DE4238116A1 - Reflexionslichtschranke mit nebenliegender Sende- und Empfangsoptik - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Reflexionslichtschranke gemäß dem Ober­ begriff des Anspruchs 1.

Bei einem durch die DE-PS 28 24 583 bekannten Retroreflektor dieser Art ist zum Erkennen auch stark reflektierender Gegenstände innerhalb einer von einem Strahlenbündel durchsetzten Überwachungsstrecke der Sendeoptik und der Empfangsoptik jeweils ein Polarisator räumlich vorgeordnet, deren Polarisations­ ebenen um 90° gegeneinander gedreht sind.

Eine derartige Reflexionslichtschranke weist den Nachteil auf, daß ein reflektie­ render Gegenstand mit depolarisierenden Eigenschaften nicht erkannt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Reflexionslichtschranke der gattungsgemäßen Art dahingehend zu verbessern, daß sowohl in der Überwa­ chungsstrecke befindliche Gegenstände mit spiegelnder Reflexion als auch solche mit depolarisierenden Eigenschaften sicher erkannt werden können.

Diese Aufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 ge­ löst.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen an­ gegeben. Die Erfindung wird im nachstehenden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Reflexionslichtschran­ ke.

Fig. 2-4 Prinzipdarstellungen der in den Lichtempfängern gene­ rierten Signale bei den grundsätzlichen Möglichkeiten Überwachungsstrecke frei, nicht reflektierender Gegen­ stand und reflektierender Gegenstand in der Überwa­ chungsstrecke.

Die in einem Gehäuse untergebrachte Reflexionslichtschranke gemäß Fig. 1 weist einen Lichtsender 10 mit davor angeordneter Sendeoptik 11, zwei Licht­ empfänger 12, 13 mit vorgeordneter Empfangsoptik 14 und einen den beiden Lichtempfängern 12, 13 zugeordneten polarisierenden Strahlteiler 15 auf, der zwischen der Empfangsoptik 14 und den beiden Lichtempfängern 12, 13 ange­ ordnet ist. Dem beispielsweise als Tripelspiegel mit verspiegelter oder unver­ spiegelter Reflexionsfläche ausgebildeten Retroreflektor 16 ist ein linear polari­ sierendes Element 17 z. B. in Form einer Polarisationsfolie räumlich vorgeord­ net, die gegebenenfalls auch integrierender Bestandteil des Retroreflektors sein kann.

Das unpolarisierte, sichtbare Licht des beispielsweise als Halbleiterstrahlungs­ quelle ausgebildeten Lichtsenders 10 gelangt über das polarisierende Element 17 zu dem am Ende der Überwachungsstrecke angeordneten Retroreflektor 16. Das von diesem reflektierte und den Polarisator 17 in Rückwärtsrichtung durchdrin­ gende Licht ist polarisiert und trifft nach Durchtritt durch die Empfangsoptik 14 auf den polarisierenden Strahlteiler 15, der das polarisierte Reflexionslicht transmittieren läßt, in einer um 90° dazu gedrehten Ebene polarisiertes Licht hingegen reflektiert.

Das bedeutet, daß bei freier Überwachungsstrecke linear polarisiertes Licht auf den Lichtempfänger 12 gelangt, der auf den Empfänger 13 reflektierte Refle­ xionslichtanteil indessen vernachlässigbar ist.

Dementsprechend hoch ist die am Ausgang des Lichtempfängers 12 anstehende Signalamplitude. Die Subtraktion der beiden Signale führt somit zu einem ein­ deutigen Ergebnis bzw. zum Signalpegel "High" (Fig. 2).

Befindet sich ein nicht reflektierender Gegenstand in der Überwachungsstrecke, so wird das unpolarisierte Sendelicht von diesem unpolarisiert reflektiert, so daß allenfalls ein sehr geringer Lichtanteil (geringe Lichtleistung) auf die beiden Lichtempfänger 12 und 13 gelangt. Die Amplituden der Ausgangssignale der Lichtempfänger 12 und 13 sind daher jeweils nur sehr gering, so daß eine Sub­ traktion dieser beiden Signale ebenfalls zu einem eindeutigen Ergebnis, Signal "Low", führt. Der nicht reflektierende Gegenstand ist somit sicher erkennbar (Fig. 3).

