DE19907546C2 - Optoelektronische Vorrichtung - Google Patents

Optoelektronische Vorrichtung

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Description

Die Erfindung betrifft eine optoelektronische Vorrichtung gemäß dem Ober­ begriff des Anspruchs 1.
Eine derartige optoelektronische Vorrichtung ist aus der DE 28 45 850 A1 be­ kannt, welche einen Sender und zwei Empfänger aufweist, welche koaxial auf der optischen Achse der vom Sender emittierten Sendelichtstrahlen angeordnet sind. Die Empfänger sind in zwei Bildebenen mit gegenüberliegenden photo­ empfindlichen Flächen angeordnet. Zwischen den Empfängern ist ein Plan­ spiegel angeordnet. Die von einem in einem ersten Abstandsbereich befindli­ chen Hindernis reflektieren Empfangslichtstrahlen werden vom Planspiegel zum ersten Empfänger reflektiert. Die von einem in einem zweiten Abstands­ bereich befindlichen Hindernis reflektierten Empfangslichtstrahlen werden am Planspiegel vorbei zum zweiten Empfänger geführt. In einer Auswerteeinheit wird aus der Differenz oder dem Quotienten der Empfangssignale der Empfän­ ger ein Maß für den Abstand eines Hindernisses abgeleitet.
Aus der DE 40 40 225 C2 ist eine nach dem Triangulationsprinzip arbeitende optoelektronische Vorrichtung mit seitlich versetzt angeordneten Sende- und Empfangsoptiken bekannt, wobei das Empfangslicht auf ein in Nah- und Fern­ element geteiltes Empfangselement fokussiert wird. Die Differenz der Emp­ fangssignale am Nah- und Fernelement wird mit einem Schwellwert verglichen wodurch ein Schaltsignal generiert wird. Dabei erfolgt dann ein Signalwechsel des Schaltsignale wenn sich das Objekt in einer Tastweite zur Vorrichtung be­ findet, so dass die Differenz der Empfangssignale am Nah- und Fernelement dem eine Schaltschwelle bildenden Schwellwert entsprechen.
Ein Nachteil dieser Vorrichtung besteht darin, dass beim seitlichen Eintauchen eines Objekts in den Überwachungsbereich, wenn gerade ein Teil des Licht­ flecks der Sendelichtstrahlen auf das Objekt und der andere Teil auf den da­ hinterliegenden Hintergrund fällt, der Leistungsschwerpunkt des Empfangs­ lichtflecks verschoben und dadurch die Tastweite erheblich verändert werden kann.
Weiterhin ist nachteilig, dass sich durch die seitlich versetzte Anordnung des Senders mit der Sendeoptik zu dem Empfangselement mit der Empfangsoptik mechanische Toleranzen auf den Tastabstand auswirken können.
Schließlich ist nachteilig, dass eine große Fläche an der Frontseite der optoe­ lektronischen Vorrichtung für die Sende- und Empfangsoptiken benötigt wird.
Aus der DE-PS 667 285 ist eine Vorrichtung zur selbsttätigen elektrischen Steuerung von Fühlern bekannt. Der Fühler besteht aus einem Bolzen, der in einer Kugel gelagert ist und einen Spiegel trägt. Dem Spiegel liegt eine opti­ sche Sensoranordnung in Abstand gegenüber. Die Sensoranordnung weist ei­ nen Sendelichtstrahlen emittierenden Sender und ein Empfangselement mit konzentrisch zum Sender angeordneten ringförmigen Empfängern auf. Je nach Stellung des Spiegels des Fühlers treffen die vom Sender emittierten Sende­ lichtstrahlen nach Reflexion am Spiegel auf unterschiedliche Empfänger. Je nachdem, welche Empfänger belichtet sind, werden unterschiedliche Steuer­ vorgänge zur Steuerung von Bewegungsvorgängen an Drehbänken, Fräsma­ schinen oder dergleichen ausgelöst.
Aus der DE 43 23 003 A1 ist eine sensorgesteuerte Abschaltung für eine Halo­ genstrahlerleuchte bekannt. Die Halogenstrahlerleuchte weist eine Halogen­ lampe auf, wobei das von dieser emittierte Licht über einen Reflektor abgelenkt wird.
