DE19801632C2 - Reflex light barrier, in particular for the detection of transparent, polarizing materials, and a method for improving the interference immunity of reflex light barriers - Google Patents
Reflex light barrier, in particular for the detection of transparent, polarizing materials, and a method for improving the interference immunity of reflex light barriersInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Reflexlichtschranke, insbesondere zur Erkennung transparenter, polarisierender Materialien, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Reflexlicht schranke gemäß dem Oberbegriff Anspruch 17.The invention relates to a reflex light barrier, in particular for detection transparent, polarizing materials, according to the generic term of Claim 1 and a method for operating such a reflected light barrier according to the preamble of claim 17.
Zur Erkennung von Objekten sind Reflexlichtschranken bekannt, die einen Sender und einen Empfänger elektromagnetischer Wellen sowie einen davon beabstandeten Reflektor aufweisen. Im Idealfall erzeugt die Reflexlicht schranke dann und nur dann ein Signal, wenn sich ein Objekt im Erfas sungsbereich zwischen Sender und Reflektor befindet. Das vom Sender emittierte Licht wird unter nahezu senkrechtem Einfall am Reflektor durch Reflexion über einen geringfügig beabstandeten Strahlengang auf den Empfänger abgebildet. Bei Reflexlichtschranken befindet sich der Empfänger meist in unmittelbarer räumlicher Nähe zum Sender der elektromagnetischen Wellen, ist beispielsweise in ein- und dasselbe Bauteil, z. B. einen optischen Sensor, integriert. Da bei Reflexlichtschranken der Erfassungsbereich, d. h. etwa der Bereich zwischen Sender bzw. Empfänger und Reflektor, in der Regel groß ist, beispielsweise einige Meter beträgt, muß als Sender eine Lichtquelle möglichst wenig divergenten Lichts verwendet werden. Besonders geeignet dazu sind Laser, aus Platz- und Kostengründen insbesondere Diodenlaser oder Leuchtdioden, meist in Kombination mit Linsen bzw. Linsensystemen, um das von einer divergenten Lichtquelle emittierte Licht zu kollimieren. Die verwendeten Wellenlängen liegen im sichtbaren oder infraroten Bereich des Spektrums.For the detection of objects, reflective light barriers are known, some Transmitter and a receiver of electromagnetic waves and one of them have spaced reflector. Ideally, the reflex light creates then and only then a signal if there is an object in the detection area between the transmitter and reflector. That from the broadcaster emitted light is transmitted through the reflector with almost vertical incidence Reflection on the slightly spaced beam path Receiver shown. The receiver is located at reflex light barriers usually in close proximity to the transmitter of the electromagnetic Waves, for example, in one and the same component, for. B. an optical Integrated sensor. Since the detection range, ie. H. about the area between the transmitter or receiver and reflector, in the Is usually large, for example a few meters, must be a transmitter Light source as little divergent light can be used. Especially Lasers are particularly suitable for this, for space and cost reasons in particular Diode lasers or light-emitting diodes, usually in combination with lenses or Lens systems to the light emitted by a divergent light source collimate. The wavelengths used are in the visible or infrared region of the spectrum.
