專利名稱：光學(xué)傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)傳感器。
背景技術(shù)：
這種光學(xué)傳感器用于檢測(cè)在一個(gè)監(jiān)控區(qū)域中的目標(biāo)。這種光學(xué)傳感器一般可構(gòu)成為光探測(cè)器、距離傳感器、反射光勢(shì)壘、光勢(shì)壘及類似裝置，其一般具有一個(gè)發(fā)射發(fā)送光束 的發(fā)送器、一個(gè)接收接收光束的接收器以及一個(gè)分析處理單元，在該分析處理單元中由接 收器的接收信號(hào)生成目標(biāo)確定信號(hào)。接收器可以具有一個(gè)單個(gè)的、接收接收光束的接收元 件或者也可以具有此類接收元件的多重設(shè)置。典型的是在這種光學(xué)傳感器的發(fā)送器上游設(shè)置一發(fā)送光學(xué)系統(tǒng)，該發(fā)送光學(xué)系統(tǒng) 用于發(fā)送光束的射束成形。在最簡(jiǎn)單的情況下，此類發(fā)送光學(xué)系統(tǒng)由一個(gè)單個(gè)的透鏡組成， 該透鏡與發(fā)送器以預(yù)給定的間距設(shè)置。視該透鏡的焦距并且視該透鏡與發(fā)送器的間距而 定，通過(guò)該透鏡引導(dǎo)的發(fā)送光束聚焦于一個(gè)確定的點(diǎn)上或者產(chǎn)生準(zhǔn)直的光束。被這樣構(gòu)成的發(fā)送光學(xué)系統(tǒng)的第一問(wèn)題在于，由于例如可由發(fā)光二極管構(gòu)成的發(fā) 送器的發(fā)散的輻射特性，始終有一定部分的發(fā)送光沒(méi)有被引導(dǎo)至與發(fā)送器有間距地設(shè)置的 發(fā)送光學(xué)系統(tǒng)上，因此所述發(fā)送光的該部分沒(méi)有被用來(lái)檢測(cè)目標(biāo)。為了克服該問(wèn)題，已經(jīng)嘗 試使用具有兩個(gè)先后相繼設(shè)置的透鏡的發(fā)送光學(xué)系統(tǒng)，其中，第一透鏡與發(fā)送器間距小地 設(shè)置并且用于捕獲來(lái)自發(fā)送器的、盡可能多的發(fā)送光，以便將該發(fā)送光供應(yīng)給位于其后的 第二透鏡，該第二透鏡然后進(jìn)行發(fā)送光束的實(shí)際的射束成形。在此，缺點(diǎn)是，第一透鏡也必 須相對(duì)于發(fā)送器以顯著的間距設(shè)置，從而在這種情況下由發(fā)送光學(xué)系統(tǒng)也僅僅捕獲發(fā)送光 的小的、不期望的部分并且將其用于目標(biāo)檢測(cè)，由此，降低了該光學(xué)傳感器的指示靈敏度。 此外，缺點(diǎn)是，為了構(gòu)造發(fā)送光學(xué)系統(tǒng)必須使用兩個(gè)單獨(dú)的透鏡，它們必須向著發(fā)送器并且 彼此相對(duì)定向并且然后被固定位置。如果應(yīng)當(dāng)用此類發(fā)送光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生特殊的射束橫截面、特別是正方形或矩形的射 束橫截面，則會(huì)出現(xiàn)另一問(wèn)題。因?yàn)橛迷摪l(fā)送光學(xué)系統(tǒng)的透鏡始終產(chǎn)生圓形或橢圓形的射 束橫截面，所以必須設(shè)置遮光板作為該發(fā)送光學(xué)系統(tǒng)的附加元件。但是此類遮光板的使用 進(jìn)一步降低了可供用于檢測(cè)目標(biāo)的光量，這進(jìn)一步降低了該光學(xué)傳感器的指示靈敏度。DE 10 2008 014 349涉及一種用于檢測(cè)在一個(gè)監(jiān)控區(qū)域中的目標(biāo)的光學(xué)傳感器， 其具有一個(gè)發(fā)射發(fā)送光束的發(fā)送器、一個(gè)接收接收光束的接收器、一個(gè)分析處理單元(在 該分析處理單元中根據(jù)接收器輸出端上的接收信號(hào)生成目標(biāo)確定信號(hào))和一個(gè)設(shè)置在該 發(fā)送器下游的發(fā)送光學(xué)系統(tǒng)，該發(fā)送光學(xué)系統(tǒng)用于所述發(fā)送光束的射束成形。發(fā)送光學(xué)系 統(tǒng)直接連接至發(fā)送器并且具有一個(gè)聚焦器，該聚焦器構(gòu)成用于發(fā)送光束的光導(dǎo)元件。