Zur Funktionsüberprüfung der Halogenstrahlerleuchte ist ein Teil des von der Halogenlampe emittierten Lichts über einen Reflektorring zu einem Empfangs­ element geführt, die konzentrisch zur Halogenlampe angeordnet sind.
Aus der DE-PS 12 26 002 ist eine optoelektronische Abtastvorrichtung mit einem Sender und einem Empfänger bekannt, die konzentrisch angeordnet sind.
In der US 3 653 772 und in Pat. Abstr. of Japan, P-1041, 24. April, 1990, Vol. 14/No. 201, 2-42381 (A) sind jeweils Sensoranordnungen mit einem Sen­ der, einem Empfänger und einer Spiegelanordnung, welche konzentrisch ange­ ordnet sind, beschrieben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die möglichst unabhängig von Hintergrundeinflüssen eine sichere Objektdetektion gewährleistet.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfin­ dung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Bei der erfindungsgemäßen optoelektronischen Vorrichtung sind der Sender und das Empfangselement koaxial in der Strahlachse der Sende- und Emp­ fangslichtstrahlen liegend angeordnet. Dabei sind im Strahlengang der Emp­ fangslichtstrahlen strahlblockierende Mittel vorgesehen, so dass der im Bereich der Strahlachse verlaufende zentrale Teil der Empfangslichtstrahlen nicht auf das Empfangselement trifft.
Dadurch werden die aus großen Distanzen einfallenden Empfangslichtstrahlen ausgeblendet. Dies bedeutet, dass bei der erfindungsgemäßen optoelektroni­ schen Vorrichtung die Objektdetektion durch einen hinter dem Objekt ange­ ordneten Hintergrund nahezu unbeeinflusst ist, da die vom Hintergrund zurück­ reflektierten Empfangslichtstrahlen nicht auf das Empfangselement treffen.
Weiterhin ist vorteilhaft, dass die optischen Komponenten der Vorrichtung in der Strahlachse der Sende- und Empfangslichtstrahlen liegend koaxial aufge­ baut sind. Durch diesen kompakten Aufbau können sehr kleine Baugrößen rea­ lisiert werden. Zudem wirken sich mechanische Toleranzen des Aufbaus der optischen Komponenten nur geringfügig auf die Objektdetektion aus.
Das Empfangselement weist ein zentrales, kreisförmiges Fernelement auf, wel­ ches von einem ringförmigen Nahelement umschlossen ist. Dabei ist das Nah­ element in mehrere Segmente unterteilt, welche in Umfangsrichtung aneinan­ der anschließend angeordnet sind. Den Segmenten ist jeweils ein separater Verstärker nachgeordnet. Die Segmente und das Nahelement weisen zweckmä­ ßigerweise jeweils etwa gleich große lichtempfindliche Flächen auf. In der Auswerteeinheit wird die Differenz oder der Quotient der Empfangssignale gebildet und mit einem die Schaltschwelle der Vorrichtung bildenden Schwellwert verglichen. Ist ein Objekt in der Tastweite zur Vorrichtung ange­ ordnet, so entspricht die Differenz oder der Quotient der Empfangssignale dem Schwellwert.
Der Vorteil dieser Anordnung gegenüber einer linearen Anordnung eines Nah- und Fernelements besteht darin, dass die mit einer Änderung der Distanz des Objekts zur Vorrichtung verbundene Wanderung des Lichtflecks der Emp­ fangslichtstrahlen auf dem Empfangselement keine lineare sondern eine quad­ ratische Flächenänderung der vom Lichtfleck überdeckten lichtempfindlichen Fläche erfolgt. Dies führt zu einem plötzlichen und scharfen Übergang des Schaltzustands, da der Schwellwert sehr rasch durchschritten wird. Dadurch ist die Tastweite eines Objekts weitgehend unabhängig von dessen Objektreflekti­ vität detektierbar.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass bei einem im Nahbereich angeordneten Objekt das zurückreflektierte Empfangslicht ausschließlich auf das Nahelement trifft. Dies gilt selbst dann, wenn die Lichtmenge des auftreffenden Empfangs­ lichts sehr groß ist, so dass selbst im Fall einer Übersteuerung des Empfangs­ elements keine Signalverfälschungen auftreten.
