DE2508366A1

DE2508366A1 - Optische vorrichtung zur erzeugung eines lichtvorhanges

Info

Publication number: DE2508366A1
Application number: DE19752508366
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr Hartmann; Erwin Sick
Original assignee: Erwin Sick GmbH Optik Elektronik
Current assignee: Erwin Sick GmbH Optik Elektronik
Priority date: 1975-02-26
Filing date: 1975-02-26
Publication date: 1976-09-16
Also published as: JPH0120402B2; US4052120A; DE2508366C3; CH607070A5; DE2508366B2; NL179006C; NL179006B; SE413945B; FR2333260A1; GB1543327A; SE7812568L; BE837332A; SE7601718L; JPS51107845A; SE429167B; FR2333260B1; NL7514474A

Description

MANITZ. FINSTER W ALD & GRAMKO^

i-iünchen, den ^g FB. t975 S/Sv- S ;O51 · .. .

ERWIS 8IGK
OP¹DIK-ELEKiROiIIK Waldkirch

Optische Vorrichtung zur Erzeugung eines Li chi

Vorhanges

Die Erfindung betrifft- eine optische Vorrichtung zur Erzeugung eines Lichtvörhanges mit einer einen gebändelten Lichtstrahl liefernden Lichtquelle und einer den Lichtstrahl über den Vorhangbereich führenden Lichtverteilungsanordnung.

Lichtvorhänge dienen dem Unfallschutz und als Meßanordnung zum Feststellen eines Hindernisses an einer bestimmten Stelle des Vorhangbereiches. Zur Erzeugung von Lichtvorhängen sind verschiedene Vorrichtungen bekanntgeworden, welche beispielsweise mit nacheinander einschaltbaren Halbleiterdioden, Spiegelrädern, Schwingspiegel^, Hohlspiegeln, usw. arbeiten.

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DR G MAN₁TZ · DIPU-INO. M. F.NSTERWALD D I P L. - I NO. W. G R A M K O W ZENTRALKASSE BAYER. VOLKSBANKEN

β MÜNCHEN J₂ ROBERT-KOCH-STRASSE I 7 STUTTGART 50 .BAD CANNSTATT. MÖNCHEN. KONTO-NUMMER 7270

Ι!«.".»«. ^5·»«₉ PATMF SEELBEROSTR._aS/a5.TEL.«07ll.66T_a6l POSTSCHECK, MÜNCHEN 7706^.05

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Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine optische Vorrichtung der eingan3s genannten Gattung zu scharfem, welche ei:.u3.cii und robust auf gebaut ist, betriebssicher arbeitet und .je nach dem Anwendungsbereich eine mehr oder weniger •rute Me^genauigkeit zu verwirklichen gestattet. Insbesondere soll die unmittelbar am Vorhangbereich angeordnete lächtverteilungsanordnung von einfachem, lcostensparendem Aufbau sein, gleichwohl aber allen an eine derartige Vorrichtung gestellten Anforderungen gerecht werden. Mehrere Lichtquellen sollen ebenso wenig erforderlich sein wie sich über den gesamten Vorhangbereich erstreckende Hohlspiegel.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß als Lichtverteilungsanordnung ein Lichtleitstab verwendet wird, in dessen eine Stirnseite wenigstens ein Lichtstrahl unter einem Winkel zur Stabachse eintritt und welcher auf seiner vom Vorhangbereich abgewandten Oberfläche eine Anordnung be- · nachbarter Schrägspiegel aufweist, die unter einem solchen Winkel zur Stabachse geneigt sind, daß der auf sie auf.treff ende Lichtstrahl zum Vorhangbereich hin.umgelenkt wird. Die Erfin- · dung kehrt-also das .von dem bekannten Lichtleitstab her bekannte Prinzip um, wonach ein auf die insbesondere- mattierte Mantelfläche eines durchsichtigen Stabes fallender Lichtstrahl durch Streuung und Totalreflexionen zu den Stirnseiten des Stabes gelangt. Bei dieser Umkehrung besteht jedoch das Problem einer eindeutigen Zuordnung zwischen austretendem und eintretendem Licht. Dieses Problem löst die Erfindung durch die Schrägspiegelanordnung, welche dafür sorgt, daß der auf einen der Schrägspiegel auffallende Lichtstrahl nur in eine ganz bestimmte Richtung zum Vorhangbereich hin reflektiert wird.

Der Iiichtleitstab ist zweckmäßig rechteckförmig, insbesondere quadratisch, wobei die Schrägspiegelanordnung auf einer der vier Längsseiten vorgesehen ist.

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Die Schrägspiegelanordnung besteht vorzugsweise aus sägezahnartigen Ausnehmungen in der Staboberfläche oder einer darauf aufgesetzten besonderen Leiste, wobei die vom Lichtstrahl getroffenen Flanken verspiegelt sind. Die Schrägspiegel schliessen also alle unmittelbar aneinander an und -sind sämtlich identisch ausgebildet.

Damit die in den Lichtleitstab eintretenden Lichtstrahlen wenigstens einen größeren Bereich der einzelnen Schrägsniegel erfassen können, dürfen sie nicht unter einem zu flachen Winkel in den Lichtleitstab einfallen, weil sonst der vorangehende Schrägspiegel den folgenden zumindest teilweise abdeckt. Um nun den Einfallswinkel der Lichtstrahlen steiler zu gestalten, ist nach einer bevorzugten Ausführungsform an der Stirnseite des Lichtleitstabes ein Prisma angeordnet, welches parallel zur Stabachse ankommenden Lichtstrahlen die erforderliche Ablenkung zu der Schrägspiegelanordnung hin erteilt. Das Prisma kann nach einer ersten Ausführungsform gleichschenklig sein, wobei seine Basis sich gegenüber der Stirnseite des Lichtleitstabes befindet und seine von der Basis und der Stirnseite abgewandte Kante auf der Stabachse liegt. Eine weitere Ausführungsform ist so ausgebildet,- daß das Prisma rechtwinklig ist und sich seine eine Hvpothenusenflache gegenüber der Stirnseite befindet.

Obwohl das Prisma auch in einem Abstand von der Stirnseite des Lichtleitstabes angeordnet sein kann, ist es vorzugsweise unmittelbar auf die Stirnseite des Stabes aufgesetzt.

Die Schrägspiegel sind zweckmäßig unter einem solchen Winkel zur Stabachse angeordnet,'daß das Licht senkrecht zur Stabachse aus dem Lichtleitstab austritt. Hierdurch entsteht eine übersichtliche und geometrisch definierte Anordnung, weil die Lichtstrahlen sich senkrecht zur Stabachse erstrecken.

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Zir:e bes:::c:er: zwe :·".·:::>: ß ige prsl-itische Verwirklichung des Lr:'ir-iui'.gfrecv-n"r:ens keimzeichnet sich dadurch, daß in den 6t-:l> nur ein Lichtstrahl eintritt, welcher durch eine periodische ^trr-hipblenKsnordnung wie ein Spiegelrad oder einen Dreh- oder Schwingspiegel periodisch über die Stirnseite des Lichtleitstabes senkrecht zur Stabnchse zu einer Abtastbewegung veranlaßt wird. Auf diese Weise streicht der in den Lichtleitstab eindringende Lichtstrahl nacheinander über die hintereinander angeordneten Schrögspiegel, so daß am Ausgang des Lichtleitstabes ein im wesentlichen in Richtung der Stabachse eine Abtastbewegung durchführender Lichtstrahl austritt. Durch Totalreflexionen an der der Schrägspiegelanordnung gegenüberliegenden Stabfläche können auch noch nicht direkt vom Eintrittslichtstrahl getroffene Bereiche der Schrägspiegelanordnung für den Abtastvorgang ausgenutzt werden.