為此， 在聚焦器的殼面上進(jìn)行發(fā)送光束的全反射。在此，聚焦器的配置給發(fā)送器的端側(cè)構(gòu)造成用 于發(fā)送光束的輸入耦合面。在聚焦器的背離發(fā)送器的端側(cè)上設(shè)置一個(gè)出射面，該出射面構(gòu) 成用于發(fā)送光束的射束成形機(jī)構(gòu)。借助這樣構(gòu)成的發(fā)送光學(xué)系統(tǒng)以簡(jiǎn)單的方式實(shí)現(xiàn)光學(xué)傳感器的指示靈敏度的顯著提高，因?yàn)橹苯幼糜诎l(fā)送器上的聚焦器幾乎接收發(fā)送器的全部發(fā)送光并且將其用于射 束成形，也就是說(shuō)，與傳統(tǒng)的、單個(gè)透鏡形式的發(fā)送光學(xué)系統(tǒng)相比顯著降低了光學(xué)損失。在此關(guān)鍵是，縱軸線有利地與發(fā)送器的光學(xué)軸線重合的聚焦器通過(guò)發(fā)送光束在其 殼面上的全反射將全部的發(fā)送光引導(dǎo)至其內(nèi)空間中，其中，通過(guò)殼面的適當(dāng)造型已經(jīng)以期 望的方式預(yù)給定或至少影響射束成形。特別有利的是，殼面具有拋物線的形狀。此外，所述殼面也可以以自由形態(tài)面或柱 面構(gòu)成。一般來(lái)說(shuō)，聚焦器的殼面被這樣構(gòu)成，使得在該殼面上進(jìn)行發(fā)送光束的全反射，由 此保證的是，僅僅少部分的發(fā)送光束經(jīng)由該殼面射出。通過(guò)殼面的鏡面化甚至可完全防止發(fā)送光經(jīng)由該殼面的射出。由此實(shí)現(xiàn)的是，發(fā)送器的幾乎全部發(fā)送光在聚焦器中被引導(dǎo)并且經(jīng)由聚焦器的出 射面射出，從而其可供用于檢測(cè)目標(biāo)。另一重要的優(yōu)點(diǎn)在于，通過(guò)出射面的預(yù)給定能夠以有利的方式預(yù)給定射束橫截 面。這特別是意味著，不再需要作為獨(dú)立構(gòu)件的、用于射束成形的遮光板，所述遮光板導(dǎo)致 可供用于檢測(cè)目標(biāo)的發(fā)送光的不期望的減少。由此，與在單個(gè)透鏡旁邊使用遮光板的發(fā)送光學(xué)系統(tǒng)相比，一方面改善了可利用 的發(fā)送光的效益并且同時(shí)顯著降低了發(fā)送光學(xué)系統(tǒng)的部件數(shù)量并且由此顯著降低了用于 制造該發(fā)送光學(xué)系統(tǒng)的裝配耗費(fèi)。在此，發(fā)送光學(xué)系統(tǒng)的聚焦器特別有利地由合成材料注射成形件構(gòu)成，所述合成 材料注射成形件可成本有利且經(jīng)濟(jì)地制造。通過(guò)出射面的適當(dāng)構(gòu)造可靈活地預(yù)給定發(fā)送光束的射束輪廓。特別有利的是，聚 焦器為了生成具有矩形或正方形射束橫截面的發(fā)送光束而具有托力克出射面。有利的是，輸入耦合面本身構(gòu)成光學(xué)元件并且為此被構(gòu)造為凸面、特別是被構(gòu)造 為球面，其直接連接至發(fā)送器。由此，發(fā)送光束由發(fā)送器特別完全地耦合輸入到聚焦器中。特別是對(duì)于本發(fā)明的發(fā)送光學(xué)系統(tǒng)的聚焦器不具有鏡面化的面的情況需注意的 是，聚焦器這樣地支承在光學(xué)傳感器的內(nèi)部，使得其殼面不大面積地與其他物體接觸，因?yàn)?否則發(fā)送光將經(jīng)由接觸位置從聚焦器射出。為此，為了發(fā)送光學(xué)系統(tǒng)的位置固定而設(shè)置一個(gè)保持裝置，該保持裝置具有點(diǎn)狀 或線狀的接觸元件，所述接觸元件靠觸在聚焦器的殼面上。優(yōu)選該保持裝置構(gòu)成該聚焦器 的三點(diǎn)支承裝置。由此，因?yàn)樵摫３盅b置僅僅點(diǎn)狀地靠觸在所述殼面上，所以保證的是，發(fā)送光的僅 僅很少的份額經(jīng)由接觸位置射出，保持裝置的接觸元件在所述接觸位置上靠觸在聚焦器的 殼面上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，在功能性方面進(jìn)一步改善DE 10 2008 014 349的光學(xué)傳感器。為了實(shí)現(xiàn)所述目的，設(shè)置了權(quán)利要求1的特征。在從屬權(quán)利要求中描述本發(fā)明的 有利的實(shí)施方式和符合目的的進(jìn)一步構(gòu)型。
