DE202005012479U1

DE202005012479U1 - Optical object sensor has transmitter in collimator with opening coupling reflected peripheral rays to monitor diode

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Publication number: DE202005012479U1
Application number: DE200520012479
Authority: DE
Original assignee: Leuze Electronic GmbH and Co KG
Current assignee: Leuze Electronic GmbH and Co KG
Priority date: 2005-08-09
Filing date: 2005-08-09
Publication date: 2005-10-27
Anticipated expiration: 2015-08-10

Abstract

An optical object (2) sensor (1) has a transmitter (4) in a collimator (11) with an opening coupling peripheral rays from the transmit beam (3) to a monitor diode using a reflector machined into the edge of the opening.

Description

Die Erfindung betrifft einen optischen Sensor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to an optical sensor according to the preamble of the claim 1.

Derartige optische Sensoren können generell als Lichttaster, Lichtschranken, Distanzsensoren und dergleichen ausgebildet sein und umfassen zur Detektion von Objekten in einem Überwachungsbereich einen Sendelichtstrahlen emittierenden Sender und einen Empfangslichtstrahlen empfangenden Empfänger. In Abhängigkeit der am Ausgang des Empfängers anstehenden Empfangssignale wird in einer Auswerteeinheit ein Objektfeststellungssignal generiert. Je nach Ausbildung des optischen Sensors kann dieses Objektfeststellungssignal als binäres Schaltsignal oder als analoges Ausgangssignal ausgebildet sein. Die Schaltzustände eines binären Schaltsignals geben an, ob sich ein Objekt im Überwachungsbereich befindet oder nicht. Ein analoges Ausgangssignal kann beispielsweise als Distanzwert ausgebildet sein, welches die Distanz eines Objektes zum optischen Sensor angibt.such optical sensors can generally as light sensors, light barriers, distance sensors and the like be formed and comprise for detecting objects in a surveillance area a transmitting light beam emitting transmitter and a receiving light beam receiving recipient. Dependent on the at the output of the receiver pending received signals an object detection signal is generated in an evaluation. Depending on the design of the optical sensor, this object detection signal as a binary switching signal or be designed as an analog output signal. The switching states of a binary switching signal indicate if an object is in the surveillance area or not. An analog output signal can be, for example be formed as a distance value, which is the distance of an object to indicates optical sensor.

Bei derartigen optischen Sensoren besteht typischerweise eine Anforderung zur Gewährleistung seiner Betriebssicherheit darin, eine Überwachung des Senders bereitzustellen. Dies ist insbesondere bei optischen Sensoren der Fall, bei welchen der Sender als Laserdiode ausgebildet ist. Zur Gewährleistung der Anforderungen an die Augensicherheit des optischen Sensors ist es erforderlich, die Sendeleistung der Laserdiode zu überwachen und/oder auf vorgegebene, zulässige Maximalwerte zu regeln.at Such optical sensors typically have a requirement to ensure his Operational safety therein, monitoring the To provide transmitter. This is especially true with optical sensors the case in which the transmitter is designed as a laser diode. To guarantee the requirements for the eye safety of the optical sensor it is necessary to monitor the transmission power of the laser diode and / or to predetermined, permissible To regulate maximum values.

Hierzu ist es erforderlich, eine Messgröße über die aktuell emittierte Sendeleistung zu erhalten. Um diese Messgröße zu erhalten ist es bei bekannten opti schen Sensoren der eingangs genannten Art üblich, mittels Spiegeln, Lichtleitern oder dergleichen einen Teil der vom Sender emittierten Sendelichtstrahlen auszukoppeln und diesen einer geeigneten Messanordnung zuzuführen. Nachteilig hierbei ist generell, dass durch diese Spiegel oder Lichtleiter ein signifikanter Teil des vom Sender emittierten Nutzlichts zu Messzwecken ausgekoppelt werden muss, welcher dann nicht mehr zur Objektdetektion zur Verfügung steht. Auf diese Weise wird die Nachweisempfindlichkeit des optischen Sensors in unerwünschter Weise beeinträchtigt.For this it is necessary to have a measurand over the currently emitted transmit power to receive. To get this measure it is common in known optical sensors of the type mentioned above, by means of Mirrors, optical fibers or the like a part of the transmitter emit emitted light beams and this a suitable measuring arrangement supply. The disadvantage here is generally that through these mirrors or optical fibers a significant portion of the useful light emitted by the transmitter Measuring purposes must be disconnected, which then no longer for Object detection available stands. In this way, the detection sensitivity of the optical Sensors in unwanted Way impaired.