Während des Betriebs der Reflexlichtschranke mißt der Empfänger die Intensität des einfallenden Lichts, welches in der Regel das vom Reflektor zurückreflektierte Licht ist. Dabei erzeugt die Reflexlichtschranke ein Schaltsignal, wenn der aktuelle Intensitätswert um mehr als einen vorgegebenen Betrag vom Intensitätswert im Ruhezustand, d. h. ohne Objekt im Erfassungsbereich, abweicht. Durch Einbringen eines Objektes in den Erfassungsbereich wird in der Regel die im Ruhezustand empfangene Intensität reduziert, weshalb Lichtschranken so ausgelegt sind, daß die Ruheintensität um einen vorgegebenen Betrag unterschritten werden muß, um zu einem Ausgangssignal zu führen. Das Erkennen von Objekten, deren Einbringen in den Strahlengang nicht zu einer nennenswerten Reduzierung der vom Empfänger gemessenen Intensität führt, ist jedoch problematisch.During the operation of the reflex light barrier, the receiver measures the Intensity of the incident light, which is usually that of the reflector is reflected light. The reflex light barrier generates a Switch signal when the current intensity value by more than one predetermined amount of the intensity value at rest, d. H. without object in the detection area. By placing an object in the The detection area is usually the one received in the idle state Intensity reduced, which is why light barriers are designed so that the Rest intensity must be undercut by a predetermined amount, to lead to an output signal. The recognition of objects whose Incorporation into the beam path does not lead to a significant reduction the intensity measured by the receiver is problematic.
Das Erkennen von Objekten, die nicht oder nur diffus reflektieren und wenig Intensität transmittieren, kann mit derartigen Lichtschranken relativ unproblematisch und störsicher vorgenommen werden. Befindet sich ein derartiges Objekt im Strahlengang, wird in jedem Fall die vom Empfänger gemessene Lichtintensität gegenüber dem Ruhewert reduziert, wobei die Schaltschwelle so gewählt wurde, daß sie in diesem Fall unterschritten wird. Die Erkennung von Objekten mit spiegelnder Oberfläche kann allerdings durch Oberflächenreflexe verfälscht werden. Befindet sich ein derartiges Objekt im Erfassungsbereich, kann im ungünstigsten Fall das vom Sender gesendete Licht durch Reflexion an der Objektoberfläche direkt und ohne den Reflektor zu erreichen auf den Empfänger reflektiert werden. In diesem Fall wird eine Intensität gemessen, welche nicht ausreichend geringer als die Ruheintensität ist oder diese sogar übersteigt, so daß die Lichtschranke trotz Objekt kein Ausgangssignal erzeugt. Damit kann das Einbringen eines Objektes in den Erfassungsbereich nicht zuverlässig erkannt werden, da es nicht notwendigerweise mit einer ausreichenden Reduzierung der gemessenen Intensität einhergeht.The detection of objects that do not reflect or only reflect diffusely and little Transmitting intensity can be relative with such light barriers unproblematic and interference-free. Is a such an object in the beam path will in any case be that of the receiver measured light intensity reduced compared to the resting value, the Switching threshold was chosen so that it is undercut in this case. The detection of objects with a reflective surface can, however can be falsified by surface reflections. There is one Object in the detection area, in the worst case this can be from the sender transmitted light by reflection on the object surface directly and without the Reach reflector to be reflected on the receiver. In this case an intensity is measured which is not sufficiently lower than that Quiet intensity is or even exceeds it, so that the light barrier despite Object no output signal generated. So that the introduction of a Object in the detection area can not be reliably recognized as it not necessarily with a sufficient reduction in the measured Intensity goes hand in hand.