本發(fā)明的光學(xué)傳感器用于檢測(cè)監(jiān)控區(qū)域中的目標(biāo)并且包括一個(gè)發(fā)射發(fā)送光束的 發(fā)送器、一個(gè)接收接收光束的接收器、一個(gè)分析處理單元(在該分析處理單元中根據(jù)接收 器輸出端上的接收信號(hào)生成目標(biāo)確定信號(hào))和一個(gè)設(shè)置在發(fā)送器下游的發(fā)送光學(xué)系統(tǒng)，該 發(fā)送光學(xué)系統(tǒng)用于發(fā)送光束的射束成形。發(fā)送光學(xué)系統(tǒng)直接連接至發(fā)送器并且具有一個(gè)聚 焦器，該聚焦器構(gòu)成用于發(fā)送光束的光導(dǎo)元件。為此，在聚焦器的殼面上進(jìn)行發(fā)送光束的全 反射。聚焦器的配置給發(fā)送器的端側(cè)構(gòu)造成用于發(fā)送光束的輸入耦合面。在聚焦器的背離 發(fā)送器的端側(cè)上設(shè)置一個(gè)出射面，該出射面構(gòu)成用于發(fā)送光束的射束成形機(jī)構(gòu)。輸入耦合 面限定一個(gè)漏斗狀的空心空間，該空心空間在聚焦器的端側(cè)上終止(ausmtoden)。通過(guò)輸入耦合面的按照本發(fā)明的構(gòu)造(即其限定一個(gè)漏斗狀的空心空間)，由發(fā) 送器發(fā)射出的寄生發(fā)送光束可被屏蔽，所述寄生發(fā)送光束導(dǎo)致發(fā)送光點(diǎn)的模糊，也就是說(shuō) 導(dǎo)致發(fā)送光點(diǎn)的不清晰的邊緣區(qū)域。由此，利用本發(fā)明的光學(xué)傳感器在目標(biāo)檢測(cè)之處產(chǎn)生清晰限定的發(fā)送光點(diǎn)，由此 實(shí)現(xiàn)該光學(xué)傳感器的高指示靈敏度。在此，通過(guò)聚焦器幾何結(jié)構(gòu)的適當(dāng)?shù)某叽绱_定可以可變地預(yù)給定發(fā)送光點(diǎn)的幾何 結(jié)構(gòu)(即發(fā)送光束的射束橫截面)并且使其與光學(xué)傳感器的當(dāng)時(shí)應(yīng)用相匹配。特別是可以 產(chǎn)生發(fā)送光束的正方形的發(fā)送光點(diǎn)。聚焦器在此優(yōu)選關(guān)于其縱軸線旋轉(zhuǎn)對(duì)稱地構(gòu)成。有利的是，輸入耦合面具有一個(gè)端面和一個(gè)關(guān)于聚焦器的縱軸線旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的殼面 段，該端面的法向矢量與聚焦器的縱軸線重合。由此，從發(fā)送器射出的發(fā)送光束經(jīng)由該殼面段從聚焦器中輸出耦合并且由此被屏 蔽，所述發(fā)送光束的射束軸線相對(duì)于聚焦器的縱軸線以一個(gè)大于一選擇角度的角度延伸。由此，借助簡(jiǎn)單的手段生成發(fā)送光束的清晰限定的、不模糊的發(fā)送光點(diǎn)。如果發(fā)送器具有一個(gè)漏斗狀反射器，在該漏斗狀反射器的底部上設(shè)置至少一個(gè)發(fā) 射發(fā)送光束的發(fā)射元件的話，則聚焦器的該構(gòu)造被證明特別是有利的。在這種布置中，雖然由發(fā)送元件發(fā)射出的發(fā)送光束的大部分直接到達(dá)聚焦器并且 在該聚焦器中沿著該聚焦器的縱軸線被引導(dǎo)，從而被這樣引導(dǎo)的發(fā)送光束在從聚焦器中射 出之后形成用于目標(biāo)檢測(cè)的發(fā)送光集束，但是也出現(xiàn)寄生發(fā)送光束，所述寄生發(fā)送光束由 發(fā)送元件發(fā)射并且只有當(dāng)在漏斗狀反射器的壁上反射之后才耦合輸入到聚焦器中。該寄生 發(fā)送光束的射束軸線相對(duì)于聚焦器的縱軸線以一個(gè)大于所述選擇角度的角度延伸并且通 過(guò)輸入耦合面的幾何結(jié)構(gòu)被完全屏蔽，從而使得從聚焦器中導(dǎo)出的發(fā)送光束具有清晰限定 的發(fā)送光點(diǎn)。在最簡(jiǎn)單的情況下，發(fā)送器具有僅僅一個(gè)單個(gè)的、在漏斗狀反射器中的發(fā)送元件。作為替代方案，發(fā)送器具有多個(gè)并排布置的發(fā)送元件，其中，這些發(fā)送元件發(fā)射不 同顏色的發(fā)送光束。這樣構(gòu)成的光學(xué)傳感器于是有利地構(gòu)成一個(gè)對(duì)比度探測(cè)器，借助其可以在目標(biāo)上 進(jìn)行對(duì)比度區(qū)分。