Ein weiterer wesentlicher Nachteil besteht darin, dass das Einbringen von Spiegeln und Lichtleitern sowie Elementen zu deren Platzierung im Bereich des Senders den Einsatz zusätzlicher Bauelemente erfordert, was zu einer erheblichen Erhöhung der Herstellkosten des optischen Sensors führt.One Another major disadvantage is that the introduction of mirrors and light guides as well as elements for their placement in the area of the transmitter requires the use of additional components, resulting in a significant increase in the Manufacturing costs of the optical sensor leads.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen optischen Sensor der eingangs genannten Art bereitzustellen, bei welchem mit möglichst geringem Aufwand eine sichere Kontrolle des Betriebs des Senden des optischen Sensors ermöglicht wird.Of the Invention is based on the object, an optical sensor of to provide the aforementioned type, in which as possible little effort to securely control the operation of sending of the optical sensor allows becomes.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.to solution This object, the features of claim 1 are provided. advantageous embodiments and appropriate training The invention are described in the subclaims.

Die Erfindung betrifft einen optischen Sensor zur Erfassung von Objekten in einem Überwachungsbereich. Dieser weist einen Sendelichtstrahlen emittierenden Sender, einen Empfangslichtstrahlen empfangenden Empfänger und eine Auswerteeinheit zur Generierung eines Objektfeststellungssignals in Abhängigkeit der Empfangssignale am Ausgang des Empfängers auf. Der Sender ist in einem Kollimator angeordnet, in welchem wenigstens eine Aussparung angeordnet ist. Über diese Aussparung sind Randstrahlen der vom Sender emittierten Sendelichtstrahlen auf eine außerhalb des Kollimators liegende Monitordiode zur Kontrolle des Sendebetriebs ausgekoppelt.The The invention relates to an optical sensor for detecting objects in a surveillance area. This has a transmitting light beam emitting transmitter, a Receiving light receiving receiver and an evaluation for generating an object detection signal in dependence the received signals at the output of the receiver. The transmitter is in arranged a collimator, in which at least one recess is arranged. about this recess are marginal rays emitted by the transmitter transmitted light beams on an outside the collimator lying monitor diode to control the transmission mode decoupled.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, den Kollimator, der zur Strahlformung der Sendelichtstrahlen dient, als Mittel zur Auskopplung der Sendelichtstrahlen auf wenigstens eine Monitordiode zu nutzen, mit welcher eine Kontrolle des Sendebetriebs des Senders ermöglicht wird. Ein wesentlicher Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass zur Auskopplung der Randstrahlen keine zusätzlichen Bauelemente vorgesehen werden müssen. Vielmehr kann allein durch Einbringen der Aussparung in den Kollimator ein zur Kontrolle des Senders ausreichender Anteil der Sendelichtstrahlen auf die Monitordiode geführt werden. Die Auskopplung der Randstrahlen über die Aussparung erfordert zudem einen äußerst geringen Platzbedarf so dass ein äußerst geringes Bauvolumen der senderseitigen Komponenten erhalten wird.Of the The basic idea of the invention is to provide the collimator which is used for Beam shaping of the transmitted light beams serves as a means for decoupling to use the transmitted light rays on at least one monitor diode, with which a control of the transmission operation of the transmitter is made possible. An essential advantage of this arrangement is that the Coupling of the marginal rays no additional components provided Need to become. Rather, it can be done simply by inserting the recess in the collimator a sufficient proportion of the transmitted light rays to control the transmitter led to the monitor diode become. The decoupling of the marginal rays over the recess requires also a very small Space requirement so that an extremely low volume of construction the transmitter-side components is obtained.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, dass über die Aussparung nur Randstrahlen der Sendelichtstrahlen zur Monitordiode ausgekoppelt werden, nicht jedoch das im Kollimator kollimierte Nutzlicht. Da somit nur Randstrahlen zur Senderkontrolle verwendet werden, welche generell im Kollimator ausgeblendet und nicht als Nutzlicht verwendet werden, wird durch die erfindungsgemäße Anordnung zur Auskopplung von Sendelicht auf die Monitordiode der Anteil des zur Objektdetektion verwendeten Nutzlichts nicht reduziert. Damit beeinträchtigt die erfindungsgemäße Auskopplung der Randstrahlen die Nachweisempfindlichkeit des optischen Sensors nicht.One Another significant advantage is that on the Recess only marginal rays of the transmitted light rays to the monitor diode be decoupled, but not in the collimator collimated useful light. Since only marginal beams are used for transmitter control, which generally hidden in the collimator and not as useful light are used, by the inventive arrangement for decoupling from transmit light to the monitor diode the proportion of the object detection used light not reduced. This affects the inventive decoupling the border rays the detection sensitivity of the optical sensor Not.