Der Einfallswinkel des Lichtstrahles zur Stabachse soll so gewählt werden, daß möglichst kleine Totzonen an den Schrägspiegeln vorliegen, andererseits aber neben den Schrägspiegeln von innen auf die Staboberfläche treffende Lichtstrahlen totalreflektiert werden. Die Abtasthöhe -ist zweckmäßig gleich der Höhe der· Stirnseite -des Stabes, so daß nicht nur eine möglichst große Längserstreckung des Lichtleitstabes für das Abtasten ausgenutzt wird, sondern auch die Abtastbereiche des direkt einfallenden Lichtstrahles und der totalreflektierten Lichtstrahlen im Innern des Lichtleitstabes mit ihren Abtastbereichen unmittelbar aneinanderstoßen. Auf diese Weise wird ein lückenloser Lichtvorhang erzeugt.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, daß der Strahl nur einen geringen Teil der Breite des Lichtleitstabes einnimmt und nach jeder Abtastung in Höhenrichtung um im wesentlichen seine Breite seitlich vers&zt wird. Aufgrund dieser' Art der Lichtführung können die Heßgenauigkeit und das Auflösungsvermögen des Lichtvorhanges weiter erhöht werden.

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Die zusätzliche seitliche Ablenkung kann beispielsweise durch zunehmend zur Achse geneigte 1'lMchen eines Spiegel rades bewirkt sein. Ein derartiges Spiegeli'id ist gis Weillersches Spiegelrad bekannt (Schröter, Zerlegungsmethoden des l-'ernsehens).

Im Zusammenhang mit der vorstehend definierten Ausführungsform ist es besonders zweckmäßig, wenn die Schregspiegelsnordnung in mehrere hintereinanderliegende schmale Bereiche unterteilt ist. Dabei sollen jeder schmale Bereich im wesentlichen die Breitenausdehnung des Lichtstrahles haben und aufeinanderfolgende Bereiche um ihre Breite seitlich gegeneinander versetzt sein. Hierdurch wird gewährleistet, daß ■·.<..' jeder durch seitliche Versetzung des Eingangslichtstrahles ':'-^: · V erzeugte Teilstrahl'entweder direkt oder durch Totalreflexion • . auf eine der erfindungsgemäß ausgebildeten Schrägspiegelan- ■- '■-Ordnungen"fällt. i)a andererseits durch die Stellung des Spiegelrades 'z.B. mittels einer Auswerteelektronik·festgestellt werden kann, welcher Teilstrahl gerade in den Lichtleitstab eintritt, kann zwischen dem Ausgangssignal des LichtVorhanges und den zu einem bestimmten Zeitpunkt abgetasteten Schrägspiegelanordnungen eine exakte Beziehung -hergestellt werden.

Zweckmäßigerweise entspricht die Längenausdehnung jedes Bereiches dem Längenabtastbereich des in den Stab eingetretenen bzw. der durch Totalreflexion an der Staboberfläche gebildeten "- Lichtstrahlen.' ·":'·. .. ■ - ,.-.::"., '.„■,. S--:■■-..-■ -W^-'. ,''. -^'Ü^ ■-

An der dem Lichteintritt entgegengesetzten Stirnseite des Sende^x'""■■■ lichtleitstabes ist vorteilhafterweise eine photoelektrische Empfangs anordnung sur Bildung eines Bezugssignals vorgesehen.

Eine besonders vorteilhafte Möglichkeit für die Bildung eines Empfangssignals besteht darin, daß auf der vom Lichtleitstab abgewandten Seite des Vorhangbereiches parallel zu diesem ein ' Empfsngslichtleitstab mit einem Photoempfänger an wenigstens einer Stirnseite vorgesehen ist.

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Zi- ο weitere ne-sorlers iievorzugte lusführungsform kennzeichnen sich dadurch, da-J der von der Lichtquelle stammende Lichtstrahl durch ein Zylinderlinsenraster senkrecht zur A.btastricfrtunp; in mehrere Teilstrahlen zerlegt ist. Bei dieser Ausfuirun^sfor^ erfolgt also die seitliche Versetzung der leilstrahlen nicht nacheinander durch ein entsprechend ausgebildetes Spiegelrad, sondern gleichzeitig. Es kann hier also beispielsweise auch ein Dreh- oder Schwingspiegel für die riöhenabtastuiLg verwendet werden.

Die Eigenschaften eines Zylinderlinsenrasters sind unter dem Stichwort "Linsenrasterfilm" in dem Lexikon "A.BG der Optik" beschrieben. Ein Zylinderlinsenraster kann man sich als Parallelanordnung zahlreicher kleiner Zylinderlinsen vorstellen, von denen jede beispielsweise eine Breite von 1/25 w® hat.

V/i 11 man eine genaue Zuordnung zwischen den am Ausgang des Lichtvorhanges empfangenen elektrischen Signalen und den einzelnen Teilstrahlen erhalten, so wird nach einer weiteren Ausführungsform durch eine seitlich periodisch verschiebbare Blendenanordnung zu einer Zeit nur einer der 'Teilstrahlen zum Lichtleitstab durchgelassen. Um eine einfache Synchronisation zu erzielen, arbeitet in der Blendenanordnung eine weitere Öff nung mit einer Lichtschranke zusammen. Die Lichtschranke gibt beispielsweise den Zeitpunkt an, zu dem die Blendenanordnung ihre Abtastbewegung über die einzelnen Teilstrahlen beginnt. In einer geeigneten Auswertelektronik kann dann die erforderliche Zuordnung verwirklicht werden.

Eine weitere besonders vorteilhafte Ausführungsform kennzeichnet sich 4durch, daß der Lichtstrahl der Lichtquelle durch ein Zylinderlinsenraster in Höhenrichtung in soviele Teilstrahlen zerlegt wird, daß an der Stirnseite des Stabes übereinanderliegende Lichtstrahlen auf nacheinanderfolgende Schrägspiegel

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im Innern des Lichtleitstabes fallen.

Bei dieser Ausführungsform wird plso vorteilhafterweise auf jede Art von bewegten Teilen verzichtet, denn ans Linsenraster stellt ein station? angeordnetes optisches . Element dar. Allerdings treten bei dieser Ausführung sämtliche Austrittsstrahlen in einem durch die Schragspiege.-anordnung definierten Abstand gleichzeitig eus dem Lichtleitstab aus.

Um nun hier eine Entkopplung zu erzielen, kann nach einer weiteren Ausführungsform vorgesehen sein, daß durch eine seitlich periodisch verschiebbare Blendenanordnung zu einer Zeit nur einer der Teilstrahlen zum Lichtleitstab durchgelassen wird. Auch hier soll in der Blendenanordnung eine weitere öffnung mit einer Lichtschranke zusammenarbeiten, so daß in einer Auswerteelektronik eine exakte Zuordnung zwischen den Ausgangssignalen des Lichtvorhanges und einem bestimmten Teilstrahl möglich ist.