Um derartige Störungen durch Oberflächenreflexe zu vermindern, ist es bekannt, Licht einer definierten Sendepolarisation in den Erfassungsbereich einzukoppeln, sowie sicherzustellen, daß nur Licht einer definierten Empfangspolarisation detektiert wird. Sende- und Empfangspolarisation sind dabei entweder linear und senkrecht zueinander, so daß das an einer spiegelnden Oberfläche polarisationserhaltend reflektierte Licht vom Empfänger nicht detektiert wird oder zirkular, wobei das polarisations erhaltende reflektierte Licht ein zweites Mal in einer Richtung durch die doppelbrechende Schicht des Polarisators um λ/4 verzögert wird und deshalb durch die zum Zirkularpolarisator gehörende linearpolarisierende Schicht dieses Licht nicht transmittieren läßt. Um dennoch eine Ruheintensität messen zu können, werden als Reflektoren vorzugsweise nichtideale, d. h. nicht polarisationserhaltende, Retroreflektoren eingesetzt. Dies sind beispielsweise herkömmliche Retroreflektoren aus Kunststoff. In definiertem Sendepolarisationszustand eingestrahltes Licht wird daher durch diese Reflektoren derart mit gemischter Polarisation reflektiert, daß wenigstens ein Teil des Lichts die Empfangspolarisation aufweist. So können Kontrast änderungen durch das Einbringen von Objekten in den Erfassungsbereich detektiert werden, ohne daß Oberflächenreflexe die Messung verfälschen.To reduce such interference from surface reflections, it is known, light of a defined transmission polarization in the detection area to couple, as well as to ensure that only light of a defined Receiving polarization is detected. Transmit and receive polarization are either linear and perpendicular to each other, so that the one reflecting surface polarization maintaining reflected light from Receiver is not detected or circular, the polarization receiving reflected light a second time in one direction through the birefringent layer of the polarizer is delayed by λ / 4 and therefore through the linear polarizing layer belonging to the circular polarizer does not allow this light to be transmitted. Still an intensity of rest To be able to measure, reflectors are preferably non-ideal, i. H. non-polarization-maintaining, retroreflectors used. these are for example conventional plastic retroreflectors. In a defined Transmitted polarization state light is therefore through this Reflectors reflecting mixed polarization such that at least one Part of the light has the receiving polarization. So can contrast Changes due to the introduction of objects into the detection area can be detected without surface reflections falsifying the measurement.
Eine derartige Reflexlichtschranke ist beispielsweise aus der DE 28 24 583 C3 bekannt. Diese besitzt einen Retroreflektor, der ein Depolarisationsvermögen aufweist oder eine Drehung des Sendelichts zwischen 10° und 170° verursacht. Mit dieser Lichtschranke gelingt der Nachweis von stark reflektierenden Objekten.Such a reflex light barrier is for example from DE 28 24 583 C3 known. This has a retroreflector that has a depolarizing ability has or a rotation of the transmission light between 10 ° and 170 ° caused. With this light barrier the detection of strong is successful reflective objects.
Aus der EP 328 709 B1 ist eine Lichtschranke zur verbesserten Erkennung von Unterbrechungen des Lichtweges und zur Verbesserung der Sabotagesicherheit der Lichtschranke bekannt. Hierbei kommt polarisiertes Licht zum Einsatz. Der Lichtstrahl dabei in zwei parallele Teilstrahlen mit entgegengesetzter Polarität aufgespalten, wobei der Strahlungsempfänger eine Veränderung des Verhältnisses der Intensitäten der entgegengesetzt polarisierten Teilstrahlen feststellt. Zu diesem Zweck werden Polarisationsfilter in den Strahlengang eingebracht, welche Zonen unterschiedlicher Polarisationsart aufweisen.EP 328 709 B1 discloses a light barrier for improved detection of interruptions in the light path and to improve the Sabotage security of the light barrier known. Here comes polarized Light for use. The light beam in two parallel partial beams opposite polarity split, the radiation receiver a change in the ratio of intensities to the opposite polarized partial beams. For this purpose Polarization filters introduced into the beam path, which zones have different types of polarization.
Weitere Reflexionslichtschranken sind aus den Druckschriften DE 42 38 116 C2, DE 42 21 726 C1 und DE-OS 19 34 321 bekannt.Further reflection light barriers can be found in the publications DE 42 38 116 C2, DE 42 21 726 C1 and DE-OS 19 34 321 are known.