Besonders vorteilhaft kann die Aussparung im Kollimator als Ausfräsung ausgebildet sein. Diese kann einerseits auf einfache und rationelle Weise im Kollimator eingearbeitet werden. Andererseits wird durch den Fräsprozess selbst, das heißt ohne weitere Nachbearbeitung, eine die Ausfräsung begrenzende Fräsfläche erhalten, die als Reflektorfläche dient, an welcher die Randstrahlen in definierter Weise zur Monitordiode reflektiert werden. Zur Erhöhung des Wirkungsgrades kann die Reflektorfläche eine vorgegebene Krümmung aufweisen. Damit wirkt diese als Hohlspiegel, welche die reflektierten Randstrahlen auf die Monitordiode fokussiert.Especially Advantageously, the recess can be formed in the collimator as a cutout be. On the one hand, this can be done in a simple and rational way in the collimator be incorporated. On the other hand, by the milling process itself, that is without further post-processing, a milling surface delimiting the cut-out, as a reflector surface serves at which the marginal rays in a defined manner to the monitor diode be reflected. To increase the efficiency, the reflector surface may have a predetermined curvature. Thus, this acts as a concave mirror, which reflects the reflected edge rays the monitor diode is focused.

Die Erfindung eignet sich besonders vorteilhaft für optische Sensoren, welche mit Sendern arbeiten, die als Laserdioden ausgebildet sind. Bei derartigen optischen Sensoren kann mit der Monitordiode, auf welche die ausgekoppelten Randstrahlen geführt sind, eine Überwachung und/oder Regelung der Sendeleistung der Laserdiode durchgeführt werden um insbesondere die Anforderungen des optischen Sensors an die Augensicherheit zu erfüllen. Da die Laserdiode mit der Monitordiode als externer Einheit überwacht wird, wird eine hohe Sicherheit beim Betrieb der Laserdiode erhalten. Dies ermöglicht sehr hohe kurzzeitige Pulsleistungen der Laserdiode. Da diese Spitzenleistungen sicher überwacht werden, sind demnach die Anforderungen an die Augensicherheit erfüllt.The Invention is particularly advantageous for optical sensors, which work with transmitters that are designed as laser diodes. at Such optical sensors can be connected to the monitor diode on which the decoupled edge beams are guided, a monitoring and / or regulating the transmission power of the laser diode to be performed in particular the requirements of the optical sensor for eye safety to fulfill. Since the laser diode monitors with the monitor diode as an external unit is, high safety in the operation of the laser diode is obtained. this makes possible very high short-term pulse power of the laser diode. Because these excellence safely monitored Accordingly, the requirements for eye safety are fulfilled.

