JPH01118795A

JPH01118795A - 光カーテン装置

Info

Publication number: JPH01118795A
Application number: JP63058146A
Authority: JP
Inventors: Karl Pietzsch; カール　ピーツシュ
Original assignee: Erwin Sick GmbH Optik Elektronik
Current assignee: Erwin Sick GmbH Optik Elektronik
Priority date: 1987-03-12
Filing date: 1988-03-11
Publication date: 1989-05-11
Also published as: EP0281747A2; EP0281747A3; DE3707978C1; US4864121A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、周期的に動作する光トランスミツター装置と
、モニター領域の幅にわたって延在し、いろいろな方向
に光トランスミツター装置から到来した光ビームを受け
取って、互いに平行に移動する走査ビームを発生し、モ
ニター領域を周期的に走査する第１のストリップ状の凹
面鏡と、モニター領域を通過する光を受け取って、対応
した電気信号を伝達する光電式光レシーバ−装置とより
成る光カーテン装置に関する。

（従来の技術）このような拘置の光カーテン装置においては、一般に、
所定の角度範囲にわたって入射光のビームを周期的にそ
らせ、これによりモニター領域を連続的に走査すること
ができるミラー・ホイールが用意されている。このよう
な光カーテン装置の欠点は、高速度で回転するミラー・
ホイールあるいは回転ミラーまたは振動ミラーを必要と
することである。

（発明が解決しようとする問題点）互いに１列に配置された１０個の光放出ダイオードより
成る光トランスミツターを備えた光カーテン装置は、ド
イツ特許第２，８２４，３１１号よりすでに公知である
。光トランスミツターの光放出ダイオードは、順々に付
勢されて光のフラッシュを伝達するよう電気回路により
循環的に制御されている。光フラッシュは互いにほぼ平
行にモニター領域を通過し、モニター領域の端部に設け
られている受光凹面鏡に衝突する。この光カーテン装置
の場合、光電式レシーバ−は受光凹面ミラーの焦点に位
置しているスロット・ダイヤフラムのうしろに配置され
ている。

しかし、この光カーテン装置の場合、凹面鏡はレシーバ
−として機能するにすぎず、走査ビームを循環的に作る
ために比較的長い発光ダイオード列が必要である。

この公知の光カーテン装置の伝達兼受光光学系を反転さ
せると、凹面鏡の焦点に配置された光源から光が伝達さ
れることになる。一方、−列に配置されている個々の受
光オヅシレーターは、凹面鏡から束になったビーム経路
に伝達された光のビームを受け取り、循環的に動作する
光電式コンバータで光のビームを集束している。

さらに、走査ビームを発生するため、周期的に動作する
光そらせ装置により、光電子式レシーバ−を焦点に配置
せしめたストリップ状のフレネル・レンズを備えた受光
装置へレーザー光のビームをそらせるよう構成された光
電子式モニター装置がドイツ特許第２，９３４，５５４
号より公知である。このモニター装置の場合、機械的に
動作する光そらせ装置を用きしなければならないことが
欠点である。

最後に、光伝達レンズの焦点に配置された複数の光放出
ダイオードを備えた光バリヤ格子がドイツ特許第２，２
４７，０５３号より公知である。

この場合、光伝達レンズは互いに接近して配置されてい
るので、隣接した平行なモニター光のビームが非常に接
近する結果となる。

（問題点を解決するための手段と作用）本発明の目的は
、安定していてかつ簡単な構成を備えているにもかかわ
らず機械的な移動部分を必要とせず、モニター領域を少
なくとも準連続的に走査しモニターすることができる当
初に挙げた種類の光カーテン装置を提供することである
。上記の目的を達成するため、光トランスミツター装置
が電子回路により周期的に走査される光放出ダイオード
列またはレーザー・ダイオード列を備えていることと、
ダイオード列が対物レンズまたはダイオード列が配置さ
れている焦点面内の第２の凹面鏡により第１の凹面鏡に
より該第１の凹面鏡の焦点面に拡大して結像されること
と、第１の凹面鏡から見て焦点面の反対側で焦点面から
焦点長さ間隔をあけて配置されているストリップ状のレ
ンズ列が照準あわせされた光ビームまたは草照準あわせ
された光ビームをモニター領域に伝達することとを特徴
とする当初に挙げた種類の光カーテン装置が本発明に従
って提供されたのである。