Bei einem in der Überwachungsstrecke befindlichen reflektierenden Gegenstand, z. B. einem Spiegel, wird das vom Lichtsender 10 abgestrahlte unpolarisierte Licht spiegelnd reflektiert und gelangt unpolarisiert auf den Strahlteiler 15. In­ folge der reflektierten hohen Lichtleistung wird der den Strahlteiler 15 passie­ rende, auf den Lichtempfänger 12 gelangende polarisierte Anteil sowie der vom Strahlteiler 15 auf den Lichtempfänger 13 reflektierte um 90° gedrehte polari­ sierte Anteil verhältnismäßig hoch und die in den beiden Lichtempfängern gene­ rierten Signale liegen in der gleichen Größenordnung. Die Substraktion der bei­ den Signale führt daher zu einem resultierenden Signal "Low" (Fig. 4).

Auf diese Weise wird unpolarisiertes Licht eindeutig von dem polarisierten Licht unterschieden, das von der Anordnung Retroreflektor 16, polarisierendes Element 17 auf die Empfangsoptik 14 reflektiert wird.

Bei der Verwendung eines Tripelspiegels mit nicht verspiegelten Tripelelemen­ ten ist das den Reflektor 16 verlassende Licht stark depolarisiert und nur ein Bruchteil dieses Lichts durchdringt das Polarisationselement 17 auf dem Rück­ weg.

Die Fig. 2 bis 4 veranschaulichen schematisch die Signalamplituden der beiden Lichtempfänger 12 und 13 für die Zustände der Überwachungsstrecke, wie sie durch die im vorstehenden aufgezeigten Fallbeispiele definiert sind. Dabei kennzeichnen die Buchstaben A, B und C in dieser Reihenfolge, die Zustände "freie Überwachungsstrecke", "nicht oder schwach reflektierender Gegenstand 18 in der Überwachungsstrecke" und "Reflektor 19" (z. B. Spiegel oder Gegenstand mit stark depolarisierenden Eigenschaften) in der Überwa­ chungsstrecke mit den jeweiligen durch Differenzbildung gewonnenen Aus­ gangssignalen.

Der polarisierende Strahlteiler 15 und die Polarisationsfolie 17 müssen optisch, das heißt hinsichtlich der Durchlaßrichtung des Lichtstrahlenbündels, optimal ausgerichtet sein.

Der polarisierende Strahlteiler ist beispielsweise durch eine mit einer geeigneten Beschichtung versehene Glasplatte verkörpert. Die Zentralwellenlänge des Strahlteilers liegt vorzugsweise im Bereich der Wellenlänge des Sendelichts.

Claims (4)

1. Reflexionslichtschranke mit nebeneinanderliegender Sende- und Empfangs­ optik, einem Retroreflektor und mit im Sende- und Empfangslichtstrahlen­ gang angeordneten polarisierenden Elementen, dadurch gekennzeichnet, daß dem Retroreflektor (16) ein Polarisator (17) vorgeordnet und der Empfangs­ optik (14) in Reflexionsrichtung ein polarisierender Strahlteiler (15) räumlich nachgeordnet ist, dem ein Lichtempfänger (12) für den Empfang des den Strahlteiler (15) passierenden, entsprechend polarisierten Anteils des Refle­ xionslichtbündels und ein Lichtempfänger (13) für den vom Strahlteiler re­ flektierten, eine um 90° gedrehte Polarisationsrichtung aufweisenden Anteil des Reflexionslichtbündels zugeordnet ist, wobei die Differenz der in den beiden Lichtempfängern generierten Signalamplituden als Ausgangssignal benutzt wird.

2. Reflexionslichtschranke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Retroreflektor (16) als Tripelspiegel mit verspiegelter Reflexionsfläche aus­ gebildet ist.

3. Reflexionslichtschranke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Retroreflektor (16) als Tripelspiegel mit unverspiegelter Reflexionsfläche ausgebildet ist.

4. Reflexionslichtschranke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Polarisator (17) Bestandteil des Retroreflektors (17) ist.