Bei als Laserdioden ausgebildeten Sendern können in den Kollimator bevorzugt zwei gegenüberliegend angeordnete Aussparungen eingearbeitet sein, wobei über jede Aussparung Randstrahlen zu einer separaten Monitordiode ausgekoppelt werden. Diese Anordnung ist an die typische Strahlcharakteristik einer Laserdiode angepasst. Die von der Laserdiode emittierten Sendelichtstrahlen weisen einen elliptischen Strahlquerschnitt mit einem zentralen Nutzstrahlenbereich und zwei seitlich anschließenden elliptischen Randstrahlenbereichen auf. Die elliptischen Randstrahlen werden über die Aussparungen zu den Monitordioden geführt. Mit den beiden Monitordioden wird eine redudante Überwachungsanordnung für den Sender geschaffen, die einen Einsatz sicherheitstechnischer Applikationen ermöglicht.at Transmitters designed as laser diodes may be preferred in the collimator two opposite each other arranged recesses be incorporated, wherein about each Recess marginal rays decoupled to a separate monitor diode become. This arrangement is due to the typical beam characteristic adapted to a laser diode. The transmitted light rays emitted by the laser diode have an elliptical beam cross section with a central Nutzstrahlenbereich and two laterally adjoining elliptical marginal rays on. The elliptical marginal rays be over the recesses led to the monitor diodes. With the two monitor diodes becomes a redudante monitoring arrangement for the Sender created the use of safety applications allows.

Die Erfindung wird im Nachstehenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:The The invention will be explained below with reference to the drawings. It demonstrate:

1: Schematische Darstellung eines optischen Sensors zur Erfassung von Objekten in einem Überwachungsbereich. 1 : Schematic representation of an optical sensor for detecting objects in a surveillance area.

2: Anordnung des Senders des optischen Sensors gemäß 1 in einem Kollimator mit zwei dem Sender zugeordneten Monitordioden. 2 : Arrangement of the transmitter of the optical sensor according to 1 in a collimator with two transmitter diodes associated with the transmitter.

3: Seitenansicht des Kollimators gemäß 2. 3 : Side view of the collimator according to 2 ,

4: Strahlquerschnitt der vom Sender gemäß 2 emittierten Sendelichtstrahlen. 4 : Beam cross section of the transmitter according to 2 emitted transmitted light rays.

1 zeigt schematisch den Aufbau eines optischen Sensors 1 zur Erfassung von Objekten 2 in einem Überwachungsbereich. Der optische Sensor 1 weist einen Sendelichtstrahlen 3 emittierenden Sender 4, einen Empfangslichtstrahlen 5 empfangenden Empfänger 6 sowie eine Auswerteeinheit 7 auf, welche in einem gemeinsamen Gehäuse 8 integriert sind. In der dem Überwachungsbereich zugeordneten Frontwand des Gehäuses 8 ist ein Austrittsfenster 9 vorgesehen, durch welches die Sendelichtstrahlen 3 und Empfangslichtstrahlen 5 geführt sind. 1 schematically shows the structure of an optical sensor 1 for capturing objects 2 in a surveillance area. The optical sensor 1 has a transmitted light rays 3 emissive transmitter 4 , a receiving light beams 5 receiving recipient 6 and an evaluation unit 7 on which in a common housing 8th are integrated. In the front wall of the housing assigned to the monitoring area 8th is an exit window 9 provided, through which the transmitted light beams 3 and receiving light beams 5 are guided.