Besondere Probleme ergeben sich, wenn die zu erkennenden Objekte stets oder in Abhängigkeit von der Sendepolarisation nur einen geringen optischen Kontrast für die Reflexlichtschranke darstellen, also voll transmittieren. Dies ist beispielsweise bei transparenten Objekten, insbesondere Glasplatten oder klarsichtigen Kunststofffolien, der Fall. Bei einigen Materialien kommt noch das Problem der Polarisation hinzu; beispielsweise haben Klarsichtfolien durch ihre Zusammensetzung aus langkettigen organischen Molekülen, welche während des Herstellungsprozesses durch das Ziehen der Folie ausgerichtet wurden, polarisierende Eigenschaften, die von Ort zu Ort auf der Folie deutlich variieren können und nicht vorherbestimmbar sind. Beim Durchlaufen dieser Folien innerhalb der Reflexlichtschranke wird das Licht mit definierter Sendepolarisation daher in einen unbestimmbaren Polarisationszustand bzw. in eine Überlagerung daraus gebracht, wobei vom Empfänger nur diejenige Komponente mit der Empfangspolarisation detektiert wird. Es liegt auf der Hand, daß damit aus der vom Empfänger gemessenen Intensität kaum zuverlässig auf das Vorhandensein eines Objektes im Erfassungsbereich geschlossen werden kann und Lichtschranken zur Erkennung derartiger Folien störanfällig sind.Particular problems arise if the objects to be recognized always or, depending on the transmission polarization, only a slight optical one Represent contrast for the reflex light barrier, i.e. fully transmit. This is for example in the case of transparent objects, in particular glass plates or clear plastic films, the case. Some materials are still coming added the problem of polarization; for example, have transparencies through its composition of long-chain organic molecules, which during the manufacturing process by pulling the film polarizing properties that were aligned from place to place on the Foil can vary significantly and cannot be predetermined. At the The light passes through these foils within the reflex light barrier with defined transmission polarization, therefore, into an indefinable one Polarization state or brought into an overlay therefrom, from Receiver only the component with the receiving polarization is detected. It is obvious that this is from that of the recipient measured intensity hardly reliable on the presence of a Object in the detection area can be closed and light barriers are susceptible to interference for the detection of such foils.
Eine Verbesserung der Störsicherheit bei der Erkennung transparenter, polarisierender Folien kann gegenwärtig mit autokollimierten Systemen erreicht werden. Dabei liegen Sende- und Empfangsstrahl im Erfassungs bereich auf einer Achse, was durch Einkopplung des vom Sender emittierten Lichts bzw. Auskopplung des rückreflektierten Lichts zum Empfänger mittels eines Strahlteilers bzw. teildurchlässigen Spiegels erreicht wird. Damit tritt das schließlich auf den Detektor fallende Licht sowohl auf dem Weg zum Reflektor als auch auf dem Rückweg zum Empfänger an jeweils derselben Stelle durch die Folie und erfährt eine zweimalige Polarisierung mit jeweils derselben unbekannten Polarisation. Dies bringt gegenüber den nicht auto kollimierten Systemen, bei denen der Sende- und Empfangsstrahl die Folie an unterschiedlichen Stellen mit unterschiedlichen optischen Eigenschaften durchtritt, verbesserte Ergebnisse, da im letzteren Fall zwei unbekannte Polarisationen auftreten können und die detektierte Intensität beeinflussen. Jedoch arbeiten auch die autokollimierten Systeme nicht fehlerfrei.An improvement in the interference immunity in the detection of transparent, Polarizing foils can currently be used with autocollimated systems can be achieved. The transmission and reception beam are in the detection area on an axis, which is achieved by coupling the emitted by the transmitter Light or coupling the back-reflected light to the receiver by means of a beam splitter or partially permeable mirror is reached. With that occurs the light finally falling on the detector both on the way to the Reflector and on the way back to the receiver at the same Pass through the film and experience a double polarization with each the same unknown polarization. This brings against the not auto collimated systems in which the transmit and receive beam apply the film different places with different optical properties passes through, improved results, since in the latter case two unknowns Polarizations can occur and affect the detected intensity. However, the autocollimated systems do not work properly either.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lichtschranke zur Verfügung zu stellen, mit welcher transparente, polarisierende Kunststoffe und Materialien mit ähnlichen optischen Eigenschaften zuverlässiger und störsicherer erkannt werden können. The invention is therefore based on the object of a light barrier To provide with which transparent, polarizing plastics and materials with similar optical properties more reliable and can be recognized more reliably.