•Eine weitere Möglichkeit der Entkopplung der einzelnen Austrittsstrahlen, die auch mit der Blendenenordnung nach dem vorigen Absatz kombiniert werden kann, ist dadurch gegeben, daß die Teil strahlen in eine Schwingbewegung mit einer derartigen Amplitude versetzt sind, daß die Teilstrahlen innerhalb des ihnen zugeordneten Schrägspiegels hin- und herschwingen. Sofern die verschiebbare Blendenanordnung nicht verwendet wird, kann auf der Lichtaustrittsseite des Lichtleitstabes eine mit den Schrägspiegeln ausgerichtete öffnungen aufweisende Noniusblende angeordnet sein. Durch die z.B. von einem Schwingspiegel ausgelöste Schwingbewegung tritt somit jeweils zu einer Zeit nur ein Ausgangslichtstrahl durch die/zugeordnete öffnung der Noniusblende.

Die vom Photoempfänger am Ausgang des Lichtvorhanges empfangenen Signale werden dabei also in der Auswerteelektronik nach Teilstrahlen getrennt verarbeitet und untersucht.

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er.i ri.-i: die Au^i"'':ir\in>_:Gf ore: mit .der Iioniusblende ·■·· _; ^uiic ze ε rL'umlicI.en Abstandes der einzelnen Austri^tsrrr^hlen für einen Ünf elischutz-Licht". orhang eigr.er, koinr/fc die Ausführunr;sf orm nit den innerhalb Jedes Schr-"gspiegeis hin- und herschwingenden, durch die Teil-Strahlen erzeugten Lichtpunkten insbesondere für einen messenden Lichtvorhang in Präge, weil in der Auswerteelektronik durch geeignete Synchronisation der Blendenanordnung mit dem Schwingspiegel oder der sonstigen Schwinganordnung zu jedem Zeitpunkt der Ort des einzelnen hin- und herschwingenden Austrittsstrahles genau bestimmt werden kann. Die frequenz des Schwingspiegels ist wesentlich größer als die der Blendenanordnung, welche vorzugsweise auch schrittweise von Bündel zu Bündel vorgerückt werden kann.

Die periodisch verschiebbare Blendenanordnung kann beispielsweise auch durch eine gegenüber dem Sendelichtleitstab befindliche Photozellenanordnung ersetzt werden, welche soviel Photozellen umfaßt, daß jedem Schrägspiegel eine Zelle zugeordnet ist. Werden die einzelnen Photozellen zyklisch nacheinander abgefragt, so kann auf elektronischem Wege der gleiche Entkopplungseffekt wie. mittels der periodisch verschiebbaren Blendenanordnung erzielt werden.

Bevorzugt ist auch der Empfangslichtieitstab mit einer Schrägspie gel anordnung versehen. Dies hat den Vorteil, daß das auf den Empf angslichtleitstab auftreffende Licht weitaus besser ausgenutzt wird, weil es ohne wesentliche Verluste zum Photoempfänger gelangt.

Die Schrägspiegel sind dabei zweckmäßig unter einem solchen Winkel zur Stabachse angeordnet, daß senkrecht zur Stabachse

auftreffende Lichtstrahlen unter einem unterhalb des Totalreflexionsgrenzwinkels liegenden Winkel zur Stabachse reflektiert werden. Diese Anordnung der Schragspiegel ist auch beim Sendelichtleitstab als bevorzugt angegeben worden. Hierdurch werden die Lichtverluste auf einem Minimum gehalten.

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In Gegensct= zu dem Sendeli-;htleit£t^rI, der 2weck£"ß-4· rechteckig; ausgebildet ist, sieht eine bevorzugte Auiiühi-uiigsiOria vor, daß der Empfangslichtleitstab rund ist und die Schovigspiegelanordnung in eine parallel zur Achse verlaufende schmale Mnntelzone des Stabes oder eine daraul angeordnete schmale Leiste eingearbeitet ist. Die runde Ausführung; eignet sich deswegen besonders, weil auf diese Weise das auf den Mantel auftreibende Licht zu der schmalen Mantelzone bzw. der Leiste hin gebrochen wird. Die Mantelzone bzw. die Leiste ist dabei zweckmäßig so breit, daß sämtliches auf die gegenüberliegende Seite treffende und zur Stabachse hin gebrochene Licht auf die Hantelzone bzw. die Leiste trifft. Es ist also zu berücksichtigen, daß ein zylindrischer Empfangslichtleitstab keine ideale Abbildungslinse ist, sondern daß die gebrochenen Strahlen auf einen gewissen, allerdings schiaalen Breitenbereich suftreffen.

liach einer weiteren -Ausführungsform ist der Photoempfanger an demjenigen Ende des Empfangslichtleitstabes angeordnet, des von der Stirnseite abgewandt ist, die der Lichteintritt^Stirnseite des Sendelichtleitstabes entspricht.· Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß im Sendelichtleitstab durch die Totalreflexionen bedingte, nicht zu vermeidende Absorptionsverluste --αϊ oma ti sch ausgeglichen werden. Diejenigen Lichtstrahlen, die nänlich im Sendelichtleitstab nur einen geringen V/eg zurücklegen, bevor sie austreten, müssen n^:imlich im Empfangslichtleitstob einen größeren Weg hinter sich bringen, bevor sie am Photoempfänger ankommen. Umgekehrt werden am Ende des Sendelichtleitstabes austretende Lichtstrahlen in unmittelbarer liähe des Photoenpfängers in den Empfangslichtleitstab eintreten, so dsß dort nur noch sehr geringe Lichtverluste auftreten. Insgesamt werden also sämtliche zum Photoempfanger gelangende Lichtstrahlen in etwa im gleichen Maße geschwächt sein.

Eine weitere Ausführungsform kennzeichnet sich dadurch, daß parallel zum Sendelichtleitstab eine Zylinderlinse angeordnet ist, deren Brennlinie im Bereich des Empfangslichtleitstf.bes liegt. 609838/0334

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j^eze Au s ι üh rung ε form ist deswegen besonders vorteilhaft, wei_ hierdurch die aus verschiedenen Bereichen des Sendelichtleitstabes austretenden Lichtbündel sämtlich auf die cberfleiche des Empfangslichtleitstabes konzentriert v/erden.

3evorzugt "ist dabei an der Zylinderlinse ein Streuelement, insbesondere ein Zylinderlinsenraster mit parallel zur Zylinderlinse verlaufenden Achsen angeordnet, mittels dessen die Zylinderlinse am Ort des Empfangslichtlextstabes eine den Stab nach beiden Seiten überragende Brennlinienanordnung entwirft. Bei dieser Ausführungsform wurden sich seitliche Helativverschiebungen zwischen Sende- und Empfangsanordnung nicht nachteilig auswirken, weil durch die seitliche Uberstrahlung des Empfangslichtleitstabes stets gleiche Lichtmengen in letzteren einfallen wurden. Hierdurch wäre eine einfache Justierung gegeben, und die Anordnung könnte auch an mit erheblichen Erschütterungen arbeitenden Maschinen angebracht werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform ist so ausgebildet, daß ein oder zwei Empfangslichtleitstäbe. auf der gleichen Seite des Vorhangbereiches wie der Sendelichtleitstab parallel zu und neben diesem angeordnet sind und auf der anderen Seite des Vorhangbereiches sich ein länglicher retroreflektierender Bereich, insbesondere ein Tripelreflektor befindet, welcher einen zur Ausleuchtung des bzw. der Empfangslichtleitstäbe ausreichenden Streubereich aufweist. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß Sende- und Empfangsteil auf einer bestimmten Seite des Vorhangbereiches angeordnet und somit beispielsweise in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht werden können. Auf der anderen Seite des Vorhangbereiches befindet sich dann ledig-1-ich der Reflektor, welcher keinerlei elektrische Anschlüsse otte eee aufweisen muß. Es darf allerdings kein im strengen Sinne retroreflektierendes Material verwendet werden, da eine gewisse Ablenkung der rückkehrenden Strahlen eriorderiich ist. Ein derartiger Streubereich ist bei üblicher-