Der optische Sensor 1 kann prinzipiell als Lichtschranke, Lichttaster, Reflexionslichtschranke oder dergleichen ausgebildet sein. Im vorliegenden Fall ist der optische Sensor als Distanzsensor ausgebildet, welcher nach dem Triangulationsverfahren arbeitet. Der Sender 4 ist von einer Laserdiode gebildet. Der Empfänger 6 weist eine lineare Anordnung von Empfangselementen auf und besteht bevorzugt aus einer CCD-Zeile oder einer CMOS-Zeile. Die Auswerteeinheit 7, die von einem Microcontroller oder dergleichen gebildet sein kann, dient einerseits zur Ansteuerung des Senden 4. Andererseits dient die Auswerteeinheit 7 zur Generierung eines Objektfeststellungssignals in Abhängigkeit der Empfangssignale, welches über einen nicht dargestellten Ausgang ausgebbar ist. Als Objektfeststellungssignal können die ermittelten Distanzwerte in analoger Form ausgegeben werden. Durch eine Schwellwertbewertung der Distanzwerte kann zudem als weiteres Objektfeststellungssignal ein binäres Schaltsignal generiert werden, dessen Schaltzustände angeben, ob sich ein Objekt 2 im Überwachungsbereich befindet oder nicht.The optical sensor 1 can in principle be designed as a light barrier, light scanner, reflection light barrier or the like. In the present case, the optical sensor is designed as a distance sensor which operates according to the triangulation method. The transmitter 4 is formed by a laser diode. The recipient 6 has a linear array of receiving elements and preferably consists of a CCD line or a CMOS line. The evaluation unit 7 , which may be formed by a microcontroller or the like, serves on the one hand to control the transmission 4 , On the other hand, the evaluation unit is used 7 for generating an object detection signal in response to the received signals, which can be output via an output, not shown. As an object detection signal, the determined distance values can be output in analog form. By a threshold value evaluation of the distance values, a binary switching signal can additionally be generated as a further object detection signal, the switching states of which indicate whether an object is being detected 2 located in the surveillance area or not.

2 zeigt den Sender 4 des optischen Sensors 1 mit den diesem funktional zugeordneten Bauelementen. Wie aus 2 ersichtlich ist die den Sender 4 bildende Laserdiode auf einer Leiterplatte 10 montiert. Die Laserdiode ist dabei im Innenraum eines im wesentlichen hohlzylindrischen Kollimators 11 angeordnet, der mit seiner Unterseite auf der Leiterplatte 10 aufsitzt. Der Kollimator 11 besteht aus lichtundurchlässigem Material, beispielsweise einem Metall wie Aluminium. Die offene Oberseite des Kollimators 11 ist mit einer Kollimatorlinse 12 abgeschlossen, die zur Strahlformung der Sendelichtstrahlen 3 dient. 3 zeigt eine Seitenansicht des Kollimators 11 mit der aufgesetzten Kollimatorlinse 12. Zur Lagefixierung der Kollimatorlinse 12 im Kollimator 11 steht von der Innenwand des Kollimators 11 ein in dessen Umfangsrichtung verlaufender, ringförmiger Steg 13 hervor. Auf der Oberseite dieses Stegs 13 sitzt die Kollimatorlinse 12 auf, deren äußerer Rand dicht an der Innenwand des Kollimators 11 anliegt. An den oberen Rand des Kollimators 11 schließt eine parallel zur Ebene der Leiterplatte 10 verlaufende lichtundurchlässige Abdeckung 14 an. Diese Abdeckung dient als Kapselung, die weitere auf der Leiterplatte 10 angeordnete Bauelemente gegen Fremdlichteinstrahlung schützt. 2 shows the transmitter 4 of the optical sensor 1 with this functionally associated components. How out 2 you can see that is the transmitter 4 forming laser diode on a printed circuit board 10 assembled. The laser diode is in the interior of a substantially hollow cylindrical collimator 11 arranged with its underside on the circuit board 10 seated. The collimator 11 consists of opaque material, such as a metal such as aluminum. The open top of the collimator 11 is with a collimator lens 12 completed, the beam shaping of the transmitted light beams 3 serves. 3 shows a side view of the collimator 11 with the attached collimator lens 12 , For fixing the position of the collimator lens 12 in the collimator 11 stands from the inner wall of the collimator 11 an extending in the circumferential direction, annular ridge 13 out. On top of this jetty 13 is she sitting? collimator lens 12 on, whose outer edge is close to the inner wall of the collimator 11 is applied. At the top of the collimator 11 closes one parallel to the plane of the circuit board 10 extending opaque cover 14 at. This cover serves as encapsulation, the others on the circuit board 10 arranged components protects against extraneous light.