以下將借助附圖來(lái)描述本發(fā)明。附圖為
圖1 是一個(gè)光學(xué)傳感器示意圖；圖2 是按照DE 10 2008 014 349的圖1中的光學(xué)傳感器的發(fā)送器和發(fā)送光學(xué)系 統(tǒng)的實(shí)施方式的示圖；圖3 是用于圖2中的發(fā)送光學(xué)系統(tǒng)的保持裝置的橫截面圖；圖4:是本發(fā)明的發(fā)送光學(xué)系統(tǒng)的第一實(shí)施例的視圖，其具有配屬的、用于圖1中 的光學(xué)傳感器的發(fā)送器；圖5 是本發(fā)明的發(fā)送光學(xué)系統(tǒng)的第二實(shí)施例的視圖，其具有配屬的、用于圖2中 的光學(xué)傳感器的發(fā)送器。
具體實(shí)施例方式圖1示意性示出一個(gè)用于檢測(cè)在監(jiān)控區(qū)域中的目標(biāo)2的光學(xué)傳感器1的結(jié)構(gòu)。在 本例中，該光學(xué)傳感器1構(gòu)造成光探測(cè)器、特別是對(duì)比度探測(cè)器。原則上，該光學(xué)傳感器也 可構(gòu)造成距離傳感器、光壘、反射光壘或類似裝置。圖1中的光學(xué)傳感器具有一個(gè)傳感器殼體3，在該殼體中設(shè)有一個(gè)發(fā)射發(fā)送光束4 的發(fā)送器5和一個(gè)接收接收光束7的接收器8，該發(fā)送器具有配屬的發(fā)送光學(xué)系統(tǒng)6并且該 接收器具有配屬的接收光學(xué)系統(tǒng)9。在本例中，發(fā)送器5由發(fā)光二極管構(gòu)成。原則上該發(fā) 送器5也可以由激光二極管構(gòu)成。接收器8可以由一個(gè)單個(gè)的接收元件例如光敏二極管構(gòu) 成。作為替代方案，接收器8可以具有多個(gè)接收元件。發(fā)送光學(xué)系統(tǒng)6用于所述發(fā)送光束 4的射束成形。接收光學(xué)系統(tǒng)9用于使所述接收光束7聚焦到接收器8上。由發(fā)送器5發(fā)射出的發(fā)送光束4被引導(dǎo)至所述監(jiān)控區(qū)域中并且碰到待檢測(cè)的目標(biāo) 2上。所述發(fā)送光束4被作為接收光束7從該目標(biāo)反射回接收器8。在此生成的接收信號(hào) 在一個(gè)分析處理單元10中被分析處理，該分析處理單元也集成在該傳感器殼體3中。該分 析處理單元10由微處理器或類似裝置構(gòu)成。在該分析處理單元10中例如通過(guò)閾值評(píng)價(jià)生 成目標(biāo)確定信號(hào)。該目標(biāo)確定信號(hào)通過(guò)光學(xué)傳感器1的未示出的輸出端被輸出。圖2示出用于圖1中的按照DE 10 2008 014 349的光學(xué)傳感器1的發(fā)送器5和 配屬的發(fā)送光學(xué)系統(tǒng)6的實(shí)施方式。由發(fā)光二極管構(gòu)成的發(fā)送器5集成在殼體11中，在該 殼體的前壁中設(shè)有一個(gè)窗12，該窗也可以構(gòu)造成透明的澆注塊的形式。發(fā)送光束4由芯片 13形式的發(fā)送元件13發(fā)射，該芯片被一個(gè)漏斗狀反射器14包圍。由發(fā)送元件13發(fā)射出的 發(fā)送光直接地或在漏斗狀反射器14上反射之后從該發(fā)送器5中導(dǎo)出。發(fā)送器5的由此生 成的發(fā)送光束4 一般具有發(fā)散的射束特性。發(fā)送光學(xué)系統(tǒng)6具有聚焦器15，該聚焦器以透明的合成材料注射成形件的形式構(gòu) 成。如從圖2中可看出的那樣，聚焦器15被直接這樣地安放在發(fā)送器5上，使得該聚焦器 15的縱軸線A與該發(fā)送器5的光學(xué)軸線重合。在聚焦器15的向著發(fā)送器5的端側(cè)上設(shè)有一個(gè)輸入耦合面16，由發(fā)送器5發(fā)射出 的發(fā)送光束4經(jīng)由該輸入耦合面輸入耦合到聚焦器15中。在本例中，輸入耦合面16凹面 地構(gòu)成并且由此形成一光學(xué)元件，發(fā)送光束4借助該光學(xué)元件導(dǎo)入到聚焦器15中。輸入耦 合面16在此構(gòu)造成球面。