder weniger Sender auf den Reflektor, wobei die hierbei empfangene Lichtmenge den freien Strahlengang der Reflexionslichtschranke definiert. The serial activation of the transmitters sweeps over them transmitted light beams sub-areas of the total, by all Transmitting light rays formed radiation band. Depending on the position of the reflector only hit the transmitted light beams of one or fewer transmitters onto the reflector, the the amount of light received thereby the free beam path of the Reflection light barrier defined.

Wird ein Objekt in den Nahbereich der Reflexionslichtschranke eingebracht, so treffen durch die Einzelaktivierung der Sender jeweils nur die Sendelichtstrahlen eines Senders auf dieses Objekt, niemals jedoch gleichzeitig die von mehreren Sendern emittierten Sendelichtstrahlen. Dadurch wird im Vergleich zu einer gleichzeitigen Senderaktivierung in diesem Fall bei der Objektdetektion eine erheblich geringere Lichtmenge am Empfänger registriert, welche signifikant unterhalb der bei freiem Strahlengang registrierten Lichtmenge liegt. Dadurch werden Fehldetektionen bei Objekteingriffen im Nahbereich der Reflexionslichtschranke mit großer Sicherheit ausgeschlossen. If an object is brought into the vicinity of the reflection light barrier, then due to the individual activation of the transmitters, only those Transmitting light beams from a transmitter onto this object, but never at the same time from transmitted light beams emitted by several transmitters. This is compared to simultaneous transmitter activation in this case for object detection a significantly smaller amount of light registered at the receiver, which is significantly below the amount of light registered with a free beam path. As a result, false detections during object interventions in the close range of the Reflection light barriers excluded with great security.

Die Erfindung wird im Nachstehenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen: The invention is explained below with reference to the drawings. It demonstrate:

Fig. 1 Schematische Querschnittsdarstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen optischen Sensors. Fig. 1 Schematic cross-sectional view of an embodiment of the optical sensor according to the invention.

Fig. 2 Längsschnitt durch einen Ausschnitt des optischen Sensors gemäß Fig. 1. Fig. 2 a longitudinal section through a detail of the optical sensor of FIG. 1.

Fig. 3 Schematische Darstellung des mittels des optischen Sensors gemäß Fig. 1 in einer vorgegebenen Distanz erzeugten Lichtflecks. Fig. 3 Schematic representation of the light spot generated by the optical sensor of FIG. 1 at a predetermined distance.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines optischen Sensors 1 zur Erfassung von Objekten in einem Überwachungsbereich. Der optische Sensor 1 ist im vorliegenden Fall als Reflexionslichtschranke ausgebildet und weist eine Sendelichtstrahlen 2 emittierende Sendeeinheit 3 sowie einen Empfangslichtstrahlen 4 empfangenden Empfänger 5 auf. Die Sendeeinheit 3 und der Empfänger 5 sind an eine gemeinsame, nicht dargestellte Auswerteeinheit angeschlossen, welche von einem Mikroprozessor oder dergleichen gebildet ist. In der Auswerteeinheit erfolgt die Auswertung der am Ausgang des Empfängers 5 anstehenden Empfangssignale. Zudem dient die Auswerteeinheit zur Ansteuerung der Sendeeinheit 3. Fig. 1 shows an embodiment of an optical sensor 1 for detecting objects in a monitoring area. In the present case, the optical sensor 1 is designed as a reflection light barrier and has a transmission unit 3 emitting light beams 2 and a receiver 5 receiving light beams 4 . The transmitter unit 3 and the receiver 5 are connected to a common evaluation unit, not shown, which is formed by a microprocessor or the like. The evaluation of the received signals at the output of the receiver 5 takes place in the evaluation unit. The evaluation unit also serves to control the transmission unit 3 .

Die Sendeeinheit 3 und der Empfänger 5 sind in einem gemeinsamen Gehäuse 6 integriert. In der Frontwand befindet sich ein Austrittsfenster 7, durch welches die Sendelichtstrahlen 2 und Empfangslichtstrahlen 4 geführt sind. The transmitter unit 3 and the receiver 5 are integrated in a common housing 6 . In the front wall there is an exit window 7 through which the transmitted light beams 2 and received light beams 4 are guided.