Wie aus 4 ersichtlich weisen die von der Laserdiode emittierten Sendelichtstrahlen 3 einen elliptischen Strahlquerschnitt auf. Dabei treten nur Nutzstrahlen 3a eines zentralen Nutzstrahlbereichs durch die Kollimatorlinse 12 und gelangen als Sendelicht in den Überwachungsbereich zur Objektdetektion. Beidseits an diesen Nutzstrahlenbereich schließen von Randstrahlen 3b gebildete Randstrahlenbereiche an. Wie aus 2 ersichtlich treffen diese elliptische Randstrahlen 3b auf die Unterseite des Stegs 13 und gelangen somit nicht durch die Kollimatorlinse 12 in den Überwachungsbereich.How out 4 can be seen emitted by the laser diode transmitted light beams 3 an elliptical beam cross section. There are only useful rays 3a a central Nutzstrahlbereichs through the collimator lens 12 and arrive as a transmission light in the monitoring area for object detection. On both sides of this Nutzstrahlenbereich close by marginal rays 3b formed edge beam areas. How out 2 obviously these elliptical marginal rays hit 3b on the bottom of the bridge 13 and thus do not pass through the collimator lens 12 in the surveillance area.

Erfindungsgemäß werden diese elliptischen Randstrahlen 3b zur Kontrolle und Überwachung der Laserdiode genutzt. Hierzu werden die Randstrahlen 3b über als Ausfräsungen 15 ausgebildete Aussparungen in der Wand des Kollimators 11 aus diesen ausgekoppelt und auf Monitordioden 16 geführt, die auf der Leiterplatte 10 außerhalb des Kollimators 11 angeordnet sind.According to the invention, these elliptical marginal rays 3b used to control and monitor the laser diode. For this purpose, the marginal rays 3b over as cutouts 15 formed recesses in the wall of the collimator 11 decoupled from these and on monitor diodes 16 guided on the circuit board 10 outside the collimator 11 are arranged.

Die Fräsfläche am oberen Rand einer Ausfräsung 15 schließt an die Unterseite des Stegs 13 an und bildet mit dieser eine Reflektorfläche 17. An dieser Reflektorfläche 17 werden die Randstrahlen 3b reflektiert und so aus dem Kollimator 11 zu der jeweiligen Monitordiode 16 geführt. Durch den Fräsvorgang selbst weisen die Ränder der Ausfräsungen 15 bereits glatte Oberflächen auf, an welchen die Randstrahlen 3b gerichtet reflektiert werden, so dass eine Nachbehandlung dieser Oberflächen nicht notwendig ist.The milling surface at the upper edge of a cutout 15 closes at the bottom of the dock 13 and forms with this a reflector surface 17 , At this reflector surface 17 become the marginal rays 3b reflected and so out of the collimator 11 to the respective monitor period 16 guided. The milling process itself shows the edges of the cutouts 15 already smooth surfaces on which the marginal rays 3b directed, so that a post-treatment of these surfaces is not necessary.

Damit die Randstrahlen 3b möglichst vollständig auf die beiden Monitordioden 16 geführt werden, sind die Größen der Ausfräsungen 15 an die Strahlquerschnitte der Randstrahlen 3b angepasst. Zudem sind die unteren Ränder der Ausfräsungen 15 wie aus 2 ersichtlich nach außen abgeschrägt und so an den Strahlverlauf der Randstrahlen 3b angepasst.So that the marginal rays 3b as completely as possible on the two monitor diodes 16 are the sizes of the cutouts 15 to the beam cross sections of the marginal rays 3b customized. In addition, the lower edges of the cutouts 15 like out 2 beveled outwardly and so to the beam path of the marginal rays 3b customized.

Wie aus 3 ersichtlich verläuft die Reflektorfläche 17 einer Ausfräsung 15 nicht in einer Ebene sondern weist eine vorgegebene Krümmung auf. Die Reflektorfäche 17 wirkt somit als Hohlspiegel, der die Randstrahlen 3b in Richtung der Monitordiode 16 fokussiert.How out 3 the reflector surface is visible 17 a cutout 15 not in a plane but has a predetermined curvature. The reflector surface 17 thus acts as a concave mirror, the marginal rays 3b in the direction of the monitor diode 16 focused.

