[发明专利]光学传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学传感器。

背景技术

这种光学传感器通常用于检测监视区域中的物体。这些光学传感器尤其用在安全技术领域中，其中，借助光学传感器进行监视的监视区域形成由机器、工作设备(如机器人等)构成的设备的危险区域。

用于这样的监视任务的光学传感器尤其可以被构造为平面距离传感器例如，由DE 103 26 848 A1公开了一种这样的平面距离传感器。

在以上文献中描述的传感器用于检测监视区域中的物体，并且具有发射发射光束的发射器；接收接收光束的接收器，所述接收器具有分配给它的接收光学系统，所述接收光学系统具有预给定的、由接收光束加载的视野；以及用于在预给定的、定义监视区域的角度范围内周期性地偏转发射光束的偏转单元。在分析处理单元中，根据接收信号在接收器的输出端上生成物体确定信号。在接收光学系统的视野中设置有近区光学系统，其中，可借助于调整单元来调节接收光学系统的视野的由近区光学系统包括的部分。

这种光学传感器通常如此构造，使得发射器和接收器是位置固定地设置的，即静止地设置的。为了在平面的监视区域内引导发射光束，仅仅偏转单元形成集成在壳体中的光学传感器的可旋转且因此可运动的部件。所述偏转单元在此通常包括至少一个电机驱动的镜，在所述镜上发射光束并且(优选地)接收光束被偏转。

对于这种平面距离传感器，不利的是，偏转单元需要较大的空间，使得所述平面距离传感器总体上具有不期望的较大结构。

此外不利的是，发射光束从发射器经由偏转单元到壳体中的窗的路径非常长，其中，发射光束通过所述窗从光学传感器射出。这同样适用于通过所述窗射到壳体中并且通过偏转单元偏转到接收器的接收光束。这导致发射光束和接收光束在壳体内的内部反射，由此降低光学传感器的探测灵敏度(Nachweisempfindlichkeit)。

此外不利的是，偏转单元(发射光束和接收光束在所述偏转单元上被偏转)通常相对发射光束和接收光束的光束轴倾斜，从而使得发射光束和接收光束的光束横截面在由偏转单元反射时发生变形。所述光束横截面变化也会导致光学传感器的探测灵敏度的下降。

发明内容

本发明的任务在于，提供一种开头部分所述类型的光学传感器，其在尽可能简单的构造下具有更高的功能性。

为了解决所述任务，提出权利要求1的特征。在从属权利要求中描述了本发明的有利的实施方式和符合目的的扩展构型。

光学传感器用于检测监视区域内的物体并且包括设置在壳体内的、可绕旋转轴线旋转的发射/接收单元。发射/接收单元包括进行发射的发射器和接收接收光束的接收器。发射光束和/或接收光束穿过壳体的窗，所述窗形成用于发射光束和/或接收光束的射束成形的光学装置。

根据本发明的光学传感器的重要优点在于，旋转的发射/接收单元可以以其发射器和接收器延伸到贴近壳体的窗。因此，发射光束与接收光束在发射/接收单元与窗之间不受镜筒(Tubus)或者类似物保护的光路可以如此小，使得几乎不出现由于发射光束和接收光束在壳体内的内部反射导致的损失。此外有利地，可以省去单独的偏转单元。由此可以一方面显著地减小光学传感器的结构大小。此外，避免了发射光束和接收光束的光束横截面在偏转单元处反射时出现的不期望的变形。

最后，还避免了接收器由于发射器的组件而导致的、如在具有偏转单元的系统中产生的不期望的阴影。

另一个重要优点在于，壳体的窗本身具有光学特性，所述窗可以形成单独的部件或者可以与壳体一体地构造。原则上，对于发射/接收光束的穿透而言，也可以设置单独的窗。由此一方面可以简化地实现或者甚至省略用于发射光束和/或接收光束的射束成形的、单独的、形成射束的光学元件。另一方面，可以如此优化壳体内发射光束和/或接收光束的光路，使得避免壳体中的光束损失或者发射光束直接反向散射到接收器中。此外，通过壳体的窗的光学作用，可以在尽可能高的探测灵敏度方面单独优化发射光束和接收光束在壳体外的射束导向。

此外，通过窗的合适材料选择，可以如此实现带通效果作为另一个光学特性，使得所述窗虽然基本上对于发射光束的波长而言是可穿透的，但是滤除其他波长的干扰光。

特别有利的是，发射/接收单元形成根据光传播时间方法工作的距离传感器。发射器发射发射光脉冲形式的发射光束，在分析处理单元中检测所述发射光束到待探测物体的传播时间。