Bei freiem Strahlengang der Reflexionslichtschranke werden die Sendelichtstrahlen 2 ungehindert im Überwachungsbereich geführt. Ein Teil der Sendelichtstrahlen 2 trifft auf einen den Überwachungsbereich begrenzenden Reflektor 8. Die am Reflektor 8 gerichtet reflektierten Empfangslichtstrahlen 4 werden zum Empfänger 5 geführt. Das dabei am Ausgang des Empfängers 5 generierte Empfangssignal wird in der Auswerteeinheit zur Generierung eines binären Schaltsignals mit einem Schwellwert bewertet. Bei freiem Strahlengang liegt der Pegel des Empfangssignals oberhalb des Schwellwerts. Bei einem in den Strahlengang eindringenden Objekt werden die Sendelichtstrahlen 2 an diesem diffus reflektiert und gelangen nicht mehr zu dem Reflektor 8. Entsprechend liegt dann der Pegel des Empfangssignals unterhalb des Schwellwertes. If the reflection light barrier has a clear beam path, the transmitted light beams 2 are guided unhindered in the monitoring area. A part of the transmitted light beams 2 strikes a reflector 8 delimiting the monitoring area. The received light rays 4 reflected at the reflector 8 are guided to the receiver 5 . The received signal generated at the output of the receiver 5 is evaluated in the evaluation unit to generate a binary switching signal with a threshold value. If the beam path is clear, the level of the received signal is above the threshold. In the case of an object penetrating the beam path, the transmitted light beams 2 are diffusely reflected on the latter and no longer reach the reflector 8 . The level of the received signal is then correspondingly below the threshold value.

Die Sendeeinheit 3 des optischen Sensors 1 besteht aus einer Mehrfachanordnung von Sendern 9. Die Sender 9 können prinzipiell als Leuchtdiodenarray ausgebildet sein und eine Baueinheit bilden. Im vorliegenden Fall weist die Sendeeinheit 3 drei separate Sender 9 auf, welche von identisch ausgebildeten Leuchtdioden gebildet sind. The transmission unit 3 of the optical sensor 1 consists of a multiple arrangement of transmitters 9 . In principle, the transmitters 9 can be designed as an LED array and form a structural unit. In the present case, the transmitter unit 3 has three separate transmitters 9 , which are formed by identically designed light-emitting diodes.

Die Sender 9 sind längs einer eine Senderachse bildenden Geraden in geringen Abständen nebeneinander angeordnet. The transmitters 9 are arranged next to one another at short intervals along a straight line forming a transmitter axis.

Den Sendern 9 sind mehrere anamorphische Linsenelemente nachgeordnet, welche ebenfalls Bestandteil der Sendeeinheit 3 sind. Im vorliegenden Fall sind als anamorphische Linsenelemente drei identisch ausgebildete Zylinderlinsen 10 vorgesehen. Diese liegen mit parallel verlaufenden Längsachsen in geringen Abständen dicht nebeneinander, wobei die Längsachsen der Zylinderlinsen 10 senkrecht zu der Senderachse verlaufen. Die Anzahl der Zylinderlinsen 10 ist generell variabel und bevorzugt an die Anordnung und Anzahl der vorgeordneten Sender 9 angepasst. Anstelle von separaten Zylinderlinsen 10 kann auch ein einstückiges Optikbauteil mit mehreren Zylinderlinsenelementen verwendet werden. Generell können anstelle von Zylinderlinsen 10 auch andere Linsen, welche in zwei Ebenen unterschiedliche Brennweiten aufweisen, eingesetzt werden. Beispiele hierfür sind Toruslinsen. A plurality of anamorphic lens elements, which are also part of the transmission unit 3, are arranged downstream of the transmitters 9 . In the present case, three identically designed cylindrical lenses 10 are provided as anamorphic lens elements. These lie closely adjacent to one another with parallel longitudinal axes, the longitudinal axes of the cylindrical lenses 10 being perpendicular to the transmitter axis. The number of cylindrical lenses 10 is generally variable and preferably adapted to the arrangement and number of upstream transmitters 9 . Instead of separate cylindrical lenses 10 , a one-piece optical component with several cylindrical lens elements can also be used. In general, instead of cylindrical lenses 10 , other lenses which have different focal lengths in two planes can also be used. Examples of this are torus lenses.