Vorteilhaft ist auch, dass Fremdlicht aus einer räumlich begrenzten Lichtquelle, welche Störlicht am Objekt vorbei auf das Empfangselement einstrahlt, vor­ wiegend nur auf ein oder zwei benachbarte Segmente des Nahelements fallen kann und durch Vergleich mit den Signalpegeln der anderen Segmente erkannt werden kann.
Vorteilhaft ist schließlich, dass bei seitlichem Eintauchen eines Objekts in den Strahlengang oder bei strukturierten Oberflächen kein prinzipbedingter Tast­ weitenfehler entsteht.
Die Erfindung wird im nachstehenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 Erstes Ausführungsbeispiel der optoelektronischen Vorrichtung.
Fig. 2 Segmentanordnung des Empfangselements der Vorrichtung gemäß Fig. 1.
Fig. 3 Diagramm des äußeren und inneren Durchmessers des Lichtflecks der Empfangslichtstrahlen auf dem Empfangselement als Funktion der Objektdistanz.
Fig. 4 Abbildung des Lichtflecks der Empfangslichtstrahlen auf dem Empfangselement bei verschiedenen Objektdistanzen.
Fig. 5 Blockschaltbild der optoelektronischen Vorrichtung gemäß Fig. 1.
Fig. 6 Zweites Ausführungsbeispiel der optoelektronischen Vorrichtung.
Fig. 7 Drittes Ausführungsbeispiel der optoelektronischen Vorrichtung.
Fig. 8 Empfangsblendenspiegel für eine optoelektronische Vorrichtung gemäß Fig. 6.
Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 1 zur Erfassung von Objekten 10 in einem Überwachungsbereich. Die optoelektronische Vor­ richtung 1 weist einen Sendelichtstrahlen 4 emittierenden Sender 2 und ein Empfangslichtstrahlen 6 empfangendes Empfangselement 5 auf. Dem Sender 2 ist eine Sendeoptik 3 nachgeordnet, dem Empfangselement 5 eine Empfangs­ optik 7 vorgeordnet. Sämtliche dieser Komponenten sind symmetrisch zur Strahlachse der Sendelichtstrahlen 4 und der Empfangslichtstrahlen 6 koaxial angeordnet. Vom Sender 2 gelangen die Sendelichtstrahlen 4 über die Sende­ optik 3 zum Objekt 10. Die reflektierten Empfangslichtstrahlen 6 werden durch die Empfangsoptik 7 auf das Empfangselement 5 gelenkt. Dabei ist der Sender 2 mit der Sendeoptik 3 unmittelbar hinter der Empfangsoptik 7 angeordnet, so dass der Sender 2 mit der Sendeoptik 3 die im Bereich der Strahlachse laufen­ den zentralen Empfangslichtstrahlen 6 abschattet, wodurch diese nicht auf das Empfangselement 5 treffen. Der Sender 2 und die Sendeoptik 3 bilden daher strahlblockierende Mittel welche verhindern, dass im Bereich der Strahlachse verlaufende Empfangslichtstrahlen 6 auf das Empfangselement 5 treffen. Zur Verstärkung dieses Effekt ist als weiteres strahlblockierendes Mittel eine Emp­ fangsblende 8 vorgesehen. Die Empfangsblende 8 sperrt einen weiteren Teil der Empfangslichtstrahlen 6, so dass ein ringförmiger Empfangslichtfleck 9 auf dem Empfangselement 5 entsteht.
Fig. 2 zeigt den Aufbau des Empfangselements 5, dessen lichtempfindliche Fläche rotationssymmetrisch ausgebildet ist. Das Empfangselement 5 weist ein Nahelement und ein Fernelement auf. Das Fernelement ist als kreisförmiges Segment 11 ausgebildet, welches von dem ringförmigen Nahelement um­ schlossen ist. Das Nahelement ist dabei in drei identische Segmente 12, 12', 12" unterteilt.