Die beiden Monitordioden 16 bilden eine redundante Anordnung zur Kontrolle des Senders 4. Da durch die Abdeckung 14 verhindert wird, dass Fremdlicht auf die Monitordiode 16 trifft, wird durch die Auskopplung der Randstrahlen 3b des Sendelichts eine genaue störsichere Erfassung der aktuellen Sendeleistung des Senders 4 mittels der Monitordiode 16 gewährleistet. Da lediglich die Randstrahlen 3b des Sendelichts ausgekoppelt werden, erfolgt die Kontrolle der Sendeleistung des Senders 4 ohne Beeinträchtigung der zur Objektdetektion verwendeten Nutzlichtanteile des Sendlichts.The two monitor diodes 16 form a redundant arrangement for controlling the transmitter 4 , Because of the cover 14 prevents extraneous light on the monitor diode 16 meets, is by the extraction of marginal rays 3b the transmission light an accurate interference-free detection of the current transmission power of the transmitter 4 by means of the monitor diode 16 guaranteed. Because only the marginal rays 3b are coupled out of the transmitted light, the control of the transmission power of the transmitter takes place 4 without affecting the useful light components of the transmitted light used for object detection.

Anhand der an den Monitordioden 16 registrierten Lichtmengen der Randstrahlen 3b erfolgt beispielsweise eine Regelung der Sendeleistung und/oder eine Überwachung des Senders 4, beispielsweise eine Überwachung auf Einhaltung einer maximal zulässigen Sendeleistung. Mit der so ausgebildeten Überwa chungsanordnung können die normativen Anforderungen an die Augensicherheit des optischen Sensors 1 erfüllt werden. Dabei besteht eine wesentliche Anforderung für die Augensicherheit des optischen Sensors darin, dass die mittlere Sendeleistung der Laserdiode einen vorgegebenen Grenzwert nicht überschreiten darf. Zweckmäßigerweise sind dabei die Laserdioden im Pulsbetrieb betrieben. Hier können die einzelnen Sendelichtpulse mit erhöhten Spitzenleistungen emittiert werden, welche die einzuhaltende mittlere Sendeleistung überschreiten können. Voraussetzung hierfür ist jedoch eine sichere Überwachung der aktuellen Sendeleistung, welche mit den beiden Monitordioden 16 gewährleistet werden kann. Durch den redudanten Aufbau der Überwachungsschaltung mit zwei Monitordioden 16 eignet sich diese insbesondere auch für den Einsatz des optischen Sensors 1 in sicherheitstechnischen Applikationen.On the basis of the monitor diodes 16 registered amounts of light of the marginal rays 3b For example, a control of the transmission power and / or monitoring of the transmitter 4 For example, monitoring for compliance with a maximum allowable transmission power. With the monitoring arrangement formed in this way, the normative requirements for the eye safety of the optical sensor can be met 1 be fulfilled. Here, an essential requirement for the eye safety of the optical sensor is that the average transmission power of the laser diode must not exceed a predetermined limit. Conveniently, the laser diodes are operated in pulsed operation. Here, the individual transmitted light pulses can be emitted with increased peak powers, which can exceed the average transmission power to be maintained. However, this requires a reliable monitoring of the current transmission power, which with the two monitor diodes 16 can be guaranteed. Due to the redundant design of the monitoring circuit with two monitor diodes 16 This is particularly suitable for the use of the optical sensor 1 in safety applications.