Der so ausgebildeten Sendeeinheit 3 ist eine Sendeoptik 11 nachgeordnet. Diese ist von einer separaten Linse gebildet. A transmission optics 11 is arranged downstream of the transmission unit 3 designed in this way. This is formed by a separate lens.

Mit der Sendeeinheit 3 erfolgt die Strahlformung der von den Sendern 9 emittierten Sendelichtstrahlen 2 derart, dass diese ein scheibenförmiges Strahlungsband bilden. With the transmitter unit 3 , the beam shaping of the transmitted light beams 2 emitted by the transmitters 9 takes place in such a way that they form a disk-shaped radiation band.

In der senkrecht zu den Längsachsen der Zylinderlinsen 10 verlaufenden horizontalen Ebene, welche in Fig. 1 dargestellt ist, erstreckt sich das Strahlungsband über einen durch die Sendeoptik und die Zylinderlinsen 10 vorgegebenen Winkelbereich, wobei der Öffnungswinkel dieses Flächenbereiches durch die optischen Parameter der Sendeeinheit 3 und der Sendeoptik 11 bestimmt ist. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist die Breite des Strahlungsbandes am Ort des Reflektors 8 erheblich größer als die Ausdehnung des Reflektors 8 selbst. In the horizontal plane running perpendicular to the longitudinal axes of the cylindrical lenses 10 , which is shown in FIG. 1, the radiation band extends over an angular range predetermined by the transmitting optics and the cylindrical lenses 10 , the opening angle of this area being determined by the optical parameters of the transmitting unit 3 and the transmission optics 11 is determined. As can be seen from FIG. 1, the width of the radiation band at the location of the reflector 8 is considerably larger than the extension of the reflector 8 itself.

Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch das Strahlungsband senkrecht zu der in Fig. 1 dargestellten Ebene des Strahlungsbandes. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist die Höhe des Strahlungsbandes im Wesentlichen konstant. Die konstante Höhe des Strahlungsbandes ergibt sich wiederum durch die Verwendung der Zylinderlinsen 10. FIG. 2 shows a longitudinal section through the radiation band perpendicular to the plane of the radiation band shown in FIG. 1. As can be seen from FIG. 2, the height of the radiation band is essentially constant. The constant height of the radiation band again results from the use of the cylindrical lenses 10 .

Durch eine geeignete Wahl der Sender 9 und der Zylinderlinsen 10 wird in dem gesamten scheibenförmigen Strahlungsband eine im Wesentlichen homogene Sendelichtverteilung erhalten. A suitable choice of the transmitters 9 and the cylindrical lenses 10 results in an essentially homogeneous transmission light distribution in the entire disc-shaped radiation band.

Fig. 1 zeigt die Reflexionslichtschranke bei freiem Strahlengang, d. h. für den Fall, dass kein Objekt im Überwachungsbereich angeordnet ist. Da das Strahlungsband bei Distanzen, in welchen der Reflektor 8 angeordnet ist, erheblich breiter ist als die Reflektorbreite, gelangt nur ein kleiner Bruchteil des Strahlungsbandes auf den Reflektor 8 und von dort zurück zum Empfänger 5. Fig. 1 shows the reflection light barrier with a free beam path, that in the event that no object is arranged in the monitoring area. Since the radiation band is considerably wider than the reflector width at distances in which the reflector 8 is arranged, only a small fraction of the radiation band reaches the reflector 8 and from there back to the receiver 5 .

Die vom Reflektor 8 zurückreflektierten Empfangslichtstrahlen 4 werden über eine Empfangsoptik 12 auf den Empfänger 5 geführt. Der Empfänger 5 ist in Abstand neben der Sendeeinheit 3 angeordnet. Dabei weist der Empfänger 5 eine im Wesentlichen stabförmige Form mit einer schmalen, langgestreckten, lichtempfindlichen Fläche auf. Der Empfänger 5 kann dabei eine homogene, einstückige, lichtempfindliche Fläche aufweisen. Alternativ kann der Empfänger 5 aus einer Reihenanordnung von Empfangselementen bestehen. In jedem Fall verläuft die Längsachse des Empfängers 5 parallel zu der Senderachse. The received light rays 4 reflected back by the reflector 8 are guided to the receiver 5 via an optical receiving system 12 . The receiver 5 is spaced apart from the transmitter unit 3 . The receiver 5 has an essentially rod-like shape with a narrow, elongated, light-sensitive surface. The receiver 5 can have a homogeneous, one-piece, light-sensitive surface. Alternatively, the receiver 5 can consist of a series arrangement of receiving elements. In any case, the longitudinal axis of the receiver 5 runs parallel to the transmitter axis.