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weir.e vorkommende*. Meßs.trecken jedoch bei normalem retrorei'l ektierenden Material stets gegeben, wobei zu berücksichtigen i.^ct, d^r;ß die Ausdehnung der Meßctrecken bzw. des Vorhonpbereiches

Breite im allgemeinen wesentlich größer -ils die/der Lichtleitstäbe ist. Werden Tripelspiegel verwendet, so sind diese zweckmäßig in der Weise geschliffen, daß der Hauptteil des retroreflektierten Lichtes in den bzw. die Empfangslichtleitstäbe fällt.

Schließlich sieht eine zweckmäßige Ausführungsform vor, d£ die Schrägspiegelanordnung aus wenigstens zwei parallel zueinander verlaufende und in Stablängsrichtung um wenigstens die Totzonenausdehnung gegeneinander versetzte Teil-Schrägspiegelanordnungen aufweist. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß, wenn ein Teil des Lichtstrahles auf eine Totzone fällt, daneben ein aktiv reflektierender Spiegelbereich vorliegt. Die in vielen fällen nicht störenden Totzonenbereiche können somit nach Wunsch auch vollkommen eliminiert werden.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Pig. 2 eine Draufsicht des Gegenstandes der Pig. 1,

Pig. 3 eine vergrößerte Teilansicht des in Pig. 1 dargestellten Gegenstandes zur Veranschaulichung des Lichtstrahlenverlaufes im Lichtleitstab,

Pig. 4 eine zu Pig. 3 analoge Ansicht einer weiteren Ausführungsform,

Fig. 5 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Pig. 6 eine Draufsicht des Gegenstandes der Pig. 5, Pig. 7 eine Ansicht nach Linie VII-VII in Pig. 5»

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. ir. i? eine Seitenansicht einer weiteren Ausführun^cforia der eri'indun3SQem^:ißen Vorrichtung,

_xHi_L:.5s eine vergrößerte Teilansicht von Fig. 8,

j'ig. 9 eine weitere Ausführungsfprm in Seitenansicht,

Fig.10 eine vergrößerte Seitenansicht eines bei der erfin-"dungsgemäßen Vorrichtung verwendeten Lichtleitstabes mit den daran angrenzenden Bauelementen zur Veranschaulichung der Bildung eines Referenzsignals,

xig. 11 eine schemr.tische Draufsicht auf einen erfindungsgemäß ausgebildeten Lichtvorhang zur Veranschaulichung einer besonders vorteilhaften Ausbildung des Empfangslichtleitstabes,

Fig. 12 eine Ansicht der Ausfiihrungsf orm nach Fig. 11 in Richtung der- Stabachsen, wobei jedoch noch zusätzlich eine ■ Sammellinse vorgesehen ist,

Fig.15 eine Stirnarsicht analog Fig. 12, jedoch mit einer weiteren optischen Variante,

Fig.14- eine Draufsicht einer weiteren Aurführungsform des erfindungsgemäß en Lichtvorhanges mit Anordnung samtlicher Lichtleitstäbe auf einer Seite,

Fig.15 eine Ansicht des Lichtvorhanges nach Fig. 14 in Richtung der Stabachsen, und

Fig.16 eine schematische Draufsicht auf einen Ausschnitt einer besonders bevorzugten Schrägspiegelanordnung für die Vorrichtung gemäß der Erfindung.

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Nach Pig. 1 schickt eine vorzugsweise durch einen Laser gebildete Lichtquelle 11 einen schmalen gebündelten Lichtstrahl 32 auf ein sich in Pfeilrichtung drehendes Spiegelrad 25» dessen vom Lichtstrahl getroffene Oberfläche sich in Brennpunkt eines Objektivs 37 befindet. Der Durchmesser des Objektivs ist so gro3, daß sämtliche vom Spiegelrad 25 abgelenkten Lichtstrahlen ins Objektiv eintreten und parallel zueinander ^- v/ieder austreten können. Von den abgelenkten Lichtstrahlen sind hinter dem Objektiv beispielsweise drei Strahlen a,c-,,i v/iedergegeben, welche in ein in der dargestellten V/eise angeordnetes gleichschenkliges Prisma 20 eintreten, von dem sie als Lichtstrahlen 14 in das Innere eines Lichtleitstabes 12 weitergeleitet werden, dessen Einzelheiten besonders gut in Fig. 3 zu erkennen sind. Der Lichtleitstab 12 hat rechtecki-

. gen Ouerschnitt und weist an seiner von Torhangbereich 16 abgewandten Oberfläche, eine Schrägspiegolanordnung Λ7 auf, die einzelne Schrägspiegel 13 umfaßt· Hach Fig. 2 sind in Längs-

. richtung hintereinander seitlich versetzt mehrere schmale

Schrägspiegelanordnungen 17a, 17b und 17c vorgesehen, welche r \ 'entweder unmittelbar in die Oberfläche des Lichtleitstabes eingearbeitet sind oder nach Fig. 3 sich an einer besonderen Leiste 19 befinden, die optisch dicht auf den Lichtleitetab aufgebracht ist.

Die einzelnen Spiegelflächen des Spiegelrades 25 sind relativ zur Drehachse J>B unterschiedlich gekippt, und zwar derart, daß

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gemäß I'ig. 2

.:is einzelnen Spiegelflächen/nacheinander die nebeneinancl erliegenden Lichtstrahlen a', b', c',d'_; bilden. Die Zahl der erzeu~- •jer., seitlich versetzten Lichtstrahlen hängt von der Zahl der 3oie^elflachen des Spiegelrades 25 ab.

Aus den ffi?;. 1 und 2 ergibt sich also, daß der Lichtstrahl j>2 nicht nur die Stirnseite 13 des Lichtleitstabes 12 periodisch in Höhenrichtvng abtastet, sondern von Abtastung zu Abtastung auch noch seitlich gemäß 5¹Ig. 2 versetzt wird.

gemäß Pig.3

Durch die Höhenabtastung gelangen die Eintritts strahl en 21/in der Reihenfolge a,b,c,d,e,f in das Prisma 20, dessen Kante 2p von der Stirnseite 13 abgewandt ist und dessen Basis der betreffenden Stirnseite 13 gegenüberliegt. Durch die aus Fig.3 ersichtlichen Brechungsverhältnisse tritt der Lichtstrahl a an der dargestellten Stelle aus dem Lichtleitstab 12 aus und führt eine Abtastbewegung in Richtung des Pfeiles f nach links durch. Er geht schließlich in den Strahl b bzw. c über. Nach Erreichen der Stelle des Austrittsüchts.trahles c erfolgt ein Sprung zum Austrittslichtstrahl d, welcher dann die Abtastung in Fig. 3 nach rechts fortsetzt.