上述のように構成された光カーテン装置のもっとも重要
な要素は、単一のチップの形に作られた発光ダイオード
列またはレーザー・ダイオード列である。したがって、
すべての発光点は単一の小さい要素の固定点の安定状態
で取り付けられており、適当な電子装置によりここに付
勢することができるとともに、ここにチエツクすること
ができる。個々のダイオードは電子装置により付勢され
、そして付勢プロセスあ周期的に繰り返される。ダイオ
ード列のうち１つのダイオードだけがつねに動作してい
る。レンズ列はダイオード列の拡大した発光点の像を形
成している。すなわち、照準あわせされた光束または準
照準あわせされた光束がダイオード列の設計に応じてモ
ニター領域に存在している。

したがって、個々のダイオードを電子的に適切に制御す
ることにより、モニター経路上の個々の光ビームの断面
寸法より小さいかあるいはこれと同じ程度の鮮明度を有
する光カーテンが作られることになる。光カーテンは準
連続的であるにすぎず、時間をおいて律動する光格子を
表している。

走査ビームの平行移動は隣接した個々のダイオードを連
続的に付勢することにより実施されるので、モニター領
域で平行に移動する走査ビームを作る機械的に移動する
構成要素をいっさい必要としないことは重要なことであ
る。

本発明の第１の好適した実施態様によれば、対物レンズ
または第２の凹面鏡の直径がダイオード列の長さよりい
くぶん大きく設定されている。このようにして、ダイオ
ード列の端にある個々のダイオードから生じた光のビー
ムを対物レンズまたは第２の凹面鏡により完全にピック
アップすることができる。ダイオード列の方向に対物レ
ンズまたは第２の凹面鏡の大きさはモニター領域に伝達
される光のビームと個々のダイオードから生じる光のビ
ームとにより限定された角度によって決定される。一般
に、対物レンズまたは第２の凹面鏡の大きさは、約１０
から３０％、好適には約２０％ダイオード列の方向に見
たダイオード列の長さを上まわっている。

個々のダイオードそれぞれから生じる光のビームより所
定の角度範囲を切り取るため、本発明の別の実施態様に
よれば、穴付きダイヤフラムは、対物レンズまたは第２
の凹面鏡の光軸上でかつダイオード列から離れた位置に
ある対物レンズまたは第２の凹面鏡の側部にある第１の
凹面鏡の焦点面に配置されており、穴付きダイヤフラム
の直径は、第１の凹面鏡により伝達される光ビームがレ
ンズ列の領域でレンズ列の個々のレンズの直径に相当し
た直径をもつよう寸法ぎめされている。言い代えれば、
この実施態様によれば、光ビームの直径をレンズ列の個
々のレンズの直径にマツチさせることができる。本発明
に係る光カーテン装置または光格子の鮮明度はレンズ列
の細かさにより決定される。レンズ列の個々のレンズが
小さいほど、光カーテンの鮮明度はすぐれている。しか
しながら、鮮明度は、レンズ列の個々のレンズの直径に
より決定される所要の光の強さの最小の程度により制約
を受ける。

本発明の実際の実施態様によれば、対物レンズまたは第
２の凹面鏡がダイオード列の方向に延在したレンズ・ス
トリップであるかあるいは凹面鏡のストリップであるこ
とを特徴としている。このようにして、対物レンズまた
は第２の凹面レンズは、第１の凹面鏡の焦点面にダイオ
ード列を結像させる問題に理想的にマツチしている。

受光は、本発明の光カーテン装置を使用すれば、いろい
ろなやり方で実施することができる。

本発明の第１の実施態様によれば、光カーテン装置は、
モニター領域の端部に光レシーバ−を焦点面上に設けた
ストリップ状のフレネル・レンズまたはストリップ状の
受光凹面鏡が用意されるよう構成されている。

