DE2904432A1

DE2904432A1 - Einen taktmasstab aufweisender lichtvorhang

Info

Publication number: DE2904432A1
Application number: DE19792904432
Authority: DE
Inventors: Erwin Sick
Original assignee: Erwin Sick GmbH Optik Elektronik
Current assignee: Erwin Sick GmbH Optik Elektronik
Priority date: 1979-02-06
Filing date: 1979-02-06
Publication date: 1980-08-21
Also published as: EP0014465A1

Description

Die Erfindung betrifft einen einen Taktmaßstab aufweisenden Lichtvorhang mit einem einen Lichtpunkt in einer Abtastebene erzeugenden Sendeteil, einer insbesondere als Spiegelrad ausgebildeten Lichtablenkvorrichtung, einem streifenfö'rmi- ßen Hohlspiegel, in dessen Brennpunkt die den Sendestrahl reflektierende Oberfläche des Spiegelrades angeordnet ist, einem streifenförmigen Lichtaustrittsfenster, einem sich entlang des Lichtaustrittsfensters erstreckenden Taktmaßstab, der von einem Teil des Sendestrahls abgetastet wird, einer Abtastebene oder einem Retroreflektor, einer fotoelektrischen Lichtempfangsanordnung, welche das an die Abtastebene gelangende oder das von dem Betroreflektor reflektierte Licht empfängt und in ein elektrisches Signal umwandelt, und mit einer fotoelektrischen Taktlichtbündel-Empfangsanordnung.

Bei bekannten Lichtvorhängen ist es üblich, das von einem durch den Sendelichtstrahl erfaßten Taktmaßstab gebildete Taktlicht-Empfangsbündel durch Autokollimation oder Quasi-Autokollimation über das Spiegelrad zurückzuführen und dann durch Strahlenteiler oder Umlenkspiegel aus dem Sendelichtbündel auszuspiegeln und einer Empfangsvorrichtung zuzuführen.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Lichtvorhang der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei dem das Taktlichtbündel nicht über das Spiegelrad zurückgeführt werden muß, sondern gegebenenfalls auch ohne Zuhilfenahme dos streifenförmigen Hohlspiegels von einem einfach ausgebildeten Fotoempfänger empfangen werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß die Taktlichtbundel-Empfangsanordnung einen Lichtleitstab umfaßt, an dessen einer oder beiden Stirnseiten ein Fotoempfänger

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angeordnet ist j das einer Mantelseite des Lichtleitstabes ein aus dem Abtast-ßendelichtbündel abgezweigtes Teil-Lichtbündel zugeführt ist, und daß sich parallel zu dem Lichtleitstab ein Taktmaßstab erstreckt, welcher den vom Teilbündel zum Fotoempfänger an der Stirnseite des Lichtleitstabes geleiteten Lichtanteil moduliert.

Erfindungsgemäß wird also erstmals ein Lichtleitstab zur Bildung eines Taktsignals ausgenutzt. Die praktische Ausführung kann dabei vorteilhafterweise so sein, daß unmittelbar vor dem Lichtleitstab parallel zu seiner Achse ein nach Art eines Strichrasters ausgebildeter Taktmaßstab angeordnet ist, welcher das über ihn hinwegstreichende Sende-Toilbündel abwechselnd zum Lichtleitstab durchläßt bzw. nicht durchläßt.

Es gelangt also Empfangslicht nur im Rhythmus der Teilung des Strichrasters zum Lichtleitstab, so daß an dem an seiner Stirnseite befindlichen Fotoempfänger ein entsprechendes markantes Taktsignal erscheint.

Sofern der Lichtleitstab nur an einer Stirnseite einen Fotoempfänger aufweist, ist die gegenüberliegende Stirnseite zweckmäßig verspiegelt.

Eine weitere Ausführungsform kennzeichnet sich dadurch, daß der Lichtleitstab auf seiner von der Lichteintrittsfläche diametral abgewandten Mantelfläche in regelmäßigen Abständen Schrägspiegel trägt, welche das radial auf sie auftreffende Licht unter Winkeln der Totalreflexion in das Innere des Lichtleitstabes reflektieren. Hier wird also durch die kleinen Spiegel an der Innenmantelfläche des Lichtleitstabec dafür gesorgt, daß von den radial eintretenden Lichtstrahlen jeweils nur der Teil durch Totalreflexion zum Foto-

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empfänger gelangt, welcher auf die kleinen Spiegel fällt.

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

Figur 1 eine schematise-no Draufsicht eines erfindungsgemäßen Lichtvorhanges mit einer ersten Ausführungsform der mit einem Lichtleitstab arbeitenden Taktlichtbündel-Empfangsanordnung,

Figur 2 ausschnittweise eine zweite Ausführungsform der Taktlichtbündel-Empfangsanordnung,

Figur 3 eine Ansicht nach Linie III-III in Fig. 1, Figur ^f eine Ansicht nach Linie IV-IV in Fig. 1 und Figur 5 eine Ansicht nach Linie V-V in Fig. 2.