Fig. 4· zeigt statt des gleichschenkligen Prismas 20 nach Fig.3 ein rechtwinkliges Prisma 20', welches in der aus Fig. M- ersichtlichen Weise anzuordnen ist. Hierdurch wird erreicht, daß eine stetige Abtastung des Vorhangbereiches 16 in einer Richtung von a über b nach c erfolgt. Aufgrund der dargestellten Totalreflexionen erfolgen weitere Abtastungen von a" über b" nach C^- usw..

Die Entkopplung der an sich gleichzeitig erfolgenden Abtastungen von a nach f in Fig. 3 bzw. von a nach c in Fig. 4- geschieht durch die oben beschriebene seitliche Versetzung des Abtastlichtstrahls gemäß Fig. 2. Danach ist der Lichtstrahl 21 wesentlich schmaler als der Lichtleitstab 12 ausgebildet, so daß er

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nach Fig. 2 ζ."¹⁷., fünfmal seitlich versetzt werden kann, bevor er das Ende des Stabes erreicht. Mit den einzelnen Teilstrahlen a' bis e' sind nun die einzelnen schmalen Schrrigspiegelanordnungen 17a, 17b und 17c ausgerichtet, wobei jede Schrägspiegelanordnung einen der Abtastbereiche a bis c bzw.. a" bis c" nach Pig. 4- zugeordnet ist. Jede Schrägspiegelanordnung empfängt also entweder den gesamten Abtastbereich des direkt einfallenden Lichtstrahles 14- oder den gesamten Abtastbereich irgendeines der ein-, zwei-, dreimal, usw. totalreflektierten Lichtstrahlen.

*· Da durch einen am Spiegelrad 25 drehfest angeordneten Winkelcodierer die Stellung des Spiegelrades jederzeit elektronisch genau festgestellt werden kann, ermöglicht die Anordnung nach den Fig. 1 und 2 eine exakte Zuordnung der Ausgangssignale des Lichtvorhanges zu dem in einem bestimmten Zeitpunkt in den Vorhangbereich 16 ausgesandten Austrittsstrahl.

Die Empfangsanordnung ist nach Fig. 1 durch einen Empfangs-• lichtleitstab 29 gebildet, der sich parallel zum Sendelichtleitstab. 12 am anderen Ende des Vorhangbereiches 16 erstreckt und an dessen einer Stirnseite ein vorzugsweise als Photovervielfacher ausgebildeter Photoempfänger 30 vorgesehen ist, der ein dem auf den Lichtleitstab 29 auftreffenden Licht ζ \ proportionales elektrisches Signal für die Auswerteelektronik erzeugt.

Wesentlich ist, daß durch die an denStirnseiten 13 des Lichtleitstabes 12 angeordneten Prismen 20, 20* den parallel zur Stabachse 15 eintreffenden Lichtstrahlen 21 eine solche Neigung zur Stabachse 15 erteilen, daß die einzelnen Schrägspie- -gel 18 der Schrägspiegelanordnung 17 zufriedenstellend ausgeleuchtet werden.

Nach den Fig. 1 bis 4- sind die Schrägspiegel 18 derartig zur Stabachse 15 geneigt, daß die Ausgangslichtstrahlen a bis f

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senkrecht zur Stabachse austreten.

;^;.ei der Ausführungsform nach Fig. 4· liegt die eine Eypothenusenflache 24 des rechtwinkligen Prismas 20' der Stirnfläche 15 Oarallel gegenüber.

Schließlich ist noch darauf hinzuweisen, daß in allen Ausführungsformen die Lichtleitstäbe rechts abgebrochen dargestellt sind. Sie sind entsprechend nach rechts fortgesetzt zu denken.

Die Ausführungsform nach den Fig. 5 "bis 7 unterscheidet sich von der vorangehend beschriebenen Ausführung dadurch, daß anstelle des Spiegelrades 25 ein hin- und hergehender Schwingspiegel 26 vorgesehen ist, der im Brennpunkt des Objektivs liegt und den aus Fig. 5 ersichtlichen Schwenkbereich hat.

Die bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 durch eine spezielle Ausbildung des Spiegelrades 25 hervorgerufene seitliche Versetzung des Abtastlichtstrahls 21 wird bei der.Aus-. führungsform nach den Fig. 5 und 6 durch-ein in Fig. 7 in. Draufsicht wiedergegebenes Zylinderlinsenraster/erzielt. Die Zylinderlinsen des Rasters 51 erstrecken sich bei der Darstellung nach Fig. 5 parallel und bei der Darstellung nach Fig. 6 senkreiit zur Zeichenebene. Der Verlauf der Zylinderlinsen ist in Fig. 7 schematisch gezeigt.

Da die durch das Zylinderlinsenraster 51 gebildeten Teilstrahlen a', b', c', d' und e' gleichzeitig und nicht wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1 nacheinander erscheinen, ist zur Entkopplung der einzelnen Teilstrahlen bei der Ausführungsform nach den Fig. 5 und 6 eine in Fig. 6 schematisch dargestellte Blendenanordnung 55 vorgesehen, welche in Richtung des Doppelpfeiles über die gesamte Strahlbreite periodisch hin- und herverschiebbar ist, so daß zu einem Zeitpunkt immer nur einer der Teilstrahlen a' bis e' in das Prisma 20 einfallen kann. Um ein Bezugssignal für die Bewegung der hin- und hergehenden Bleriden-

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anordnung 33 zu schaffen, ist in der Blende eine weicere Öffnung 34- angebracht, welche mit einer Lichtschranke 3? zusammenarbeitet.

Die Breite der Schrägspiegelanordnungen 17a, b, .p.," ... ist wieder gleich der Breite der einzelnen 'Teilstrahlen a' bis e¹. Ansonsten ist die Anordnung analog zu der nach Fig. 2.

Sofern es nur darum geht, überhaupt einen in den Lichtvorgang 16 eindringenden Gegenstand me^technisch zu erfassen, braucht die Blendenanordnung 53 nicht vorgesehen zu werden. Für den r Unfallschutz wäre eine derartige Vorrichtung bereits ausreichend. Soll jedoch bei Feststellung eines Hindernisses durch die an den Photoeinpfanger 30 angeschlossene Auswerteelektronik auch noch festgestellt werden, an welcher Stelle sich ein erfaßtes Hindernis befindet, so muß in der Auswerteelektronik durch Feistellung der Stellung des Schwingspiegels 25 und des gerade von der Blendenanordnung 32 durchgelassenen 'Teilstrahles' auch noch ermittelt werden, an welcher Stelle des Vorhangbereiclies 16 sich der Abtaststrahl gerade befindet. - -

den ■ und-8a- ' ·

In/Fig. 3/ist eine grundsätzlich anders als die vorangehenden Ausführungsformen arbeitende Verwirklichung des Erfindungsgedankens wiedergegeben. Das Linsenraster 31 ist hier gegenüber der Anordnung des Linsenrasters bei der Ausführungsform nach den Fig. 5 bis 7 uia 90° um die optische Achse verdreht. Das Objektiv 37 macht die über einen Schwingspiegel 26' reflektierten 'Teilstrahlen des Linsenrasters 31 wieder parallel, so daß sie in der dargestellten Weise als Teilstrahlen f bis η in das an der Stirnseite 13 des Lichtleitstabes 12 angeordnete 'Teilprisma 20 parallel einfallen. Die Anordnung des Linsenfasters 31 ist nun so getroffen, daß jeder der Teilstrahlen f bis η exakt auf einen Schrägspiegel 18 der Schrägspiegelanordnung 17 fällt. Durch seitliche Versetzung und Hintereinanderanordnung mehrerer Schrägspie.gelanordnungen 17a, b, c ...