Diese Aufgabe wird erfindungemäß gelöst durch eine Reflexlichtschranke,
insbesondere zum Erkennen transparenter, polarisierender Materialien,
bestehend aus einem Sender (1, 1', 1", 1''') und Empfänger (2, 2', 2", 2''')
elektromagnetischer Wellen, welche sich in räumlicher Nähe voneinander
befinden, und einem davon beabstandeten Reflektor (3, 3', 3", 3'''), wobei die
vom Sender (1, 1', 1", 1''') emittierten elektromagnetischen Wellen mittels des
Reflektors (3, 3', 3", 3''') auf den Empfänger (2, 2', 2", 2''') reflektiert werden,
der ein von der Intensität des empfangenen Lichts abhängiges
Ausgangssignal abgibt, das zur Erkennung von in den Bereich zwischen
Sender (1, 1', 1", 1''') bzw. Empfänger (2, 2', 2", 2''') und Reflektor (3, 3', 3", 3'''),
den Erfassungsbereich (10, 10', 10", 10'''), eingebrachten Objekten (14, 14')
dient, und wobei sich vor dem Ausgang des Senders (1, 1', 1", 1''') ein
Sendepolarisator (5, 5', 5") befindet, der einen definierten
Polarisationszustand PS herstellt, oder der Sender (1, 1', 1", 1''') polarisiertes
Licht der Polarisation PS emittiert, und sich vor dem Empfänger (2, 2', 2", 2''')
ein Empfangspolarisator (6, 6', 6") befindet, der Licht einer definierten
Polarisation PE zum Empfänger durchläßt, dadurch gekennzeichnet,
daß sich vor dem Reflektor (3, 3', 3", 3''') ein Reflektorpolarisator (4, 4', 4", 4''')
befindet, der vom reflektierten Licht den Polarisationszustand PR durchläßt,
This object is achieved according to the invention by a reflex light barrier, in particular for recognizing transparent, polarizing materials, consisting of a transmitter ( 1 , 1 ', 1 ", 1 ''') and receiver ( 2 , 2 ', 2 ", 2 ''' ) electromagnetic waves, which are in spatial proximity to one another, and a reflector ( 3 , 3 ', 3 ", 3 ''') spaced apart from them, the emitted by the transmitter ( 1 , 1 ', 1 ", 1 ''') emitted electromagnetic waves are reflected by the reflector ( 3 , 3 ', 3 ", 3 ''') on the receiver ( 2 , 2 ', 2 ", 2 '''), which is an output signal dependent on the intensity of the received light emits that for the detection of in the area between transmitter ( 1 , 1 ', 1 ", 1 ''') or receiver ( 2 , 2 ', 2 ", 2 ''') and reflector ( 3 , 3 ', 3 ", 3 '''), the detection area ( 10 , 10 ', 10 ", 10 '''), introduced objects ( 14 , 14 '), and in front of the output of the transmitter ( 1 , 1 ', 1 ", 1 ''') a transmit polarizer ( 5 , 5 ', 5 "), which produces a defined polarization state P S , or the transmitter ( 1 , 1 ', 1 ", 1 ''') emits polarized light of the polarization P S , and is in front of the receiver ( 2 , 2 ', 2 ", 2 ''') is a receiving polarizer ( 6 , 6 ', 6 ") which transmits light of a defined polarization P E to the receiver, characterized in that
that there is a reflector polarizer ( 4 , 4 ', 4 ", 4 ''') in front of the reflector ( 3 , 3 ', 3 ", 3 '''), which allows the polarization state P R to pass through the reflected light,
- a) wobei die Sendepolarisation PS und die Empfangspolarisation PE lineare Polarisationen sind, welche senkrecht zueinander gerichtet sind, und die Reflexionspolarisation PR eine lineare Polarisation ist, welche um etwa 30° bis 60°, vorzugsweise um etwa 45° gegenüber der Sendepolarisation PS gedreht ist,a) wherein the transmit polarization P S and the receive polarization P E are linear polarizations which are directed perpendicular to one another, and the reflection polarization P R is a linear polarization which is approximately 30 ° to 60 °, preferably approximately 45 °, relative to the transmitted polarization P S is rotated
