DE102005015500A1 - Optoelectronic sensor has multiple off axis receiver elements with focussing by electrically variable focal length fluid lenses - Google Patents

Optoelectronic sensor has multiple off axis receiver elements with focussing by electrically variable focal length fluid lenses Download PDF

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    • G01V8/12—Detecting, e.g. by using light barriers using one transmitter and one receiver

Abstract

An optoelectronic sensor has a transmitter (4) and multiple off axis receiver elements (7) with focussing by electrically variable focal length or optical characteristic fluid lenses using asymmetric frames or electrodes.

Description

Die Erfindung betrifft einen optoelektronischer Sensor, insbesondere Lichtschranke oder Lichttaster, mit wenigstens einem Lichtsender und wenigstens einem Empfangselement.The The invention relates to an optoelectronic sensor, in particular Photocell or light scanner, with at least one light transmitter and at least one receiving element.

Optisch Sensoren haben üblicherweise feststehende Linsensysteme.optical Sensors usually have fixed lens systems.

Im Automatisierungsbereich werden zunehmend Bussysteme eingesetzt, die Sensorinformationen weiterleiten und eine Parametrierung aller Sensoren ermöglicht. Parametrierbare Sensoren ermöglichen flexible Produktions- und Erfassungssysteme. Die optischen Systeme wurden bisher bei Bedarf mit elektromechanischen Antrieben verstellt. Neben der Parametereinstellung über Bussysteme ist auch eine manuelle Einstellung über Potentiometer oder eine programmgesteuerte Einstellung über die Sensor-CPU möglich.in the Automation area increasingly bus systems are used, forward the sensor information and parameterize all Sensors possible. Allow parameterizable sensors flexible production and recording systems. The optical systems have been adjusted as required with electromechanical drives. In addition to the parameter setting via Bus systems is also a manual setting via potentiometer or a program-controlled Setting over the sensor CPU possible.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines optoelektronischen Sensors, der ein elektrisch verstellbares Linsensysteme mit hoher Verstellgeschwindigkeit aufweist, einen minimierten mechanischen Verschleiß, sowie geringe mechanische Abmessungen besitzt und mit einer minimalen Steuerleistung auskommt.task the invention is the provision of an optoelectronic sensor, the electrically adjustable lens system with high adjustment speed has a minimized mechanical wear, as well has low mechanical dimensions and with a minimum Tax benefits.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß bei einem optoelektronischer Sensor, insbesondere Lichtschranke oder Lichttaster, mit wenigstens einem Lichtsender und wenigstens einem Empfangselement durch die Verwendung wenigstens einer in ihrer Brennweite und/oder optischen Eigenschaft elektrisch veränderbaren Flüssigkeitslinse.Is solved this object according to the invention in a optoelectronic sensor, in particular light barrier or light scanner, with at least one light emitter and at least one receiving element by the use of at least one in their focal length and / or optical property of electrically variable liquid lens.

Ein derartiger Sensor zeichnet sich durch eine wesentlich vereinfachte Handhabung und Bedienfreundlichkeit aus. Von besonderem Vorteil ist dabei, dass die Beeinflussung des Linsensystems problemlos von Außen, also beispielsweise ferngesteuert erfolgen kann.One Such a sensor is characterized by a much simplified Handling and ease of use. Of particular advantage is that the influence of the lens system easily from Outside, so for example, can be done remotely.

Möglich ist dabei, dass die in ihrer Brennweite elektrisch veränderbare Flüssigkeitslinse zur gezielten Formung hinsichtlich Scharfstellung und Lichtfleckdurchmesser des Senderlichtstrahls vor dem Lichtsender angeordnet ist.Is possible in that the in their focal length electrically changeable liquid lens for targeted shaping with regard to focusing and light spot diameter the transmitter light beam is arranged in front of the light emitter.

Sie kann auch zur gezielten Formung hinsichtlich Lage auf dem Empfangselement, Scharfstellung, Intensität oder Lichtfleckdurchmesser des empfangenen Lichtbündels zur Anpassung der Empfangsanordnung an einen bestimmten Detektionsbereich vor dem Empfangselement angeordnet sein.she can also be used for specific shaping with regard to position on the receiving element, Focus, intensity or spot diameter of the received light beam for Adaptation of the receiving arrangement to a specific detection area be arranged in front of the receiving element.

Es ist auch möglich und von Vorteil, wenn sowohl vor dem Lichtsender wie auch dem Empfangselement eine Flüssigkeitslinse angeordnet ist.It is possible, too and advantageous if both in front of the light emitter as well as the receiving element a liquid lens is arranged.