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-:er.::Vi den Ii¹IS- 2 und 6 können auch noch totalreflektierte enteile der eintretenden Lichtstrahlen auf weitere Schrägsoieprel innerhalb des Lichtleitstabes 12 gelenkt werden.

Aufsrund der Anordnung nach Fig. 8 würden normalerweise sämtliche'Austrittsstrahlen des Lichtleitstabes gleichseitig erscheinen. Sie weisen auch einen gewissen Abstand voneinander auf, der durch die Rasterkonstante des Spiegelrasters gegeben ist. Für einen Unfallschutz-Lichtvorhang würde eine derartige Anordnung bereits ausreichend sein. Sie zeichnet sich durch den Verzicht auf jede Art von beweglichen Teilen aus.

In Fig. 8 ist jedoch eine feiner differenzierende Anordnung dargestellt, bei der auf der Austrittsseite des Lichtleitstabes 12 eine Noniusblende 36 angebracht ist, welche gegenüber jedem der Schrägspiegel 10 eine Durchlaßöffnung aufweist. Die Durchlaßöffnungen sind jedoch nach der Art eines Nonius in der dargestellten Weise gegeneinander versetzt. Wird· nun noch der Drehspiegel 26' derart in Richtung des Doppelpfeiles in Schwingung versetzt, daß die einzelnen Lichtt>unkte auf den

gemäß Fig.8a J

Schrägspiegeln 18/eine Schwingbewegung/innerhalb jedes einzelnen zugeordneten.Schrägspiegels ausführen, so tritt ersichtlich zu einer Zeit_nnur aus jeweils einer der Öffnungen der nach fig.8

Noniusblende/ein Lichtstrahl aus. Durch elektronische Ermittlung der momentanen Stellung dss Schwingspiegels 26' läßt sich so wieder eine eindeutige Zuordnung zwischen dem mit dem Empfänger 30 gemessenen Ausgangssignal des Lichtvorhanges und dem momentanen Ort des Austrittslichtstrahles ermitteln. Der Abtaststrahl schreitet allerdings entsprechend dem Abstand der Öffnungen der Nonieblende 36 sprunghaft weiter..

Während sich die Ausführungsform nach Fig. 8 besonders bei Unfallschutz-Lichtvorhängen eignet, ist die nun beschriebene Ausführungsform nach Fig. 9 besonders für einen messenden

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-IQ-

Lichtvorhang geeignet. Die Anordnung des Linsenrasters 31 j des Schwingspiegels 26', des Objektivs 37, des Prismas 20 und des Lichtleitstabes 12 ist analog zu der Ausführun^sform nach Fig. 8. Der einfacheren Darstellung halber sind in Fig. 9 nur drei vom Linienraster 31 erzeugte Teilstrahlen ο, ρ und q wiedergegeben. Der Schwingspiegel 26' bedingt wieder ein periodisches Hin- und Herschwingen der auf den Schrägst>ies:eln 13 .erzBjinrten Lichttmnkte innerhalb

^ΰ " lnTig'.öa durch "den Buchstaben y rmgeaeu-

des ihn en., zugeordneten Schrägst>iegels. Diese/Schwingbewe- tete m j?xgro ° -

gung ist/durch. Darstellung der einzelnen Strahlen mittels dreier Striche veranschaulicht. Wird nun noch durch eine , in Richtung des Doppelpfeiles periodisch hin- und herverschiebbare Blendenanordnung 33 dafür gesorgt, daß zu einem •Zeitpunkt nur einer der Teilstrahlen o, p, q in das Prisma 20 eintritt, so kann auf elektronischem Wege eine exakte Zuordnung zwischen dem gerade in den Vorhangbereich 16 eintretenden Lichtstrahl und dem vom Photoempfänger 30 abgegebenen elektrischen Signal hergestellt werden. Dieses Signal ist nun aber im Gegensatz zu den vorangehenden Ausführungsformen noch durch die Hin- und Herbewegung des Schwingspiegels 26' moduliert, so daß-beispielsweise ein sehr feiner Gegenstand noch

f,g,h,r,k.— innerhalb eines einzigen AustrittsteilstrahTes/örtlich genau

fixiert werden kann. Die Ausführungsform nach Fig. 9 ermöglicht also eine äußerst feine räumliche Bestimmung von Gegen- f \ ständen mit einer Ausdehnung, die kleiner als die Längsausdehnung der Schrägspiegel 18 ist.

Die Entkopplung der einzelnen Teilstrahlen mittels der Blendenanordnung 33 ist nur beispielsweise. Jede andere Möglichkeit der Entkopplung, beispielsweise auch eine elektronische Entkopplung ist als Äquivalent anzusehen.

In Fig. 9 sind wie gesagt nur beispielsweise drei Teilstrahlen o, p, q dargestellt. Bei der praktischen Verwirklichung ist die Anordnung derart, daß soviel Teilstrahlen in den Lichtleitstab

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.-i:.treten, daß aufeinanderfolgende Schrägspiegel jeweils cir.cn 'Teilstrahl empfangen, welcher dann innerhalb des SchrHgspiegels durch den SchwingsOiegel 26' zu einer Hin- und Herbewegung veranlaßt wird.

In Fig. 10 ist noch gezeigt, wie erfindungsgeinäß auf einfache Weise ein Bezugssignal für die Lichtstärke des Einfallslichtstrahls gewonnen werden kann. Da an den Kanten 39 der Schrägspiegel 10 der Anordnung 17 Licht in der dargestellten Weise gestreut wird, gelangt ein bestimmter Anteil des Eingangslichtes stets auch zu-der der Fläche 1.v gegenüberliegenden Stirnseite 27, wo ein vorzugsweise als Photovervielfacher ausgebildeter photoelektrischer Empfänger 23 angeordnet werden kann, der das Bezugssignal für die Helligkeit des Eintrittslichtstrahles an die Auswerteelektronik liefert.

Bei allen Ausführungsformen bildet bevorzugt ein Laser die Lichtquelle 11.

Fig. 11 zeigt eine Sendelichtleitstabanordnung, welche irgendeinem der vorangehenden Ausführungsbeispiele entsprechen kann. Die den Vorhangbereich 16 durchlaufenden Lichtstrahlen 40 treten jedoch am Ende des Vorhangbereiches 16 in einen besonders ausgebildeten Lichtleitstab 29 ein. Nach den Fig. 11 und hat der Empfangslichtleitstab 29 runden Querschnitt und weist auf seiner der Lichteintrittsseite gegenüberliegenden Mantelfläche eine schmale Schrägspiegelanordnung 17 auf, die auf einer optisch dicht aufgebrachten Leiste 19 ausgebildet ist. Auch ohne die in Fig. 12 gezeigte Zylindersammellinse 42 wird durch die / wirkung des runden- ßtabes 29 das parallel 8-uftreffende Licht 40 im Bereich der Schrägspiegelanordnung 17 ' konzentriert. Da die Winkel der Schrägspiegel 18 relativ zur Stabachse 15 so groß gewählt sind, daß die reflektierten Strahlen unter einem Winkel ^ zur Stabachse auf die gegenüberliegende Mantelfläche auftreffen, daß sie an den glatten Mantelflächen

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des Stabes 29 totalreflektiert werden, gelangt dns auf den Lichtleitstab 29 auftreffende Licht bis auf die nicht zu vermeidenden Absorptionsverluste vollständig zum Photoempfänger 30.