Durch die große Ausdehnung des Empfängers 5 in der Ebene des Strahlungsbandes wird eine hohe Nachweisempfindlichkeit des Empfängers 5 erhalten. Durch die geringe Ausdehnung des Empfängers 5 quer zur Ebene des Strahlungsbandes wird eine geringe Fremdlichtempfindlichkeit des Empfängers 5 erhalten. Due to the large extent of the receiver 5 in the plane of the radiation band, a high detection sensitivity of the receiver 5 is obtained. Due to the small extent of the receiver 5 transversely to the plane of the radiation band, a low sensitivity to ambient light of the receiver 5 is obtained.

Fig. 3 zeigt schematisch einen Längsschnitt des mit dem optischen Sensor 1 erzeugten Strahlungsbandes in einer vorgegebenen Distanz zum optischen Sensor 1. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist die Höhe des Strahlungsbandes (y- Richtung) im Wesentlichen konstant. Entsprechend der Anzahl der Sender 9 und der Dimensionierung der Zylinderlinsen 10 wird eine bestimmte Breite des Strahlungsbandes (x-Richtung) erhalten. Dabei ist das Strahlungsband von den Sendelichtstrahlen 2 der drei Sender 9 gebildet. Die von den Sendern 9 emittierten Sendelichtstrahlen 2 verlaufen dabei innerhalb unterschiedlicher Raumsegmente A, B, C, welche sich zu dem Strahlungsband des optischen Sensors 1 ergänzen. Je nach Dimensionierung der Sendeeinheit 3 variieren die Überlappungsgrade der einzelnen Raumsegmente. Die Formen der Raumsegmente sowie deren Überlappungsgrade hängen zudem von der Distanz zur Sendeeinheit 3 ab. Fig. 3 is a longitudinal section schematically showing the radiation strip produced with the optical sensor 1 in a predetermined distance to the optical sensor 1. As seen from Fig. 3, the height of the band is radiation (y direction) substantially constant. A certain width of the radiation band (x direction) is obtained in accordance with the number of transmitters 9 and the dimensions of the cylindrical lenses 10 . The radiation band is formed by the transmitted light beams 2 of the three transmitters 9 . The transmitted light beams 2 emitted by the transmitters 9 run within different space segments A, B, C, which complement the radiation band of the optical sensor 1 . Depending on the dimensions of the transmitter unit 3 , the degrees of overlap of the individual room segments vary. The shapes of the room segments and their degree of overlap also depend on the distance to the transmission unit 3 .

Da die Breite des Strahlungsbandes erheblich breiter ist als die Breite des Reflektors 8, kann dessen Position innerhalb des Strahlungsbandes quer zum optischen Sensor 1 in einem weiten Bereich variiert werden, ohne dass der Reflektor 8 aus dem Strahlungsband geführt ist. Da die Strahlungsstärke des Strahlungsbandes in einer vorgegebenen Distanz über die gesamte Breite des Strahlungsbandes im Wesentlichen konstant ist, bleibt bei der Variation der Reflektorposition auch die auf den Empfänger 5 auftreffende Empfangslichtmenge konstant. Dabei ist auch bei einer Variation der Reflektorposition die Funktionsfähigkeit der Reflexionslichtschranke gewährleistet. Since the width of the radiation band is considerably wider than the width of the reflector 8 , its position within the radiation band can be varied across a wide range transversely to the optical sensor 1 without the reflector 8 being guided out of the radiation band. Since the radiation intensity of the radiation band is essentially constant at a predetermined distance over the entire width of the radiation band, the quantity of received light impinging on the receiver 5 also remains constant when the reflector position is varied. The functionality of the retro-reflective sensor is guaranteed even with a variation of the reflector position.