- b) oder die Sendepolarisation PS und die Empfangspolarisation PE lineare Polarisationen sind, welche senkrecht zueinander gerichtet sind, und die Reflexionspolarisation PR eine beliebige elliptische, vorzugsweise zirkulare, Polarisation ist,b) or the transmission polarization P S and the reception polarization P E are linear polarizations which are directed perpendicular to one another, and the reflection polarization P R is any elliptical, preferably circular, polarization,
- c) oder die Sendepolarisation PS und die Empfangspolarisation PE zirkulare Polarisationen sind, welche den gleichen Drehsinn haben, und die Reflexionspolarisation PR eine beliebig ausgerichtete lineare Polarisation ist,c) or the transmit polarization P S and the receive polarization P E are circular polarizations which have the same direction of rotation, and the reflection polarization P R is an arbitrarily oriented linear polarization,
- d) oder die Sendepolarisation PS und die Empfangspolarisation PE zirkulare Polarisationen sind, welche den gleichen Drehsinn haben, und die Reflexionspolarisation PR ebenfalls eine zirkulare Polarisation ist.d) or the transmit polarization P S and the receive polarization P E are circular polarizations, which have the same direction of rotation, and the reflection polarization P R is also a circular polarization.
Ein Verfahren zum Betreiben einer Reflexlichtschranke, insbesondere zum
Erkennen transparenter, polarisierender Materialien und zur Verbesserung
der Störsicherheit, wobei die Relexlichtschranke besteht aus
A method for operating a reflex light barrier, in particular for recognizing transparent, polarizing materials and for improving interference immunity, the relex light barrier consisting of
- - einem Sender (1, 1', 1", 1''') und einem Empfänger (2, 2', 2", 2''') elektromagnetischer Wellen, welche sich in räumlicher Nähe voneinander befinden,a transmitter ( 1 , 1 ', 1 ", 1 ''') and a receiver ( 2 , 2 ', 2 ", 2 ''') of electromagnetic waves which are located in close proximity to one another,
-
- einem davon beabstandeten Reflektor (3, 3', 3", 3'''),
wobei die vom Sender (1, 1', 1", 1''') emittierten elektromagnetischen Wellen mittels des Reflektors (3, 3', 3", 3''') auf den Empfänger (2, 2', 2", 2''') reflektiert werden, der ein von der Intensität des empfangenen Lichts abhängiges Ausgangssignal abgibt, das zur Erkennung von in den Bereich zwischen Sender (1, 1', 1", 1''') bzw. Empfänger (2, 2', 2", 2''') und Reflektor (3, 3', 3", 3'''), den Erfassungsbereich (10, 10', 10", 10'''), eingebrachten Objekten (14, 14') dient,- a reflector ( 3 , 3 ', 3 ", 3 ''') spaced therefrom,
the electromagnetic waves emitted by the transmitter ( 1 , 1 ', 1 ", 1 ''') by means of the reflector ( 3 , 3 ', 3 ", 3 ''') onto the receiver ( 2 , 2 ', 2 ", 2 ''') are reflected, which emits an output signal which is dependent on the intensity of the received light and which is used to detect the area between the transmitter ( 1 , 1 ', 1 ", 1 ''') or receiver ( 2 , 2 ', 2 ", 2 ''') and reflector ( 3 , 3 ', 3 ", 3 '''), the detection area ( 10 , 10 ', 10 ", 10 '''), objects ( 14 , 14 ') serves - - einem sich ich vor dem Ausgang des Senders (1, 1', 1", 1''') befindenden Sendepolarisator (5, 5', 5"), der einen definierten Polarisationszustand PS herstellt, oder der Sender (1, 1', 1", 1''') polarisiertes Licht der Polarisation PS emittiert,- A transmitter polarizer ( 5 , 5 ', 5 ") located in front of the output of the transmitter ( 1 , 1 ', 1 ", 1 '''), which produces a defined polarization state P S , or the transmitter ( 1 , 1 ', 1 ", 1 ''') polarized light of polarization P S is emitted,