本発明の第２の実施態様によれば、光カーテン装置は、
後方反射器がモニター領域の端部に配置されていること
と、分割鏡が第１の凹面鏡と該第１の凹面鏡の近傍にあ
る穴付きダイヤフラムとの間に配置されていることと、
分割鏡が自動焦準あわせしながら後方反射器から戻し反
射された光が伝達される光のビームの側に設けられた光
レシーバ−にそらせるようにされていて、光レシーバ−
の大きさと位置が穴付きダイヤフラムの大きさと位置と
光学的に合致することを特徴としている。

伝達されるビーム経路と受講される光ビームの結合を解
除するため、本発明の別の実施的な実施態様によれば、
光カーテン装置は、ダイオード列の長さ方向に直角に延
在した面（第２図参照）内で第１の凹面鏡に衝突した伝
達されている光のビームと第１の凹面鏡から反射された
伝達されている光ビームの主光線が互いに角度αを限定
していて、第１の凹面鏡から反射された伝達されている
光のビームが穴付きダイヤフラムと対物レンズまたは第
２の凹面鏡と分割鏡を通過するよう構成されている。

角度αは約２０°から３０°までの範囲にある。

このように構成されている結果、第１の凹面鏡は、対物
レンズの側部ビーム経路内にもレンズ列ビーム経路内に
も焦点面を備えており、２つの焦点面は互いに鋭角をな
している。

（実施例）以下、本発明の実施例を図解した添付図面を参照しなが
ら本発明の詳細な説明する。

第１図と第２図を見れば判るように、光放出ダイオード
列またはレーザー・ダイオード列１１が対物レンズ１２
から距離Ｆ。＃ｌＩれた位置に配置されている。前記対
物レンズ１２は、第１図と第２図を見れば明らかなよう
に、個々のダイオード１１′から生じた光のビーム２９
を平行状態にするダイオード列１１に平行に延在したス
トリップの形状を備えている。ダイオード列は、対物レ
ンズ１２の光軸に直角をなして対称的に配置されている
。

穴付きダイヤフラム２０が同様に焦点長さＦ。

の距離をへだてて対物レンズ１２の反対側に位置ぎめさ
れていて、光カーテンを形成するために使用される個々
のダイオードから生ずる光のビーム２９の角度区画βを
決定している。したがって、穴付きダイヤフラム２０の
大きさは、対物レンズ１２からストリップ状の第！の凹
面状の鏡１４まで延在した平行な光のビーム２８の直径
を決定している。第１の凹面状の鏡１４は、焦点長さＦ
□だけ穴付きダイヤフラム２０から距離をへだでて配置
されている。すなわち、第１の凹面状の鏡１４の焦点面
１５は、はぼ穴付きダイヤフラム２０と同じ位置に位置
ぎめされている。

対物レンズ１２の光軸１９の延長線は、ストリップ状の
第１の凹面状の鏡１４の中心点１３と合致している。対
物レンズ１２の代わりに同等の第２の凹面状の鏡を使用
することもできる。

ダイオード列１１は該ダイオード列１１の個々のダイオ
ードを順々に発光させる電子回路に接続されているので
、光点は一端から他端に移動するダイオード列１１上に
発生する。このようにして平行な光のビーム２８は、た
とえば第１図で実線と破線により表示されている２つの
端部の間に延在した第１の凹面状の鏡１４の表面上で走
査移動を行う。平行な光ビーム２８は、第１図に示され
えている要領でストリップ状の第１の凹面状の鏡１４に
より該凹面状の鏡Ｉ４の焦点面１５まで延在した反射ビ
ーム２１として集束されるので、ダイオード“列１１の
個々のダイオードの拡大像が焦点面に現れる。

焦点面１５′は第２図に示されている焦点面１５に関し
若干傾斜している。なぜなら、伝達されている平行な光
のビーム２８の主光線が反射されたビーム２１の主ビー
ムに関し約２０°の角度αをなすよう第１の凹面状の鏡
１４が第２図の面に直角な軸のまわりで傾いているから
である。