Nach einer weiteren Ausgestaltung ist die Flüssigkeitslinse durch einen asymmetrisch geformten Rahmen oder durch unterschiedliche elektrische Potentiale an separaten Elektroden des Linsenrahmens in ihren Strahlformungseigenschaften asymmetrisch veränderbar. Die so verstellbare Flüssigkeitslinse ist vor dem Empfangselement angeordnet.To In another embodiment, the liquid lens is a asymmetrically shaped frame or by different electrical potentials on separate electrodes of the lens frame in their beam shaping properties asymmetrically changeable. The so adjustable liquid lens is arranged in front of the receiving element.

Schließlich kann die Flüssigkeitslinse im Senderstrahlengang außerhalb der optischen Achse des Lichtsenders angeordnet sein, so dass der Senderstrahl gezielt in mehrere verschiedene Positionen ablenkbar ist.Finally, can the liquid lens in the transmitter beam outside be arranged on the optical axis of the light emitter, so that the Transmitter beam selectively deflected into several different positions is.

Möglich ist es auch, dass die Flüssigkeitslinse außerhalb der optischen Achse des Empfängerstrahlenganges des Empfängers angeordnet ist, so dass das Gesichtsfeld des Empfängers gezielt auf mehrere verschiedene Positionen ablenkbar ist.Is possible it too, that the liquid lens outside the optical axis of the receiver beam path Recipient is arranged so that the field of view of the recipient targeted can be deflected to several different positions.

Nach einer weiteren Ausgestaltung erfolgt durch korrelierte bzw. modulierte elektrische Ansteuerung der Flüssigkeitslinsen vor Sender bzw. Empfänger während des Betriebes ein Wechsel zwischen mehreren optischen Konfigurationen zur Detektion von Strahlung aus unterschiedlichen Richtungen/Raumbereichen, beispielsweise zur Überwachung einer Szene.To a further embodiment is carried out by correlated or modulated electrical control of the liquid lenses in front of transmitter or receiver while the operation a change between several optical configurations for the detection of radiation from different directions / spatial areas, for example for monitoring a scene.

Der optoelektronische Sensor soll nachfolgend am Beispiel einer in der Zeichnung dargestellten Ausführung erläutert werden.Of the Optoelectronic sensor will be described below using the example of in the Drawing illustrated embodiment explained become.

Der optoelektronische Sensor besteht aus der Steuereinheit (9) die über eine Treiberschaltung (3) den Sender (4) ansteuert. Das Senderlicht wird über eine Flüssigkeitslinse (5) mit variabler Focuslage abgestrahlt.The optoelectronic sensor consists of the control unit ( 9 ) via a driver circuit ( 3 ) the transmitter ( 4 ). The transmitter light is transmitted via a liquid lens ( 5 ) emitted with variable Focuslage.

Diese Flüssigkeitslinse wird über die Steuerleitungen (1) eingestellt. Das Senderlicht (4) (5) wird von der Empfängerlinse (6) gebündelt und dem Empfangselement (7) zugeführt. Das Empfangselement (7) wandelt das empfangene Licht in ein elektrisches Signal, das von der Verstärkereinheit (8) verstärkt wird. Das verstärkte Signal wird in der Steuereinheit (9) ausgewertet und über die I/O Einheit (11) ausgegeben. Im Regelfall enthält ein optischer Sensor auch eine optische Anzeigeneinheit (2), über die verschiedene Statusinformationen des optischen Sensors angezeigt werden können. Parametereinstellungen, die die Flüssigkeitslinse (5) betreffen, sind alternativ über drei verschiedene Wege möglich – über die manuelle Eingabeeinheit (10), über die I/O Einheit und über Algorithmen aus der Steuereinheit (9).This liquid lens is connected via the control lines ( 1 ). The transmitter light ( 4 ) ( 5 ) is received by the receiver lens ( 6 ) and the receiving element ( 7 ). The receiving element ( 7 ) converts the received light into an electrical signal supplied by the amplifier unit ( 8th ) is strengthened. The amplified signal is recorded in the control unit ( 9 ) and via the I / O unit ( 11 ). As a rule, an optical sensor also contains an optical display unit ( 2 ), via which various status information of the optical sensor can be displayed. Parameter settings that the liquid lens ( 5 ) are alternatively via Three different ways possible - via the manual input unit ( 10 ), via the I / O unit and via algorithms from the control unit ( 9 ).