Die Ansteuerung der Sender 9 der Sendeeinheit 3 über die Auswerteeinheit kann derart erfolgen, dass sämtliche Sender 9 gleichzeitig aktiviert sind. Dabei können die Sender 9 fortwährend oder im Pulsbetrieb aktiviert sein. Damit werden von den Sendelichtstrahlen 2 jeweils gleichzeitig sämtliche in Fig. 3 dargestellten Raumsegmente A, B, C ausgeleuchtet. The transmitter 9 of the transmitter unit 3 can be controlled via the evaluation unit in such a way that all transmitters 9 are activated at the same time. The transmitters 9 can be activated continuously or in pulse mode. All of the space segments A, B, C shown in FIG. 3 are thus simultaneously illuminated by the transmitted light beams 2 .

Da die Breite des Strahlungsbandes im Nahbereich vor der Sendeeinheit 3 relativ gering ist, werden Objekte im Nahbereich gegebenenfalls von dem gesamten Strahlungsband ausgeleuchtet. Insbesondere bei hellen Objekten kann dabei die auf dem Empfänger 5 auftreffende Lichtmenge der Empfangslichtstrahlen 4 größer sein als dies bei freiem Strahlengang der Fall ist, wenn ein Teil der Sendelichtstrahlen 2 vom Reflektor 8 als Empfangslichtstrahlen 4 zum Empfänger 5 zurückreflektiert wird. Dies führt zu Fehldetektionen, da in der Auswerteeinheit der Objekteingriff als freier Strahlengang interpretiert wird. Since the width of the radiation band in the near area in front of the transmission unit 3 is relatively small, objects in the near area may be illuminated by the entire radiation band. Particularly in the case of bright objects, the quantity of light of the received light rays 4 incident on the receiver 5 can be greater than is the case with a free beam path if a part of the transmitted light rays 2 is reflected back by the reflector 8 as received light rays 4 to the receiver 5 . This leads to incorrect detections, since the object intervention is interpreted as a free beam path in the evaluation unit.

Um derartige Fehldetektionen zu vermeiden werden in einer vorteilhaften Ausführungsform die einzelnen Sender 9 einzeln nacheinander aktiviert. Je nach Reflektorposition treffen typischerweise nur die Sendelichtstrahlen 2 eines Senders 9 auf den Reflektor 8, während die Sendelichtstrahlen 2 der anderen Sender 9 am Reflektor 8 vorbeigeführt werden. Die Auswertung der Empfangssignale erfolgt in der Auswerteeinheit dann derart, dass der Reflektor 8 als erkannt gilt, falls innerhalb eines Zyklus der Aktivierung der Sender 9 das Empfangssignal wenigstens bei der Aktivierung eines der Sender 9 oberhalb des Schwellwerts liegt. Da bei dieser Betriebsart die in Fig. 3 dargestellten Raumsegmente A, B, C des Strahlungsbandes einzeln nacheinander ausgeleuchtet werden, ist auch bei Objektdetektionen im Nahbereich gewährleistet, dass jeweils nur die von einem Sender 9 emittierten Sendelichtstrahlen 2 zum Empfänger 5 zurückreflektiert werden, so dass das dabei erhaltene Empfangssignal mit Sicherheit unterhalb des Schwellwertes liegt. Damit führen derartige Objektdetektionen nicht zu fehlerhaften Schaltvorgängen der Reflexionslichtschranke. In order to avoid such false detections, the individual transmitters 9 are activated individually one after the other in an advantageous embodiment. Depending on the reflector position, typically only the transmitted light beams 2 of one transmitter 9 hit the reflector 8 , while the transmitted light beams 2 of the other transmitters 9 are guided past the reflector 8 . The evaluation of the received signals then takes place in the evaluation unit in such a way that the reflector 8 is considered recognized if, within a cycle of activating the transmitters 9, the received signal is above the threshold value at least when one of the transmitters 9 is activated. Since in this operating mode the space segments A, B, C of the radiation band shown in FIG. 3 are individually illuminated one after the other, it is also ensured in the case of object detections in the close range that only the transmitted light beams 2 emitted by a transmitter 9 are reflected back to the receiver 5 , so that the received signal obtained is certainly below the threshold. Object detections of this type therefore do not lead to faulty switching operations of the reflection light barrier.

Alternativ zu der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform kann der optische Sensor 1 auch als Lichtschranke ausgebildet sein. Die Sendeeinheit 3 und der Empfänger 5 befinden sich dann in separaten Gehäusen 6, die in Abstand gegenüberliegend angeordnet sind. As an alternative to the embodiment shown in FIG. 1, the optical sensor 1 can also be designed as a light barrier. The transmitter unit 3 and the receiver 5 are then located in separate housings 6 , which are arranged at a distance from one another.