Nach der Zeichnung erzeugt eine Lichtquelle 19 über ein Kondensorsystem 20 und ein Frontobjektiv 21 ein leicht konvergentes Lichtbündel, welches auf ein Spiegelrad 22 auftrifft, das gegenüber dem ^infallslichtbündel in der aus Fig. T ersichtlichen Weise derart gekippt ist, daß das reflektierte Lichtbündel auf einen neben dem Objektiv 21 angeordneten streifenformigen Hohlspiegel 23 fällt, dessen Länge dem Abtastbereich entspricht. Das vom Hohlspiegel 23 reflektierte Licht fällt durch ein Fenster 21+ hindurch auf eine Abtastebene 25, auf der ein scharfer Lichtfleck 26 erzeugt wird, der beim Drehen des SpiegelradcG senkrecht zur Zeichnungsebene eine kontinuierliche und periodische Abtastbewegung durchführt. Dementsprechend ist auch das Fenster 21+ in Richtung senkrecht zur Zeichnungsebene streifenförmig ausgebildet.

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Vor dem Fenster 2Zj. aber nach, dem Hohlspiegel 23 befindet sich ein etwas gekippter streifenförmiger Strahlenteilerspiegel 27, dessen Rückseite 27' entspiegelt ist und dessen Vorderseite 27" so behandelt ist, daß sie nur einen geringen Bruchteil des auftreffenden Lichtes beispielsweise Zj. % als Teilbündel 13 zur Taktbildungsvorrichtung ablenkt.

Nach Fig» 1, 3 und Zj. besteht die Taktbildungsvorrichtung aus einem länglichen Strichraster IZj., welcher beispielsweise als Blechteil mit lichtundurchlässigen Stegen und Lücken dazwischen verwirklicht werden kann. Hinter dom Raster IZj. befindet sich ein Zylinderlinsenraster 15, dessen Zylinderlinsenachsen senkrecht zur Längserstreckung des Rasters IZj. verlaufen. Anschließend folgt ein Lichtleitstab 11, der mit seiner Achse ebenfalls parallel zum Raster IZj. verläuft.

Während die eine Stirnseite des Lichtleitstabes 11 eine Verspiegelung 28 aufweist, ist am gegenüberliegenden Ende ein Fotoempfänger 12 vorgesehen, der an eine nur schematisch dargestellte Auswerteelektronik 29 angeschlossen ist_o Die Auswerteelektronik 29 wertet das empfangene Taktsignal aus und gestattet es somit, den Ort eines festgestellten Fehlers innerhalb eines Abtastzyklus zu ermitteln.

Aufgrund der beschriebenen Anordnung wird das durch die Lücken des Rasters IZj. hindurchgehende Licht in seitlicher Richtung stark gestreut, so daß es in erheblichem Maße unter Winkeln der Totalreflexion in den Lichtleitstab 11 eindringt und zum Fotoempfänger 12 gelangt. Fällt der von dem Teilbündel 13 auf das Raster IZj. projizierte scharfe Lichtfleck dagegen auf einen Steg des Rasters 1Zj., gelangt kein Licht zum Fotoempfänger 12. Wesentlich ist also, daß der von dem Teilbündel 13 entworfene Lichtfleck zumindest in seiner Breite nicht

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größer ist als die Stege des Rasters ]!+.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 2 und 5 sind an der dom Lichteintritt diametral gegenüberliegenden Innenfläche des Lichtleitstabes 11' dreieckförmig schräggestellte Einzelspiegel 16 paarweise im Abstand voneinander angeordnet. Der Öffnungswinkel eines jeden Spiegelpaares liegt bei etwa 120 und sorgt dafür, daß das auf die Spiegel 16 radial auftreffende Licht unter Winkeln der Totalreflexion in das Innere des Lichtleitstabes reflektiert wird, wie das in Fig. 5 angedeutet ist. Fällt das Licht dagegen in die Totzonen 30 zwischen den Einzelspiegeln 16, so wird es nur teilweise in radialer Richtung reflektiert und kann sich nicht zum Fotoempfänger 12 fortpflanzen.

Um eine einwandfreie Lichtleitung trotz Anordnung der Einzelspiegel 16 zu erhalten, soll das eintretende Empfangslicht in der aus Fig. 2 ersichtlichen V/eise möglichst konvergent auf die Anordnung der Spiegel 16 auftreffen. Um dies auch im Falle der Erzeugung eines scharfen Lichtfleckes durch dao Teilbündel 13 zu erreichen, kann vor dem Lichtleitstab ein lichtstreuendes Element 18 angeordnet sein, dessen Lichtstreuung allerdings auf Richtungen senkrecht zur Lichtleitstabachse beschränkt sein sollte. Hierfür eignet sich ein Zylinderlinsenraster mit parallel zur Achse des Lichtleitstabes 11· verlaufenden Zylinderachsen. Das so aufgefächerte Licht kann gemäß Fig. 2 zunächst in eine parallel zum Lichtleitstab 11' angeordnete Zylinderlinse 17 eintreten, welche das Licht gebündelt auf einen relativ großen Teil des Durchmessers des Lichtleitstabes 11' auftreffen läßt. Aufgrund der bevorzugten runden Ausbildung des Lichtleitstabes 11· wird das Licht dann beim Eintreten in diesen erneut gebrochen und trifft konvergent auf die Einzelspiegel 16 auf.