Die einzelnen Segmente 12, 12' und 12" sind vorzugsweise auch flächengleich mit dem Segment 11 ausgebildet. Sämtliche Segmente 11, 12, 12' und, 12" sind vorzugsweise als Fotodioden ausgebildet.
Mit kürzer werdender Objektdistanz verschiebt sich der Fokuspunkt der emp­ fangsseitigen Lichtfleckabbildung hinter das Empfangselement 5 wodurch sich der Empfangslichtfleck 9 auf dem Empfangselement 5 vergrößert. Dabei neh­ men sowohl der Innen- und Außendurchmesser des Empfangslichtflecks 9 zu, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist.
Für drei typische Objektabstände a, b und c sind in Fig. 4 die zugehörigen Geometrien des Empfangslichtflecks 9 in Bezug zu dem Durchmesser des zent­ ralen Segmentes 11 dargestellt.
In Fig. 5 ist das Blockschaltbild der optoelektronischen Vorrichtung 1 gemäß Fig. 1 dargestellt. Der Sender 2 und das Empfangselement 5 sind an eine Auswerteeinheit 22 angeschlossen. Zudem ist auf einen Eingang der Auswerte­ einheit 22 ein Parametriereingang 24 geführt, welcher als serielle Schnittstelle ausgebildet ist. Über einen an die Auswerteeinheit 22 angeschlossenen Schalt­ ausgang 23 wird das das Ausgangssignal bildende Schaltsignal ausgegeben. Schließlich ist an die Auswerteeinheit 22 ein Parameterspeicher 25 angeschlos­ sen, in welchen über den Parametriereingang 24 eingelesene Parameterwerte abgespeichert werden.
Die Ausgangssignale der Segmente 11, 12, 12', 12" werden einzeln in die Auswerteeinheit 22 eingelesen. Zweckmäßigerweise ist jedem der Segmente 11, 12, 12', 12" ein separater nicht dargestellter Verstärker nachgeordnet, wo­ durch die einzelnen Ausgangssignale entkoppelt sind. Da zudem sämtliche Segmente 11, 12, 12', 12" im wesentlichen flächengleich ausgebildet sind, weisen die lichtempfindlichen Flächen dieser Segmente 11, 12, 12', 12" im wesentlichen dieselben Kapazitätswerte auf. Dadurch werden für die Segmente 11, 12, 12', 12" im wesentlichen dieselben Signalanstiegszeiten erhalten, so dass bei der Signalauswertung in der Auswerteeinheit 22 keine Signalverfäl­ schungen durch unerwünschte Überschwinger in den Ausgangssignalen der Segmente 11, 12, 12', 12" entstehen.
In der Auswerteeinheit 22 werden die Ausgangssignale der einzelnen Segmente 11, 12, 12', 12" miteinander logisch verknüpft. Diese Verknüpfung kann in einer nicht dargestellten Recheneinheit der Auswerteeinheit 22 erfolgen. In diesem Fall werden die Ausgangssignale der Segmente 11, 12, 12', 12" über einen ebenfalls nicht dargestellten Analog-Digital-Wandler in die Rechenein­ heit eingelesen. Alternativ kann zur Auswertung der Ausgangssignale der Segmente 11, 12, 12', 12" ein ebenfalls nicht dargestelltes Additions- und Subtraktionsnetzwerk vorgesehen sein, welches im einfachsten Fall von einer Subtraktionsstufe mit nachgeschaltetem Komparator gebildet ist.
In der Auswerteeinheit 22 werden zur Ermittlung des binären Schaltsignals der Vorrichtung 1 die Empfangssignale des Nah- und Fernelements miteinander in Beziehung gesetzt. Dabei bildet die Summe der Ausgangssignale der Segmente 12, 12', 12" das Empfangssignal des Nahelements, während das Ausgangssig­ nal des Segments 11 das Empfangssignal des Fernelements bildet.
In einer ersten Ausführungsform wird in der Auswerteeinheit 22 die Differenz der Empfangssignale des Nah- und Fernelements gebildet, welche mit einem die Schaltschwelle bildenden Schwellwert S1 verglichen wird. Das Objekt 10 befindet sich in der Tastweite zur Vorrichtung 1, wenn die Differenz dem Schwellwert S1 entspricht.