Claims (10)

Optoelektronischer Sensor, insbesondere Lichtschranke oder Lichttaster, mit wenigstens einem Lichtsender (4) und wenigstens einem Empfangselement (7), gekennzeichnet durch die Verwendung wenigstens einer in ihrer Brennweite und/oder optischen Eigenschaft elektrisch veränderbaren Flüssigkeitslinse (5).Optoelectronic sensor, in particular light barrier or light scanner, with at least one light transmitter ( 4 ) and at least one receiving element ( 7 ), characterized by the use of at least one in its focal length and / or optical property electrically variable liquid lens ( 5 ). Optoelektronischer Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in ihrer Brennweite elektrisch veränderbare Flüssigkeitslinse (5) zur gezielten Formung hinsichtlich Scharfstellung und Lichtfleckdurchmesser des Senderlichtstrahls vor dem Lichtsender (4) angeordnet ist.Optoelectronic sensor according to claim 1 , characterized in that in its focal length electrically variable liquid lens ( 5 ) for specific shaping with regard to focusing and light spot diameter of the transmitter light beam in front of the light transmitter ( 4 ) is arranged. Optoelektronischer Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in ihrer Brennweite elektrisch veränderbare Flüssigkeitslinse (5) zur gezielten Formung hinsichtlich Lage auf dem Empfangselement, Scharfstellung, Intensität oder Lichtfleckdurchmesser des empfangenen Lichtbündels zur Anpassung der Empfangsanordnung an einen bestimmten Detektionsbereich vor dem Empfangselement (7) angeordnet ist.Optoelectronic sensor according to claim 1, characterized in that the electrically variable in its focal length liquid lens ( 5 ) for targeted shaping with regard to position on the receiving element, focusing, intensity or light spot diameter of the received light beam for adapting the receiving arrangement to a specific detection area in front of the receiving element ( 7 ) is arranged. Optoelektronischer Sensor nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl vor dem Lichtsender (4) wie auch dem Empfangselement (7) eine Flüssigkeitslinse (5) angeordnet ist.Optoelectronic sensor according to claim 2 and 3, characterized in that both in front of the light emitter ( 4 ) as well as the receiving element ( 7 ) a liquid lens ( 5 ) is arranged. Optoelektronischer Sensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitslinse (5) durch einen asymmetrisch geformten Rahmen oder durch unterschiedliche elektrische Potentiale an separaten Elektroden des Linsenrahmens in ihren Strahlformungseigenschaften asymmetrisch veränderbar ist.Optoelectronic sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the liquid lens ( 5 ) is asymmetrically changeable in its beam shaping properties by an asymmetrically shaped frame or by different electrical potentials on separate electrodes of the lens frame. Optoelektronischer Sensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die so verstellbare Flüssigkeitslinse (5) vor dem Empfangselement (7) angeordnet ist.Optoelectronic sensor according to claim 5, characterized in that the thus adjustable liquid lens ( 5 ) in front of the receiving element ( 7 ) is arranged. Optoelektronischer Sensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitslinse (5) im Senderstrahlengang außerhalb der optischen Achse des Lichtsenders (4) angeordnet ist, so dass der Senderstrahl gezielt in mehrere verschiedene Positionen ablenkbar ist.Optoelectronic sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the liquid lens ( 5 ) in the transmitter beam path outside the optical axis of the light transmitter ( 4 ) is arranged so that the transmitter beam is selectively deflected in several different positions. Optoelektronischer Sensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitslinse (5) außerhalb der optischen Achse des Empfängerstrahlenganges des Empfängers (7) angeordnet ist, so dass das Gesichtsfeld des Empfängers gezielt auf mehrere verschiedene Positionen ablenkbar ist.Optoelectronic sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the liquid lens ( 5 ) outside the optical axis of the receiver beam path of the receiver ( 7 ) is arranged so that the field of view of the receiver is selectively deflected to several different positions. Optoelektronischer Sensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch korrelierte bzw. modulierte elektrische Ansteuerung der Flüssigkeitslinsen vor Sender bzw. Empfänger während des Betriebes ein Wechsel zwischen mehreren optischen Konfigurationen zur Detektion von Strahlung aus unterschiedlichen Richtungen/Raumbereichen, beispielsweise zur Überwachung einer Szene erfolgt.Optoelectronic sensor according to one of the preceding Claims, characterized in that by correlated or modulated electrical control the liquid lenses in front of transmitter or receiver while the operation a change between several optical configurations for the detection of radiation from different directions / spatial areas, for example for monitoring a scene takes place. Optoelektronischer Sensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennweite der Flüssigkeitslinse (5) ferngesteuert veränderbar ist.Optoelectronic sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the focal length of the liquid lens ( 5 ) is remotely modifiable.
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