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Bei einer stark vereinfachten Ausführungsform könnten anstelle der mit Lichtleitstäben arbeitenden Taktbildungsvorrichtungen auch einfach in definierten Abständen Dioden 31 angebracht werden, wie das schematisch in Fig. /+ eingezeichnet ist. Aus Kostengründen kommt diese Ausführungsform jedoch nur dann in Frage, wenn nur ein grober Taktmaßstab erforderlich ist, so daß man mit wenigen Dioden auskommen kann. Bei feineren Teilungen sind auf jeden Fall die Ausführungen mit Lichtleitstäben aus Kostengründen zu bevorzugen,

Mit dem Taktmaßstab könnte auch die Laser-Sendeleistung überwacht werden.

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Claims

Patentansprüche:

1 . i'ünen Taktmaßstab aufweisender Lichtvorhang mit einem einen Lichtpunkt in einer Abtastebene erzeugenden Sendeteil„ einer insbesondere als Spiegelrad ausgebildeten Lichtablenkvorrichtung, einem streifenfö'rmigen Hohlspiegel, in dessen Brennpunkt die den Sendestrahl reflektierende Oberfläche des Spiegelrades angeordnet ist, einem streifenförmigen Lichtaustrittsfenster, einem sich entlang des Lichtaustrittsfenstera erstreckenden Taktmaßstab, der von einem Teil des Sendestrahls abgetastet wird, einer Abtastebene oder einem Retroreflektor, einer fotoelektrischen Lichtempfangsanordnung, welche das an die Abtastebene gelangende oder das von dem Itetroreflektor reflektierte Licht empfängt und in ein elektrisches Signal umwandelt, und mit einer fotoelektrischen

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Taktlichtbündel-Empfangsanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß die Taktlichtbundel-Empfangsanordnung einen Lichtleitstab (11, 11') umfaßt, an dessen einer oder beiden Stirnseiten ein Fotoempfänger 12 angeordnet ist, daß einer Mantelseite des Lichtleitstabes(11, 11') ein aus dem Abtast-Sendelichtbündel abgezweigtes Teil-Lichtbündel (13) zugeführt ist, und daß sich parallel zu dem Lichtleitstab (11, 11') ein Taktmaßstab (I4, Hf¹) erstreckt, welcher den vom Teilbündel (13) zum Fotoempfänger (12) an der Stirnseite des Lichtleitstabes (11, 11¹) geleiteten Lichtanteil moduliert.
2. Lichtvorhang nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeich net, daß unmittelbar vor dem Lichtleitstab (11) parallel zu seiner Achse ein nach Art eines Strichrasters ausgebildeter Taktmaßstab (lif) angeordnet ist, welcher das über ihn hinwegstreichende Sende-Teilbündel (13) abwechselnd zum Lichtleitstab durchläßt bzw. nicht durchläßt.
3. Lichtvorhang nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Strichraster und dem Lichtleitstab (11) ein Zylinderlinsenraster (15) angeordnet ist, dessen Zylinderlinsenachsen sich senkrecht zur Achse des Lichtleitstabes (11) erstrecken.
/f. Lichtvorhang nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleitstab auf seiner von der Lichteintrittsfläche diametral abgewandten Mantelfläche in regelmäßigen Abständen Schrägspiegel (16) ürägb, welche dnn radial auf r.io auftreffende Licht unter Winkeln der Totalreflexion in das Innere des Lichtleitstabes (11·) reflektieren.
5. Lichtvorhang nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß die Bereiche zwischen den Einzel-

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spiegeln (16) lichtabsorbierend ausgebildet sind»
6. Lichtvorhang nach Anspruch k oder 5? dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleitstab (11') gegebenenfalls unter Vorschaltung einer parallel zu ihm angeordneten Zylinderlinse (17) in einem Bereich des Teillichtbündels angeordnet ist, wo es eine solche Breite aufweist, daß es einen möglichst großen Teil des Durchmessers des Lichtleitstabes (11') erfaßt.
7. Lichtvorhang nach Anspruch 4 oder 5? dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung dos Lichtleitstabes (11¹) im Bereich eines feinen Abtastlichtfleckes vor dem Lichtleitstab bzw. der mit ihm zusammenwirkenden Zylinderlinse (17) ein lichtstreuendes Element (18) angeordnet ist.
8. Lichtvorhang nach Anspruch 7, dadurch g e k e η η z.eichnet, daß das lichtstreuende Element ein Zylinderlinsenraster ist, dessen Zylinderlinsenachsen parallel zum Lichtleitstab (11') verlaufen.

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