Alternativ wird der Quotient der Empfangssignale des Nah- und Fernelements gebildet und mit einem die Schaltschwelle bildenden Schwellwert S2 vergli­ chen. Das Objekt 10 befindet sich in der Tastweite zur Vorrichtung 1, wenn der Quotient dem Schwellwert S2 entspricht.
Befindet sich das Objekt in einer kleineren Distanz als die Tastweite zur Vor­ richtung 1, wird über den Schaltausgang 23 das Schaltsignal "ein" ausgegeben, was der Detektion eines Objekts 10 entspricht. Ansonsten wird über den Schaltausgang 23 das Schaltsignal "aus" ausgegeben.
Die Schaltschwelle sowie weitere Parameter wie die Schalthysterese und die Filterbandbreite, mit der die Empfangssignale gefiltert werden, werden über den Parametereingang 24 eingelesen.
Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der optoelektronischen Vor­ richtung 1. Der Sender 2 mit der Sendeoptik 3 ist in einer lichtundurchlässigen Hülse 18 angeordnet, welche das strahlblockierende Mittel bildet. Dabei ist die Hülse 18 in der Rückseite der Empfangsoptik 7 integriert. Die lichtempfindli­ che Fläche des hinter dem Sender 2 angeordneten Empfangselements 5 ist der Hülse 18 abgewandt. Die achsnahen, zentralen Empfangslichtstrahlen 6 werden durch die Hülse abgelenkt, so dass sie nicht auf das Empfangselement 5 treffen. Die die Empfangsoptik 7 im Randbereich durchsetzenden Empfangslichtstrah­ len 6 sind an der Hülse 18 vorbeigeführt und treffen auf einen hinter dem Emp­ fangselement 5 angeordneten Empfangsspiegel 14. Der Empfangsspiegel 14 ist rotationssymmetrisch ausgebildet und koaxial zu den übrigen optischen Kom­ ponenten in der Strahlachse der Sende- 4 und Empfangslichtstrahlen 6 ange­ ordnet. Der Durchmesser des Empfangsspiegels 14 entspricht im wesentlichen dem Durchmesser der Empfangsoptik 7. Zudem ist der Randbereich des Emp­ fangsspiegels 14 parabolförmig ausgebildet. Dadurch ist gewährleistet, dass auch die von im extremen Nahbereich angeordneten Objekten 10 zurückreflek­ tierten Empfangslichtstrahlen 6 auf das Empfangselement 5 treffen. Der Auf­ bau des Empfangselements 5 entspricht dem Empfangselement 5 gemäß Fig. 2, so dass auch die Auswertung der Empfangssignale in gleicher Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 und 2 erfolgt.
Durch den Empfangsspiegel 14 lässt sich in vorteilhafterweise die Bautiefe der optischen Komponenten gegenüber den Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 erheblich reduzieren.
In Fig. 7 ist eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 6 dar­ gestellt. Im Unterschied zur Ausführungsform gemäß Fig. 6 wird hier ein einteiliges Empfangselement 5 verwendet. Das am Ausgang des Empfangsele­ ments 5 anstehende Empfangssignal wird mit einem Schwellwert in der Aus­ werteeinheit 22 bewertet. Liegt das Empfangssignal oberhalb des Schwell­ werts, so liegt eine Objektdetektion vor und über den Schaltausgang 23 wird das Schaltsignal "ein" ausgegeben. Im anderen Fall wird das Schaltsignal "aus" ausgegeben. Anstelle des Empfangsspiegels 14 ist ein Empfangsblendenspiegel 15 mit einer Lochblende 16 vorgesehen, deren Zentrum in der Strahlachse der Sende- 4 und Empfangslichtstrahlen 6 liegt. Der äußere Teil der Empfangs­ lichtstrahlen 6 wird zum Empfangselement 5 gespiegelt und erzeugt dort das Empfangssignal. Der zentrale Anteil des Empfangslichtflecks 9 gelangt durch die Lochblende 16 und wird durch eine hinter der Lochblende 16 angeordnete Lichtfalle 17 aufgenommen, indem dieses Licht in spitzwinkligen Rillen mehr­ fach reflektiert und dabei bis auf vernachlässigbar kleine Leistungen absorbiert wird. Somit werden mittels der Lichtfalle 17, welche ebenfalls ein strahlablen­ kendes Mittel bildet, Empfangslichtstrahlen 6 von Objekten 10 im Fernbereich ausgeblendet.