作為替代方案，輸入耦合面16也可以構(gòu)造為非球面或者構(gòu)造為 自由形態(tài)面。一般來(lái)說(shuō)重要的是，聚焦器15以該輸入耦合面16直接連接至發(fā)送器5并且 在此優(yōu)選覆蓋所述窗12的整個(gè)面，從而所有發(fā)送光束4或至少幾乎所有發(fā)送光束4經(jīng)由該輸入耦合面16被輸入耦合到聚焦器15中。發(fā)送光束4于是在該聚焦器15內(nèi)部在其縱軸線A的方向上被引導(dǎo)。聚焦器15的殼面17被這樣成形，使得在該殼面上進(jìn)行發(fā)送光束4的全反射，由此保證的是，幾乎沒(méi)有發(fā) 送光經(jīng)由該殼面17射出。特別有利的是，該殼面17被鏡面化，從而不再有發(fā)送光束4經(jīng)由 該殼面射出。聚焦器15的殼面17被這樣構(gòu)成，使得得到發(fā)送光束4在聚焦器15中的完全引導(dǎo)。 此外，殼面17的造型也對(duì)于發(fā)送光束4的射束成形做出貢獻(xiàn)。在本例中，殼面17具有拋物 線的形狀。原則上，殼面17可以具有至少區(qū)段地圓柱形的形狀。此外，殼面17可以被構(gòu)造 為自由形態(tài)面。在聚焦器15的背離發(fā)送器5的端側(cè)上設(shè)有一個(gè)出射面18，發(fā)送光束4經(jīng)由該出射 面被從聚焦器15中導(dǎo)出。通過(guò)出射面18的特殊造型，發(fā)送光束4的射束輪廓可以被精確 設(shè)置。在本實(shí)施例中，出射面18具有復(fù)曲面的形狀。利用這樣構(gòu)成的出射面18可以在不 使用附加的光學(xué)元件如遮光板及類似裝置的情況下產(chǎn)生射束橫截面為正方形或矩形的發(fā) 送光束4。一般來(lái)說(shuō)，出射面18也可以由其他的凸面如球面、非球面或自由形態(tài)面構(gòu)成。在圖2中示出殼面17上的總共三個(gè)線中的兩個(gè)，這些線構(gòu)成用于支撐保持裝置20 的元件的支撐線19，該保持裝置在圖3中以橫截面圖示出。構(gòu)成發(fā)送光學(xué)系統(tǒng)6的聚焦器15借助該保持裝置20位置固定地支承在所述光學(xué) 傳感器1的傳感器殼體3中，從而該聚焦器在規(guī)定的額定位置中相對(duì)于同樣位置固定地支 承在傳感器殼體3中的發(fā)送器5定位。圖3中的保持裝置20構(gòu)成用于聚焦器15的三點(diǎn)支承裝置。該保持裝置20具有 環(huán)形的接收部21，三個(gè)相同構(gòu)造的接觸元件22從該接收部的內(nèi)側(cè)突出。這些接觸元件22 在該接收部21的圓周方向上分別彼此錯(cuò)位120°設(shè)置。這些接觸元件22線形地構(gòu)成，其 中，其彼此平行延伸的縱軸線A垂直于圖3中的圖紙平面取向。這些接觸元件22分別具有 兩個(gè)側(cè)面，所述側(cè)面向著一個(gè)前棱邊延伸。保持裝置20的接觸元件22以所述前棱邊沿著 所述支撐線19靠觸在聚焦器15的殼面17上。由此，因?yàn)檫@些接觸元件22僅僅是線形的， 在聚焦器15的殼面17上不會(huì)形成大面積的支撐面，所以保證的是，在那里僅僅很少份額的 發(fā)送光束4射出。圖4和5示出本發(fā)明聚焦器15的兩個(gè)實(shí)施方式，其作為所述光學(xué)傳感器1的發(fā)送 光學(xué)系統(tǒng)6的組成部分并且具有分別配屬的發(fā)送器5。圖4和5的聚焦器15類似于圖2的實(shí)施方式具有一個(gè)殼面17和一個(gè)凸面的出射 面18。聚焦器15本身關(guān)于其縱軸線A旋轉(zhuǎn)對(duì)稱地構(gòu)成并且優(yōu)選由合成材料注射成形件構(gòu) 成。在殼面17上進(jìn)行發(fā)送光束4的全反射，其中，為此殼面17可以被鏡面化或者粗糙化。 通過(guò)出射面18的該特殊構(gòu)造可以獲得發(fā)送光束4的特殊的射束橫截面，即發(fā)送光點(diǎn)的特殊 形狀。特別是可以產(chǎn)生正方形的發(fā)送光點(diǎn)。圖4或5中的聚焦器15的外輪廓優(yōu)選相應(yīng)于 圖2中的實(shí)施方式。類似于圖2中的實(shí)施方式地，在圖4或圖5中的聚焦器15的情況下設(shè)有支撐線 19，按照?qǐng)D3的保持裝置可安放在所述支撐線上。與圖2中的實(shí)施方式的不同之處在于，在圖4或圖5中的聚焦器15的情況下輸入 耦合面16限定一個(gè)漏斗狀的空心空間23，該空心空間在聚焦器15的向著發(fā)送器5的端側(cè)終止。