ストリップ状のレンズ列１６が第１の凹面状の鏡１４に
平行に該第１の凹面状の鏡１４の焦点面１５′のうしろ
に配置されており、レンズ列１６の焦点面１５′からの
間隔は、レンズ列１６の個々のレンズ１６′の焦点長さ
ＦＬＲと同じである。

個々のレンズ１６′の直径は、光ビーム２Ｉがそれぞれ
１つの個々のレンズ１６を発光させるよう穴付きダイヤ
プラム２０の直径にマツチするよう設定されている。

第１図と第２図を見れば判るように、ダイオード列１１
とレンズ列Ｉ６がほぼ同じレベルに位置ぎめされるよう
いろいろな焦点長さＦ。′　とＦ　ＨとＦ　ＬＲが選択
されているので、全体の光伝達装置を共通のケースの中
にぐあいよく収容することができる。

レンズ列１６の面に直角に延在していて、モニターされ
る領域１８を矢印ｆの方向に準連続的に掃引する平行な
走査ビーム１７がレンズ列１６から該レンズ列１６のう
しろに位置ぎめされているモニター領域１８に流れてい
る。実際のところ、いずれの場合も、各瞬間に存在して
いる走査ビームは、ダイオード列１１の個々のダイオ−
トビのうちの１つのダイオードニドにより発生している
。したがって、実際のところ、１つの走査ビーム１７か
ら隣接した次の走査ビームに切り変わるときに不連続部
が生じる。しかし、個々の走査ビーム１７の寸法をでき
るだけ小さく設定すると、準連続的な走査プロセスを実
施することができる。

第１図の上半分と第３図に示されているように、同様に
ストリップ状に構成されているフレネル・レンズ２３が
モニター領域の端部に位置ぎめされている。フレネル・
レンズ２３は、該フレネル・レンズ２３の焦点長さＦＥ
に等しい距離フレネル・レンズ２３から間隔をあけて配
置されている光レシーバ−２５」二で受け取った光を集
束している。

しかし、フレネル・レンズの代わりにストリップ状の凹
面鏡を使用することができる。この場合、光レシーバ−
２５は、第１図に示されている光レシーバ−と反対側に
配置される。光レシーバ−２５の電気的な出力信号はた
とえば、モニター経路が物品によりとぎれているかどう
かを判別するために使用することができる。

第１図の下半分と第２図に示されている別の実施例によ
れば、モニター領域の端部に入射光をうしろに反射させ
るストリップ状の後方反射器２４を設けることができる
。入射光は、第１の凹面鏡１４と該第１の凹面鏡１４に
接近して設けられた穴付きダイヤフラム２０との間で平
行な光ビーム２８の中で好適には４５１の角度に配置さ
れている分割鏡２６へ第１のストリップ状の凹面鏡１４
をへて自動焦準あわせしながら通過する。分割鏡２６は
、後方反射器２４により戻り反射された光をレシーバー
２７に反射する。該光レシーバー２７は、穴付きダイヤ
フラム２０の位置に光学的に配置されていて、穴付きダ
イヤフラム２０の穴とほぼ同じ面積を備えている。光レ
シーバ−２７の電気信号は、同様にモニター領域がとぎ
れているかどうかを判定するために使用することができ
る。