Fig. 8 zeigt eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 7. In diesem Fall ist der Empfangsblendenspiegel 15' durch eine rückseitig verspie­ gelte Linse gebildet, wobei ein zentraler, kegelförmiger Zerstreuungsspiegel 19 den zentralen Anteil der Empfangslichtstrahlen 6 vom Empfangselement 5 als Empfangslichtstrahl 6' wegspiegelt um im Innenraum der Vorrichtung 1 absor­ biert zu werden.
Vor dem Empfangselement 5 ist in der rückseitig verspiegelten Linse eine halbkugelförmige Vertiefung 26 vorgesehen, damit auch Empfangslichtstrahlen 6 vom Rand des Empfangsblendenspiegels 15' zum Empfangselement 5 gelan­ gen können.
Mit Hilfe der Führung 20 wird das Empfangselement 5 exakt in der optischen Achse positioniert.
In einer weiteren Ausgestaltung kann das Empfangselement 5, bzw. der Emp­ fangsblendenspiegel 15 oder 15', zur Einstellung der Tastweite, auf der opti­ schen Achse verschoben werden.

Claims (19)

1. Optoelektronische Vorrichtung zur Erfassung von Objekten in einem Überwachungsbereich mit einem Sendelichtstrahlen emittierenden Sen­ der, einem Empfangslichtstrahlen empfangenden Empfangselement mit einem Nah- und Fernelement und einer Auswerteeinheit, in welcher aus der Differenz oder dem Quotienten der an den Ausgängen des Nah- und Fernelements anstehenden Empfangssignalen mittels einer Schalt­ schwelle ein binäres Schaltsignal erzeugt wird, wobei der Sender (2) und das Empfangselement (5) koaxial in der Strahlachse der Sende- (4) und Empfangslichtstrahlen (6) liegend angeordnet sind, dadurch gekenn­ zeichnet, dass das Empfangselement (5) ein kreisförmiges Fernelement, dessen Symmetrieachse in der Strahlachse der Sende- (4) und Empfangs­ lichtstrahlen (6) liegt, und ein ringförmiges Nahelement, welches das Fernelement umschließt, aufweist, und dass dem Empfangselement (5) im Strahlengang der Empfangslichtstrahlen (6) strahlblockierende Mittel vorgeordnet sind, so dass der im Bereich der Strahlachse verlaufende zentrale Teil der Empfangslichtstrahlen (6) nicht auf das Empfangsele­ ment (5) trifft.
2. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, dass die strahlblockierenden Mittel von dem dem Empfangselement (5) vorgeordneten Sender (2) gebildet sind, welche die im Bereich der Strahlachse laufenden zentralen Empfangslichtstrahlen (6) abschatten.
3. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die lichtempfindliche Fläche des Nahelements in mehrere Segmente (12, 12', 12") unterteilt ist, welche in Umfangsrichtung anein­ ander anschließend angeordnet sind.
4. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, dass den Segmenten (12, 12', 12") jeweils ein separater Verstärker nachgeordnet ist.
5. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, da­ durch gekennzeichnet, dass die Segmente (12, 12', 12") und das Fern­ element jeweils etwa gleich große lichtempfindliche Flächen aufweisen.
6. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3-5, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe der Ausgangssignale der Segmente (12, 12', 12") das Empfangssignal des Nahelements bildet.
7. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Recheneinheit vorgesehen ist, welche Bestandteil der Auswerteeinheit ist, in welcher die Auswertung der Empfangssignale des Nah- und Fernelements erfolgt.
8. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, dass die Auswerteeinheit (22) eine analoge Subtraktionsstufe und ei­ nen Komparator aufweist.
9. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass in die Auswerteeinheit (22) über einen Parametrier­ eingang (24) Parameterwerte, insbesondere die Schaltschwelle und Schalthysterese, einlesbar sind.
10. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass dem Sender (2) eine Sendeoptik (3) nachgeordnet ist und dem Empfangselement (5) eine Empfangsoptik (7) vorgeordnet ist, wobei die Sende- (3) und Empfangsoptik (7) jeweils koaxial zum Sender (2) und Empfangselement (5) in der Strahlachse der Sende- (4) und Empfangslichtstrahlen (6) liegend angeordnet sind.
11. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, dass der Sender (2) und die Sendeoptik (3) im Strahlengang zwi­ schen dem Empfangselement (5) und der Empfangsoptik (7) angeordnet sind, wobei an den äußeren Rand der Sendeoptik (3) eine ringförmige Empfangsblende (8) anschließt, welche im Bereich der Strahlachse lau­ fende Empfangslichtstrahlen (6) abschattet und Bestandteil der strahl­ umlenkenden Mittel ist.
12. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich­ net, dass der Sender (2) mit der Sendeoptik (3) in einer das strahlblockie­ rende Mittel bildenden Hülse (18) angeordnet ist, welche in der Emp­ fangsoptik (7) liegend angeordnet ist.
13. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich­ net, dass die lichtempfindliche Fläche des Empfangselements (5) der Empfangsoptik (7) mit der Hülse (18) abgewandt ist, und dass die Emp­ fangslichtstrahlen (6) über einen Empfangsspiegel (14) oder einen Emp­ fangsblendenspiegel (15, 15') zum Empfangselement (5) geführt sind.
14. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich­ net, dass der Durchmesser des Empfangsspiegels (14) oder des Emp­ fangsblendenspiegels (15, 15') im wesentlichen dem Durchmesser der Empfangsoptik (7) entspricht.
15. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch ge­ kennzeichnet, dass der Empfangsspiegel (14) oder der Empfangsblenden­ spiegel (15, 15') im Randbereich parabolförmig ausgebildet ist.
16. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13-15, da­ durch gekennzeichnet, dass der Empfangsblendenspiegel (15) eine zent­ rale Lochblende (16) aufweist, wobei hinter der Lochblende (16) eine konzentrische, spitzwinklige Rillen aufweisende Lichtfalle (17) angeord­ net ist.
17. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich­ net, dass die lichtempfindliche Fläche des Empfangselements (5) an eine Linse angrenzt, deren rückseitig verspiegelte Grenzfläche einen Emp­ fangsblendenspiegel (15') bildet, welcher die Empfangslichtstrahlen (6) auf das Empfangselement (5) lenkt.
18. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeich­ net, dass im Zentrum des Empfangsblendenspiegels (15') ein von einem zentralen Kegel gebildeter Zerstreuungsspiegel (19) in Richtung des Empfangselements (5) hervorsteht und die auftreffenden Empfangslicht­ strahlen (6) vom Empfangselement (5) wegspiegelt.
19. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13-18, da­ durch gekennzeichnet, dass zur Einstellung der Tastweite das Empfangs­ element (5), der Empfangsspiegel (14), oder der Empfangsblendenspiegel (15, 15') in der Strahlachse der Empfangslichtstrahlen (6) verschoben wird.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10306417A1 (de) * 2002-09-23 2004-04-15 Stefan Reich Verfahren und Vorrichtung zur optischen Abtastung
DE102005060399A1 (de) * 2005-12-16 2007-06-21 Sick Ag Optoelektronische Vorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer optoelektronischen Vorrichtung
DE102006056648A1 (de) * 2006-11-29 2008-06-05 Sick Ag Opto-elektronischer Sensor
US7400950B2 (en) 2002-09-23 2008-07-15 Stefan Reich Optical sensing system and system for stabilizing machine-controllable vehicles