Letzterer ist bewußt auf der der Stirnseite 41 entgegengesetzten Endfläche des Empfangslichtleitstpbes 29 angeordnet, wobei die Stirnseite 41 auf gleicher Höhe wie die Lichteintrittsstirnseite 13 des SendelichtleitstäBs 12 liegt. Hierdurch wird gewährleistet, daß sämtliche in den Sendelichtleitstab 12 eintretenden und aus dem Empfangslichtleitstab 29 austretenden Lichtstrahlen im wesentlichen gleiche Wege innerhalb der beiden Lichtleitstäbe zurücklegen, so daß die Gesamtlichtabsorption für jeden einzelnen Teilstrahl in etwa gleich ist.

Nach Fig. 12 kann in der Nähe und parallel zu dem Sendelichtleitstab 12 eine Zylindersammeilinse 42 angeordnet werden, welche eintretendes Licht in einer Brennlini^e auf der Oberfläche des Lichtleitstabes 29 konzentriert. Hierdurch wird gewährleistet, daß sämtliche durch seitliche Versetzung erzielten Teilstrahlen a^!, b', c¹, d¹, e' (Fig. 2 und 6) vollständig in den Empfangslichtleitstab 29 gerichtet werden.

Nach Fig. 13 kann im Anschluß an die Zylinderlinse 42 auch noch ein Streuelement 44 angeordnet werden, das die durch den Strahlengang in Fig. 13 veranschaulichte optische Wi_rkung hat, daß statt einer Brennlinie 43 gemäß Fig. 12 eine Nebeneinanderanordnung 46 von mehreren Brennlinien 45 erzielt wird, wobei die Anordnung 46 den Lichtleitstab 29 beidseitig überragt. Als Streuelement eignet sich jedenfalls besonders ein Zylinderlinsenraster, dessen Einzellinsen parallel zur Zylinderlinse 42 sich erstrecken.

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2 5 O & j δ

'j-Le Ausführungsform nach Hg. 13 hat den Vorteil, daß seitliche Verschiebungen des EmpfangslichtleitStabes 29 relativ zum Sendelichtleitstab 12 sich nicht störend auf eine Messung auswirken. Die seitliche Überstrahlung des Lichtleitstabes 29 ist dabei also besonders wichtig.

In den Pig. 14 und 15 ist schließlich eine Ausführungsform dargestellt, bei der zwei Empfangslichtleitstäbe 29 auf der Sendeseite parallel zum Sendelichtleitstab 12 angeordnet sind.

Auf der gegenüberliegenden Seite des Vorhangbereiches 16 befindet sich ein länglicher Tripelreflektor/ der sich parallel und in gleicher Länge wie Sende- und Empfangslichtleitstäbe 12, 29 erstreckt. Wird das aus dem Sendelichtleitstab -12 .austretende Licht mit der Zylinderlinse 42 in der in Pig. 15 dargestellten Weise konzentriert, so genügt ein relativ schmal ausgebildeter Tripelspiegel.

Wesentlich an dem Reflektor 47 ist, daß dieser nicht streng retroreflekrierende Eigenschaften aufweist, sondern einen Streubereich 48 hat, aufgrund dessen das reflektierte Licht teilweise auch an dem Sendelichtleitstab vorbei in die Empfangslichtleitstäbe 29 eintreten kann. Statt zweier Empf angslirhtleitstäbe' braucht bei dieser Ausführungsform auch nur ein Lichtleitstab 29 vorgesehen zu sein.

Pig. 16 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Schrägspie gel anordnung 17, wie sie vorzugsweise auf der Sendeseite verwendet wird. Da die Schrägspiegelanordnung gewisse Totzonen t besitzt, könnte es bei bestimmten Anwendungen als nachteilig angesehen werden, daß der Vorhangbereich 16 entsprechende Unterbrechungen aufweist. Dies kann dadurch vermieden werden, daß die Schrägspiegelanordnungen 17 auf der

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Sendeseite in der in Pig. 16 veranschaulichten l'Orm in Längsrichtung aufgeschnitten und die beiden dadurch entstehenden Teil-Schrägspiegelanordnungen 17¹, 17" in Längsrichtung des Sendelichtleitstabes 12 gegeneinander versetzt werden, und zwar derart, daß die Totzonen der beiden Teilanordnungen 17¹I 17" einen deutlichen Abstand in Längsrichtung voneinander aufweisen. Auf diese Weise wird gewährleistet, daß ""on sämtlichen Bereichen des Sendelichtleit stabes 12 Licht reflektiert werden kann und somit keinerlei Unterbrechungen im Vorhangbereich 16 hingenommen werden müssen.

- Patentansprüche 609838/0334 __t.

Claims

250836-5

Patentanspruch.

Optische Vorrichtung zur Erzeugung eines Li"chtvorhanges mit einer einen gebündelten Lichtstrahl liefernden Lichtquelle und einer den Lichtstrahl über den Vorhangbereich führenden Lichtverteilungsanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtverteilungsanordnung ein sich entlang des Vorhangbereiches (16) erstreckender Lichtleitstab (12) verwendet wird, in dessen eine Stirnseite (13) wenigstens ein Lichtstrahl (14) unter einem Winkel zur Stabachse (15) eintritt und welcher auf seiner vom Vorhangbereich abgewandten Oberfläche eine Anordnung (17) benachbarter Schrägspiegel (18) aufweist, die unter einem solchen Winkel zur Stabachse geneigt sind, daß der auf sie auftreffende Lichtstrahl (14)' zum Vorhangbereich (16) hin umgelenkt wird*

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleitstab (12) rechteckförmig, insbesondere quadratisch, ist und die Schrägspiegelanordnung (17) auf einer der vier Längsseiten vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägspiegeiaordnung (17) aus sägezahnartigen Ausnehmungen in der Staboberfläche oder einer darauf aufgesetzten besonderen Leiste (19) besteht, wobei die vom Lichtstrahl (12) getroffenen Flanken (18) verspiegelt sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch - gekennzeichnet , daß an der Stirnseite (13) des Lichtleitstabes (12) ein Prisma (20) angeordnet ist, welches parallel zur Stabachse (15) ankommenden Lichtstrahlen (21) die erforderliche Ablenkung zu der Schrägspiegelanordnung (17) hin erteilt.

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-25- 25083Ö.S

5· Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch pe kenn zeichne t , daß das Prisma gleichschenklig ist, seine Basis (2Γ) sich gegenüber der Stirnseite (13) des Lichtleitst^bes (Ί2) befindet und seine von der Bnsis (2Γ) und der Stirnseite (13) abgewandte Kante (23) auf der Stabachse (15) liegt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Prisma (20¹) rechtwinklig ist und sich seine eine Hypothenusenflache (24) gegenüber der Stirnseite (13) befindet.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch g e k e η η zeichnet, daß das Prisma unmittelbar auf die Stirnseite des Lichtleitstabes (12) aufgesetzt ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden'-Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Schrägspiegel (18) unter einem solchen Winkel zur Stabachse (15) angeordnet sind, daß das Licht senkrecht zur Stabachse (15) aus dem Lichtleitstab (12) austritt.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß in den Stab (12) ein Lichtstrahl (21) eintritt, welcher durch eine periodische Strahlablenkanordnung wie ein Spiegelrad (25) oder einen Dreh- oder Schwingspiegel (26) periodisch über die Stirn-

- seite (13) des Lichtleitstabes (12) senkrecht zur Stabachse (15) zu einer Abtastbewegung veranlaßt wird.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Einfallswinkel des Lichtstrahles (12) zur

. Stabacnse (15) zwischen 30 und 50° liegt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Abtasthöhe gleich der Höhe der Stirnseite (13) des Stabes ist.