輸入耦合面16在此被劃分為一個(gè)端面16a以及一個(gè)殼面段16b，所述端面限定空 心空間23的底部并且其法向矢量與聚焦器15的縱軸線A重合，所述殼面段側(cè)向地限定所 述空心空間23。在本例中，空心空間23具有錐形的、向著端面16a縮細(xì)的形狀，其中，該空心空間 23的橫截面為梯形。原則上，該空心空間23的殼面段16b也可以具有曲率。通過(guò)輸入耦合面16的該構(gòu)造，由發(fā)送器5發(fā)射出的、遠(yuǎn)軸線(即相對(duì)于聚焦器15 的縱軸線A以大角度延伸)的發(fā)送光束4被有目的地屏蔽，從而僅僅是近軸線的發(fā)送光束 4對(duì)于清晰限定的發(fā)送光點(diǎn)的形成做出貢獻(xiàn)。借助于圖4中的實(shí)施例示出這一點(diǎn)。在該實(shí)施方式的情況下設(shè)置一發(fā)送器5，該發(fā) 送器集成在一殼體11中。在該殼體11中設(shè)有一個(gè)漏斗狀反射器14，一個(gè)呈發(fā)光二極管或 激光二極管形式的發(fā)送元件13坐置于該漏斗狀反射器的底部上。由發(fā)送器5發(fā)射的發(fā)送光束4經(jīng)由該漏斗狀反射器14的開(kāi)放的上側(cè)到達(dá)聚焦器 15。在圖4中示出兩個(gè)近軸線的部分射束4a、4b。部分射束4a直接碰到端面16a上并且由 此進(jìn)入到聚焦器15中。部分射束4b以一個(gè)角度a 碰到殼面段16b上，該角度小于通過(guò) 殼面段16b的幾何結(jié)構(gòu)確定的選擇角度，從而所述部分射束4b經(jīng)由殼面段16b被這樣地引 導(dǎo)至聚焦器15的殼面17上，使得該部分射束4b在那里被全反射并且于是同樣如部分射束 4a那樣經(jīng)由出射面18從聚焦器15中射出。由此，這些部分射束4a、4b對(duì)于發(fā)送光束4的 形成做出貢獻(xiàn)，所述發(fā)送光束用于檢測(cè)監(jiān)控區(qū)域中的目標(biāo)。此外，在圖4中示出兩個(gè)脫離軸線的部分射束4c、4d。部分射束4c由發(fā)送元件13 在漏斗狀反射器14上無(wú)反射地進(jìn)入到空心空間23中并且以一個(gè)大于所述選擇角度的角度 a 2碰到殼面段16上。由此，該部分射束4c以一個(gè)大于全反射臨界角度的角度碰到聚焦器 15的殼面17上。由此，該部分射束4c經(jīng)由殼面17從聚焦器15中導(dǎo)出并且對(duì)于發(fā)送光束 4的發(fā)送光點(diǎn)的形成不做出貢獻(xiàn)，所述發(fā)送光點(diǎn)被用來(lái)進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)。由發(fā)送元件13發(fā)射 的部分射束4d首先在漏斗狀反射器14的側(cè)壁上反射并且于是以一個(gè)也大于所述選擇角度 的角度a 3碰到殼面段16b上。由此，部分射束4d也以一個(gè)大于全反射角度的角度碰到聚 焦器15的殼面17上。由此，該部分射束4d也經(jīng)由殼面17從聚焦器15中導(dǎo)出并且從而被 屏蔽。一般來(lái)說(shuō)，通過(guò)空心空間幾何結(jié)構(gòu)并且從而輸入耦合面16幾何結(jié)構(gòu)的預(yù)給定，遠(yuǎn) 軸線的發(fā)送光束份額被屏蔽，從而使得僅僅近軸線的發(fā)送光束份額經(jīng)由聚焦器15的出射 面18進(jìn)入到監(jiān)控區(qū)域中。由此生成發(fā)送光束4的被清晰限定的、關(guān)于縱軸線對(duì)稱的發(fā)送光
點(diǎn)o圖5中的實(shí)施例與圖4中的實(shí)施例的不同之處在于，發(fā)送器5具有多個(gè)彼此并排 的、設(shè)置在漏斗狀反射器15的底部上的發(fā)送元件13a、13b、13c，這些發(fā)送元件可以共同地 或者單個(gè)相繼地被激活并且它們發(fā)射不同顏色的發(fā)送光束4。在本例中，設(shè)置三個(gè)發(fā)送元件13a、b、c。中央的發(fā)送元件13a發(fā)射綠色的發(fā)送光 束4，由此生成關(guān)于縱軸線對(duì)稱的光點(diǎn)24a。中間的發(fā)送元件旁邊的發(fā)送元件13b、13c發(fā)射 紅色的或藍(lán)色的發(fā)送光束4，由此，軸線錯(cuò)位地在綠色的光點(diǎn)24a旁邊生成紅色的光點(diǎn)24b 和藍(lán)色的光點(diǎn)24c。