本発明の別の特長は、すでに調節されたダイオード列を
他の光学的な構成要素に関し全体として調節することを
必要とするにすぎないことである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る光カーテン装置の概念的な側面図
。第２図は、第１図に示されている光カーテン装置を上
から目視した平面図。第３図は、第２図に示されている
区画■の別の実施例を示す詳細図。 ■・・・ダイオード列、１２・・・対物レンズ、１３・
・・中心点、１４・・・第１の凹面鏡、Ｉ５・・・焦点
面、１６・・・ストリップ状のレンズ列、１７・・・走
査ビーム、１８・・・モニター領域、１９・・光軸、２
０・・・ダイヤフラム、２１・・・反射されたビーム、
２２・・・電子回路、２３・・・フレネル・レンズ、２
４・・・後方反射器、２５．２７・・・光レシーバ−１
２６・・・分割鏡、２８゜２９・・・光のビーム。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）周期的に動作する光トランスミッター装置と、モ
ニター領域の幅にわたって延在し、いろいろな方向に光
トランスミッター装置から到来した光ビームを受け取っ
て、互いに平行に移動する走査ビームを発生し、モニタ
ー領域を周期的に走査する第１のストリップ状の凹面鏡
と、モニター領域を通過する光を受け取って、対応した
電気信号を伝達する光電式光レシーバー装置とより成る
光カーテン装置において、光トランスミッター装置が電
子回路（２２）により周期的に走査される光放出ダイオ
ード列またはレーザー・ダイオード列（１１）を備えて
いることと、ダイオード列が対物レンズ（１２）または
ダイオード列が配置されている焦点面内の第２の凹面鏡
によりまた第１の凹面鏡（１４）により該第１の凹面鏡
（１４）の焦点面（１５′）に拡大して結像されること
と、第１の凹面鏡（１４）から見て焦点面の反対側で焦
点面（１５′）から焦点長さ（Ｆ＿Ｌ＿Ｒ）の間隔をあ
けて配置されているストリップ状のレンズ列（１６）が
焦準あわせされた光ビーム（１７）または準焦準あわせ
された光ビーム（１７）をモニター領域（１８）に伝達
することとを特徴とする光カーテン装置。
（２）対物レンズ（１２）または第２の凹面鏡の直径が
ダイオード列（１１）の長さよりいくぶん大きく設定さ
れていることを特徴とする請求項１に記載の光カーテン
装置。
（３）穴付きダイヤフラム（２０）が対物レンズ（１２
）または第２の凹面鏡の光軸上でかつ対物レンズまたは
ダイオード列（１１）から離れた位置にある第２の凹面
鏡の側で第１の凹面鏡（１４）の焦点面（１５）に配置
されており、第１の凹面鏡（１４）により伝達された光
ビームのレンズ列（１６）の領域における直径がレンズ
列（１６）の個々のレンズ（１６′）の直径と同一とな
るよう穴付きダイヤフラム（２０）の直径が寸法ぎめさ
れていることを特徴とする請求項１または２に記載の光
カーテン装置。
（４）対物レンズ（１２）または第２の凹面鏡がレンズ
・ストリップまたは凹面鏡ストリップであり、該レンズ
・ストリップまたは凹面鏡ストリップがダイオード列（
１１）の方向に延在していることを特徴とする請求項１
より３までのいずれか１に記載の光カーテン装置。
（５）ストリップ状のフレネル・レンズ（２３）または
ストリップ状の凹面受光鏡がモニター領域（１８）の端
部に配置されていて、光レシーバー（２５）が前記スト
リップ状のフレネル・レンズ（２３）またはストリップ
状の凹面受光鏡の焦点面に設けられていることを特徴と
する請求項１より４までのいずれか１に記載の光カーテ
ン装置。
（６）後方反射器がモニター領域（１８）の端部に配置
されていることと、分割鏡が第１の凹面鏡（１４）と該
第１の凹面鏡（１４）の近傍に設けられている穴付きダ
イヤフラム（２０）との間に配置されることと、分割鏡
（２６）が自動焦準あわせしながら後方反射器（２４）
から戻し反射された光が伝達されている光のビーム（２
８）の側に設けられた光レシーバー（２７）にそらせる
ようにされていて、光レシーバー（２７）の大きさと位
置が穴付きダイヤフラム（２０）の大きさと位置と光学
的に同一であることを特徴とする請求項１より４までの
いずれか１に記載の光カーテン装置。
（７）ダイオード列（１１）の長さ方向に直角に延在し
た面（第２図参照）内で、第１の凹面鏡（１４）に衝突
した伝達されている光ビーム（１８）と第１の凹面鏡（
１４）から反射された伝達されているビーム（２１）の
主光線が互いに角度αを限定していて、第１の凹面鏡（
１４）から反射された伝達されている光のビーム（２１
）が穴付きダイヤフラム（２０）と対物レンズ（１２）
または第２の凹面鏡と分割鏡（２６）を通過することを
特徴とする請求項１より６までのいずれか１に記載の光
カーテン装置。