US11630249B2 (en) * 2019-01-02 2023-04-18 Jason Yan Sensing device with conical reflector for making two-dimensional optical radar

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10026668A1 (de) * 2000-05-29 2001-12-06 Sick Ag Laserscanner
DE10106075C2 (de) * 2000-11-04 2002-11-21 Stefan Reich Konzentrischer Lichttaster
FI113497B (fi) * 2002-02-28 2004-04-30 Vaisala Oyj Valotutka
DE10229408B4 (de) * 2002-06-29 2006-09-07 Leuze Electronic Gmbh & Co Kg Optischer Sensor
JP4702200B2 (ja) * 2006-06-27 2011-06-15 株式会社デンソー 受光器及び当該受光器を備えたレーダ装置
DE102006049178A1 (de) * 2006-10-18 2008-04-30 Sensopart Industriesensorik Gmbh Optoelektronische Sensorvorrichtung
KR101691156B1 (ko) * 2010-12-14 2016-12-30 삼성전자주식회사 조명 광학계와 결상 광학계가 통합된 광학계 및 이를 포함하는 3차원 영상 획득 장치
DE202011102825U1 (de) * 2011-06-15 2012-09-18 Leuze Electronic Gmbh & Co. Kg Optischer Sensor
JP6011040B2 (ja) * 2012-06-07 2016-10-19 オムロン株式会社 光電センサ
AT520307B1 (de) 2017-11-27 2019-03-15 Riegl Laser Measurement Systems Gmbh Optische Vorrichtung zum Detektieren eines an einem Fernziel reflektierten Lichtstrahls

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE667285C (de) * 1932-06-26 1938-11-09 Siemens Schuckertwerke Akt Ges Vorrichtung zur selbsttaetigen elektrischen Fuehlersteuerung maschinell erzeugter Bewegungsvorgaenge
US3653772A (en) * 1969-08-19 1972-04-04 Gaf Corp Two lamp light comparison type densitometer
DE2845850A1 (de) * 1978-10-20 1980-04-24 Sick Optik Elektronik Erwin Opto-elektronischer abstandstaster
DE4040225C2 (de) * 1990-12-15 1994-01-05 Leuze Electronic Gmbh & Co Reflexions-Lichttaster
DE4323003A1 (de) * 1993-07-09 1995-01-19 Poellet Wilfried Sensorgesteuerte Abschaltung für Strahlerleuchte mit Halogenlampe

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE667285C (de) * 1932-06-26 1938-11-09 Siemens Schuckertwerke Akt Ges Vorrichtung zur selbsttaetigen elektrischen Fuehlersteuerung maschinell erzeugter Bewegungsvorgaenge
US3653772A (en) * 1969-08-19 1972-04-04 Gaf Corp Two lamp light comparison type densitometer
DE2845850A1 (de) * 1978-10-20 1980-04-24 Sick Optik Elektronik Erwin Opto-elektronischer abstandstaster
DE4040225C2 (de) * 1990-12-15 1994-01-05 Leuze Electronic Gmbh & Co Reflexions-Lichttaster
DE4323003A1 (de) * 1993-07-09 1995-01-19 Poellet Wilfried Sensorgesteuerte Abschaltung für Strahlerleuchte mit Halogenlampe

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Pat. Abstr. of Japan, P-1041, 24.April, 1990, Vol.14/No.201, 2-42381(A) *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10306417A1 (de) * 2002-09-23 2004-04-15 Stefan Reich Verfahren und Vorrichtung zur optischen Abtastung
DE10306417B4 (de) * 2002-09-23 2004-07-22 Stefan Reich Verfahren und Vorrichtung zur optischen Abtastung
US7400950B2 (en) 2002-09-23 2008-07-15 Stefan Reich Optical sensing system and system for stabilizing machine-controllable vehicles
DE102005060399A1 (de) * 2005-12-16 2007-06-21 Sick Ag Optoelektronische Vorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer optoelektronischen Vorrichtung
US7391007B2 (en) 2005-12-16 2008-06-24 Sick Ag Optoelectronic apparatus and method of operating the optoelectronic apparatus in order to detect an object
DE102006056648A1 (de) * 2006-11-29 2008-06-05 Sick Ag Opto-elektronischer Sensor
US7667185B2 (en) 2006-11-29 2010-02-23 Sick Ag Optoelectronic sensor
US11630249B2 (en) * 2019-01-02 2023-04-18 Jason Yan Sensing device with conical reflector for making two-dimensional optical radar

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DE19907546A1 (de) 1999-10-21

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