遠(yuǎn)軸線的部分發(fā)送光束的屏蔽類似于圖4中的實(shí)施方式地通過(guò)適當(dāng)?shù)?br> 9選擇輸入耦合面16、特別是殼面段16b的幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行。附圖標(biāo)記表1 光學(xué)傳感器2目標(biāo)3 傳感器殼體13c發(fā)送元件4 發(fā)送光束14漏斗狀反射器4a部分射束2015聚焦器4b部分射束16輸入耦合面4c 部分射束16a端面4d部分射束16b殼面段5 發(fā)送器17殼面6 發(fā)送光學(xué)系統(tǒng)2518出射面7 接收光束19支撐線8 接收器20保持裝置9 接收光學(xué)系統(tǒng)21接收部10分析處理單元22接觸元件11 殼體3023空心空間12 窗24a光點(diǎn)13發(fā)送元件24b光點(diǎn)
13a發(fā)送元件24c光點(diǎn)13b發(fā)送元件A縱軸線
權(quán)利要求
按照DE 10 2008 014 349的光學(xué)傳感器(1)，用于檢測(cè)在一個(gè)監(jiān)控區(qū)域中的目標(biāo)(2)，具有一發(fā)射發(fā)送光束(4)的發(fā)送器(5)；一接收接收光束(7)的接收器(8)；一分析處理單元(10)，在該分析處理單元中根據(jù)接收器(8)輸出端上的接收信號(hào)生成一目標(biāo)確定信號(hào)；和一設(shè)置在所述發(fā)送器(5)下游的發(fā)送光學(xué)系統(tǒng)(6)，該發(fā)送光學(xué)系統(tǒng)用于所述發(fā)送光束(4)的射束成形，其中，發(fā)送光學(xué)系統(tǒng)(6)直接連接至所述發(fā)送器(5)并且具有一聚焦器(15)，該聚焦器構(gòu)成用于發(fā)送光束(4)的光導(dǎo)元件，其中，為此在聚焦器(15)的殼面(17)上進(jìn)行發(fā)送光束(4)的全反射，其中，聚焦器(15)的配置給發(fā)送器(5)的端側(cè)被構(gòu)造為用于發(fā)送光束(4)的輸入耦合面(16)，其中，在聚焦器(15)的背離發(fā)送器(5)的端側(cè)上設(shè)置一出射面(18)，該出射面構(gòu)成用于發(fā)送光束(4)的射束成形裝置，其特征在于，所述輸入耦合面(16)限定一漏斗狀的空心空間(23)，該空心空間在所述聚焦器(15)的端側(cè)上終止。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)傳感器，其特征在于，所述聚焦器(15)關(guān)于其縱軸線旋轉(zhuǎn)對(duì) 稱地構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的光學(xué)傳感器，其特征在于，所述輸入耦合面具有一端面(16a) 和一關(guān)于聚焦器(15)的縱軸線旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的殼面段(16b)，所述端面的法向矢量與聚焦器 (15)的縱軸線重合。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的光學(xué)傳感器，其特征在于，從發(fā)送器(5)射出的、射束軸線相對(duì)于 聚焦器(15)縱軸線以大于一選擇角度的角度延伸的發(fā)送光束(4)經(jīng)由殼面段(16b)從聚 焦器(15)中輸出耦合并且由此被屏蔽。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4的光學(xué)傳感器，其特征在于，所述殼面段(16b)具有曲率或錐形 的形狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一的光學(xué)傳感器，其特征在于，所述空心空間(23)的直徑從 聚焦器(15)的向著發(fā)送器(5)的端側(cè)朝著輸入耦合面(16)的端面縮細(xì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6之一的光學(xué)傳感器，其特征在于，發(fā)送器(5)具有一漏斗狀反射 器(14)，在該漏斗狀反射器的底部上設(shè)有至少一個(gè)發(fā)射發(fā)送光束(4)的發(fā)送元件(13，13a，b，c) ο