Der Aufbau der Sendeeinheit 3 entspricht dabei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 kann der Empfänger 5 von einer einzelne Photodiode gebildet sein. The structure of the transmitter unit 3 corresponds to the exemplary embodiment shown in FIG. 1. In contrast to the exemplary embodiment shown in FIG. 1, the receiver 5 can be formed by a single photodiode.

Mit der Sendeeinheit 3 wird wiederum ein scheibenförmiges Strahlungsband erzeugt, dessen Form dem Strahlungsband gemäß den Fig. 1 und 2 entspricht. Die Position des Empfängers 5 kann in Querrichtung des Strahlungsbandes relativ zum Sender 9 verändert werden, ohne dass dieser aus dem Bereich des Strahlungsbandes herausgeführt wird. Bezugszeichenliste 1 Optischer Sensor
2 Sendelichtstrahlen
3 Sendeeinheit
4 Empfangslichtstrahlen
5 Empfänger
6 Gehäuse
7 Austrittsfenster
8 Reflektor
9 Sender
10 Zylinderlinse
11 Sendeoptik
12 Empfangsoptik
A Raumsegment
B Raumsegment
C Raumsegment
The transmission unit 3 in turn generates a disk-shaped radiation band, the shape of which corresponds to the radiation band according to FIGS. 1 and 2. The position of the receiver 5 can be changed in the transverse direction of the radiation band relative to the transmitter 9 without the latter being led out of the region of the radiation band. LIST OF REFERENCE NUMERALS 1 optical sensor
2 transmitted light beams
3 transmitter unit
4 received light beams
5 recipients
6 housing
7 exit window
8 reflector
9 transmitters
10 cylindrical lens
11 transmission optics
12 receiving optics
A room segment
B room segment
C room segment

Claims

1. Optical sensor with a transmitting light-emitting transmitter unit and a receiving light-receiving receiver, characterized in that the transmitting unit ( 3 ) has an arrangement of transmitters ( 9 ) and an arrangement of anamorphic line elements, by means of which the transmitted light beams ( 2 ) form a disc-shaped radiation band are shaped.

2. Optical sensor according to claim 1, characterized in that the transmitters ( 9 ) are arranged along a transmitter axis at a distance from one another.

3. Optical sensor according to claim 2, characterized in that the transmitters ( 9 ) are formed by separate light-emitting diodes.

4. Optical sensor according to claim 2, characterized in that the transmitters ( 9 ) are formed by an LED array.

5. Optical sensor according to one of claims 1-4, characterized in that the transmitters ( 9 ) are activated at the same time.

6. Optical sensor according to one of claims 1-4, characterized in that the transmitters ( 9 ) can be periodically activated individually one after the other.

7. Optical sensor according to one of claims 2-6, characterized in that the anamorphic lens elements are formed by cylindrical lenses ( 10 ) whose longitudinal axes are perpendicular to the transmitter axis.

8. Optical sensor according to claim 7, characterized in that the cylindrical lenses ( 10 ) are arranged close to each other.

9. Optical sensor according to one of claims 7 or 8, characterized in that the cylindrical lenses ( 10 ) form a structural unit.

10. Optical sensor according to one of claims 1-9, characterized in that the transmission unit ( 3 ) is followed by a transmission optics ( 11 ).

11. Optical sensor according to one of claims 1-10, characterized in that the receiver ( 5 ) is preceded by a receiving optics ( 12 ).

12. Optical sensor according to one of claims 1-11, characterized characterized that this is designed as a light barrier.

13. Optical sensor according to claim 12, characterized in that the receiver ( 5 ) is formed by a photodiode.

14. Optical sensor according to one of claims 1-11, characterized characterized in that it is designed as a reflection light barrier.

15. Optical sensor according to claim 14, characterized in that the receiver ( 5 ) is arranged at a distance from the transmitter unit ( 3 ).

16. Optical sensor according to claim 15, characterized in that the receiver ( 5 ) has a rod-shaped, light-sensitive surface, the longitudinal axis of the receiver ( 5 ) running parallel to the transmitter axis.