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•j. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß der Strahl (14) nur einen geringen Teil der Breite des Lichtleitstabes (12) einnimmt und nach jeder Abtastung in Höhenrichtung um im wesentlichen seine Breite seitlich versetzt--wird.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche seitliche Ablenkung durch zunehmend zur Achse geneigte Flächen eines Spiegelrades (25) bewirkt ist.

14. Vorachtung nach Anspruch 12 oder 13» dadurch gekennzeichnet , daß die Schrägspiegelanordnung (17) in mehrere hintereinanderliegende schmale Bereiche (i7a,b,c) unterteilt ist.

15· Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß jeder schmale Bereich im wesentlichen -die Breitenausdehnung des Lichtstrahles (14) hat und aufeinanderfolgende Bereiche um ihre Breite seitlich gegeneinander versetzt s ind.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15» dadurch gekennzeichnet, daß die Längenausdehnung jedes Bereiches (I7a, b, c) dem Längenabtastbereich des in den Stab eintretenden bzw. der durch Totalreflexion an der Staboberfläche gebildeten Lichtstrahlen entspricht.

17· Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der dem Lichteintritt entgegengesetzten Stirnseite (27) eine photoelektrische Empfangsanordnung (28) zur Bildung eines Bezugssignals> vorgesehen ist.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der vom Lichtleitstab

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(12) abgewaiidten Seite des Vorhangbereiches (16) parallel zu diesem ein Empfangslichtleitstab (29) mit einem Photoempfänger (50) an wenigstens einer Stirnseite vorgesehen ist.

19· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 und 14—18, dadurch gekennzeichnet , daß der von der Lichtquelle (11) stammende Lichtstrahl (32) durch ein Zylinderlinsenraster (31) senkrecht zur Abtastrichtung in mehrere Teilstrahlen (a, b, c, d, e) zerlegt ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19» dadurch gekennzeich C net, daß durch eine seitlich periodisch verschiebbare Blendenanordnung (33) zu einer Zeit nur einer der Teilstrahlen (a, b, c, d, e) zum Lichtleitstab durchgelassen wird.

21. Vorrichtung'nach Anspruch 20, dadurch gekennzeich net, daß in der Blendenanordnung (35) eine weitere öff-'nung (354·) mit einer Lichtschranke (35) zusammenarbeitet.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß der Lichtstrahl (32) der Lichtquelle (11) durch ein Zylinderlinsenraster (31) in Höhenrichtung in soviele Teilstrahlen (f,g,h,i,k,l,m,n) zerlegt wird, daß an der Stirnseite (13) des Stabes (12) übereinanderliegende Lichtstrahlen auf nacheinanderfolgende Schrägspiegel (18) fallen.

25· Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeich net, daß die Teilstrahlen (f,g,h,...) in eine Schwingbewegung mit einer derartigen Amplitude versetzt sind, daß die Teilstrahlen innerhalb des ihnen zugeordneten Schrägspiegels (18) hin- und herschwingen.

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24. Vorrichtung nach Anspruch 2.3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Lichtaustrittsseite des Lichtleitstabes (12) e'ine mit den Schrägspiegeln (1O) ausgerichtete öffnungen aufweisende Noniusblende (36) angeordnet ist.

25· Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet , daß durch eine seitlich periodisch verschiebbare Blendenanordnung (33) zu einer Zeit nur einer der Teilstrahlen (o, p, q) zum Lichtleitstab durchgelassen wird.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Photoempfänger (30) am Ausgang des Lichtvorhanges empfangenen Signale in einer Auswerteelektronik nach Teilstrahlen (o, p, q) getrennt verarbeitet und untersucht werden.

27· Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Vermeidung von toten Bereichen/von beiden Stirnflächen (13, 27) Abtastlichtstrahlen (14) in den Lichtleitstab (12) schickt, wobei die Anordnung an der zweiten Stirnfläche (27) analog der an der ersten Stirnseite (13) ist.

28. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet , daß auch der Empfangslichtleitstab (29) mit einer Schrägspiegelanordnung (17) versehen ist.

29· Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägspiegel (18) unter einem solchen Winkel zur Stabachse (15) angeordnet sind, daß senkrecht zur Stabachse (15) auftreffende Lichtstrahlen (40) unter einem unterhalb des Totalreflexiongrenzwinkels liegenden Winkel ( oc ) zur Stabachse (25) reflektiert werden.

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30. Vorrichtung nach Anspruch 28 oder 29, daäirch gekennzeichnet , daß der Empf rngslichtleitst-'ib (29) rund ist und die Schrägspiegelnnordnung (17) in eine parallel zur Achse (15) verlaufende schmnle Hantelzone des Stabes (29) oder eine darauf angeordnete schmale Leiste (19) eingearbeitet ist.

• r

?1. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 28 bis 30, dadurch gekennzeichnet , daß die Hantelzone bzw. die Leiste (19) so breit ist, daß im wesentlichen sämtliches vom Sendestab (12) auftreffende und zur Stabachse (15) hin gebrochene Licht auf die Mantelzone bzw. die Leiste (19) trifft.

32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 31, dadurch gekennzeichnet , daß der Photoempfänger (30) · an demjenigen Ende des Empfangslichtleitstabes (29) angeordnet ist, das von der Stirnseite (41) abgewandt ist, die der Lichteintrittsstirnseite (13) des Sendelichtleitstabes (12) entspricht. . - ■

33· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 32, dadurch gekennzeichnet , daß parallel zum Sendelichtleitstab (12) eine Zylinderlinse (42) angeordnet ist, deren Brennlinie (43) im Bereich des Empfangslichtleitstabes (29) liegt.

34. Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeich net, daß an der Zylinderlinse (42) ein Streuelement, insbesondere ein Zylinderlinsenraster (44) mit parallel zur Zylinderlinse (42) verlaufenden Achsen angeordnet ist, mittels dessen die Zylinderlinse (42) am Ort des Empfangslichtleitstabes (12) eine den Stab nach beiden Seiten überragende Brennlinienanordnung (46) entwirft.

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'5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 34, dadurch gekennzeichnet , doß ein oder zwei Empfangslichtleitstäbe (29) auf der gleichen Seite des Vorhangbereiches (16) wie der Sendelicbtleitstab_(i2) parallel zu und neben diesem angeordnet sind und auf der anderen • Seite des Vorhangbereiches (16) sich ein länglicher retroreflektierender Bereich, insbesondere ein Tripelreflektor (47) befindet, welcher einen zur Ausleuchtung des bzw. der Empfangslichtleitstäbe ausreichenden Streubereich (48) aufweist.

36. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Schrägspie ge !anordnung (17) aus wenigstens zwei parallel zueinander verlaufenden und in Stablängsrichtung um wenigstens die Totzonenausdehnung gegeneinander versetzten Teil-Schrägspiegelanordnungen (17'₅ 17") besteht.

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