8.根據(jù)權(quán)利要求7的光學(xué)傳感器，其特征在于，發(fā)送器(5)具有多個(gè)并排設(shè)置的發(fā)送元 件(13a，b，c)，這些發(fā)送元件發(fā)射不同顏色的發(fā)送光束(4)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8之一的光學(xué)傳感器，其特征在于，發(fā)送光束(4)在聚焦器(15) 中沿著該聚焦器的縱軸線被引導(dǎo)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9之一的光學(xué)傳感器，其特征在于，聚焦器(15)具有一拋物線形 的殼面(17)，或者該聚焦器(15)的殼面(17)具有圓柱形的形狀或形成自由形態(tài)面。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10之一的光學(xué)傳感器，其特征在于，出射面(18)是凸面。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的光學(xué)傳感器，其特征在于，聚焦器(15)的出射面(18)被構(gòu)造為 復(fù)曲面、被構(gòu)造為球面或非球面或者被構(gòu)造為自由形態(tài)面。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12之一的光學(xué)傳感器，其特征在于，聚焦器(15)由合成材料制 成，并且該聚焦器(15)的殼面(17)被鏡面化或粗糙化。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至13之一的光學(xué)傳感器，其特征在于，為了發(fā)送光學(xué)系統(tǒng)(6)的 位置固定，設(shè)置一保持裝置(20)，該保持裝置具有一些點(diǎn)狀或線狀的接觸元件(22)，這些 接觸元件靠觸在所述聚焦器(15)的殼面(17)上，并且該保持裝置(20)構(gòu)成該聚焦器(15)的三點(diǎn)支承裝置。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至14之一的光學(xué)傳感器，其特征在于，發(fā)送器(5)由激光二極管或 發(fā)光二極管構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于檢測(cè)在一個(gè)監(jiān)控區(qū)域中的目標(biāo)(2)的光學(xué)傳感器(1)，具有一發(fā)射發(fā)送光束(4)的發(fā)送器(5)；一接收接收光束(7)的接收器(8)；一分析處理單元(10)，在該分析處理單元中根據(jù)接收器(8)輸出端上的接收信號(hào)生成一目標(biāo)確定信號(hào)；一設(shè)置在所述發(fā)送器(5)下游的發(fā)送光學(xué)系統(tǒng)(6)，該發(fā)送光學(xué)系統(tǒng)用于所述發(fā)送光束(4)的射束成形。發(fā)送光學(xué)系統(tǒng)(6)直接連接至所述發(fā)送器(5)并且具有一聚焦器(15)，該聚焦器構(gòu)成用于發(fā)送光束(4)的光導(dǎo)元件。為此在聚焦器(15)的殼面(17)上進(jìn)行發(fā)送光束(4)的全反射。在此，聚焦器的配置給發(fā)送器(5)的端側(cè)被構(gòu)造為用于發(fā)送光束(4)的輸入耦合面(16)。在聚焦器(15)的背離發(fā)送器(5)的端側(cè)上設(shè)置一出射面(18)，該出射面構(gòu)成用于發(fā)送光束(4)的射束成形裝置。在按照DE 10 2008 014 349的光學(xué)傳感器(1)的進(jìn)一步方案中，所述輸入耦合面(16)限定一漏斗狀的空心空間(23)，該空心空間在所述聚焦器(15)的端側(cè)上終止。
文檔編號(hào)G01D5/26GK101825764SQ201010130008
公開(kāi)日2010年9月8日 申請(qǐng)日期2010年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月7日
發(fā)明者J·胡斯, N·多克曼, W·卡樂(lè)勒 申請(qǐng)人:洛伊策電子兩合公司