11: Optischer Sensoroptical sensor
22: Objektobject
33: SendelichtstrahlenTransmitted light beams
3a3a: Nutzstrahlenuseful rays
3b3b: Randstrahlenmarginal rays
44: Sendertransmitter
55: EmpfangslichtstrahlenReceiving light rays
66: Empfängerreceiver
77: Auswerteeinheitevaluation
88th: Gehäusecasing
99: Austrittsfensterexit window
1010: Leiterplattecircuit board
1111: Kollimatorcollimator
1212: Kollimatorlinsecollimator lens
1313: Stegweb
1414: Abdeckungcover
1515: Ausfräsungcountersink
1616: Monitordiodemonitor diode
1717: Reflektorflächereflector surface

Claims

Optical sensor ( 1 ) for capturing objects ( 2 ) in a surveillance area, with a transmitted light beam ( 3 ) emitting transmitter ( 4 ), a received light beam ( 5 ) receiving recipients ( 6 ) and an evaluation unit ( 7 ) for generating an object detection signal in response to the received signals at the output of the receiver ( 6 ), characterized in that the transmitter ( 4 ) in a collimator ( 11 ) is arranged, in which at least one recess is arranged, via which marginal rays ( 3b ) of the transmitter ( 4 ) emitted transmitted light beams ( 3 ) to one outside the collimator ( 11 ) lying monitor diode ( 16 ) are coupled to control the transmission mode.

Optical sensor ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the transmitter ( 4 ) is formed by a laser diode.

Optical sensor ( 1 ) according to one of claims 1 or 2, characterized in that the emitted light rays emitted by the laser diode ( 3 ) have an elliptical beam cross-section with two adjacent to a central Nutzstrahlenbereich elliptical edge beam areas.

Optical sensor ( 1 ) according to claim 3, characterized in that at opposite edge regions of the collimator ( 11 ) two recesses for decoupling the elliptical marginal rays ( 3b ) emitted by the laser diode transmitted light beams ( 3 ) are provided.

Optical sensor ( 1 ) according to claim 4, characterized in that each recess has a monitor diode ( 16 ) outside the collimator ( 11 ) to which the respective marginal rays ( 3b ) are guided.

Optical sensor ( 1 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the or each recess as a cutout ( 15 ) in the wall of the collimator ( 11 ) is formed.

Optical sensor ( 1 ) according to claim 6, characterized in that a milling surface delimiting the milling a reflector surface ( 17 ) forms, at which the marginal rays to the monitor diode ( 16 ) are reflected.

Optical sensor ( 1 ) according to claim 7, characterized in that the reflector surface ( 17 ) has a predetermined curvature to form a concave mirror.

Optical sensor ( 1 ) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the collimator ( 11 ) has a hollow cylindrical shape, the underside of which on a transmitter ( 4 ) receiving circuit board ( 10 ) is seated.

Optical sensor ( 1 ) according to claim 9, characterized in that the or each monitor diode ( 16 ) with the transmitter on the same circuit board ( 10 ) is arranged.

Optical sensor ( 1 ) according to claim 9 or 10, characterized in that the collimator ( 11 ) has on its upper side an opening in which a collimator lens ( 12 ) is stored.

Optical sensor ( 1 ) according to claim 11, characterized in that from the inner wall of the collimator ( 11 ) a circumferential in the circumferential direction web ( 13 protruding a support for the collimator lens ( 12 ).

Optical sensor ( 1 ) according to claim 12, characterized in that the or each cut-out ( 15 ) to the underside of the bridge ( 13 ).

Optical sensor ( 1 ) according to claim 13, characterized in that the underside of the web ( 13 ) Part of the reflector surface ( 17 ).

Optical sensor ( 1 ) according to one of claims 9 to 14, characterized in that at the upper edge of the collimator ( 11 ) a cover ( 14 ), through which the or each monitor diode ( 16 ) are protected against incident extraneous light.

Optical sensor ( 1 ) according to one of claims 1 to 15, characterized in that by means of the or each monitor diode ( 16 ) the transmitting power of the transmitter ( 4 ) is detectable.

Optical sensor ( 1 ) according to claim 16, characterized in that the or each monitor diode ( 16 ) Part of a regulation for the transmitter ( 4 ).

Optical sensor ( 1 ) according to claim 16, characterized in that the or each monitor diode ( 16 ) Part of a monitoring circuit for the transmitter ( 4 ).