- - und einem sich vor dem Empfänger (2, 2', 2", 2''') befindenden Empfangspolarisator (6, 6', 6"), der Licht einer definierten Polarisation PE zum Empfänger durchläßt, ist dadurch gekennzeichnet,and a receiving polarizer ( 6 , 6 ', 6 ") located in front of the receiver ( 2 , 2 ', 2 ", 2 ""), which transmits light of a defined polarization P E to the receiver, is characterized in that
daß sich vor dem Reflektor (that in front of the reflector (
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''') ein Reflektorpolarisator ('' ') a reflector polarizer (
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''') befindet, der vom reflektierten Licht den Polarisationszustand PR '''), the polarization state P R from the reflected light
durchläßt, wobei das Licht auf seinem Weg vom Sender (passes, the light on its way from the transmitter (
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11
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''') zum Reflektor ('' ') to the reflector (
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''') und auf seinem Weg vom Reflektor ('' ') and on its way from the reflector (
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''') zum den Empfänger ('' ') to the Receiver (
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''') je einmal den Reflektorpolarisator ('' ') the reflector polarizer (
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''') durchdringt,'' ') penetrates,
- a) wobei die Sendepolarisation PS und die Empfangspolarisation PE lineare Polarisationen sind, welche senkrecht zueinander gerichtet sind, und die Reflexionspolarisation PR eine lineare Polarisation ist, welche um etwa 30° bis 60°, vorzugsweise um etwa 45° gegenüber der Sendepolarisation PS gedreht ist,a) wherein the transmit polarization P S and the receive polarization P E are linear polarizations which are directed perpendicular to one another, and the reflection polarization P R is a linear polarization which is approximately 30 ° to 60 °, preferably approximately 45 °, relative to the transmitted polarization P S is rotated
- b) oder die Sendepolarisation PS und die Empfangspolarisation PE lineare Polarisationen sind, welche senkrecht zueinander gerichtet sind, und die Reflexionspolarisation PR eine beliebige elliptische, vorzugsweise zirkulare, Polarisation ist,b) or the transmission polarization P S and the reception polarization P E are linear polarizations which are directed perpendicular to one another, and the reflection polarization P R is any elliptical, preferably circular, polarization,
- c) oder die Sendepolarisation PS und die Empfangspolarisation PE zirkulare Polarisationen sind, welche den gleichen Drehsinn haben, und die Reflexionspolarisation PR eine beliebig ausgerichtete lineare Polarisation ist,c) or the transmit polarization P S and the receive polarization P E are circular polarizations which have the same direction of rotation, and the reflection polarization P R is an arbitrarily oriented linear polarization,
- d) oder die Sendepolarisation PS und die Empfangspolarisation PE zirkulare Polarisationen sind, welche den gleichen Drehsinn haben, und die Reflexionspolarisation PR ebenfalls eine zirkulare Polarisation ist.d) or the transmit polarization P S and the receive polarization P E are circular polarizations, which have the same direction of rotation, and the reflection polarization P R is also a circular polarization.
Vor dem Ausgang des Senders befindet sich ein Polarisator (Sendepolarisator), der einen definierten Polarisationszustand PS herstellt, oder der Sender emittiert bereits polarisiertes Licht der Polarisation PS. Vor dem Empfänger befindet sich ein Polarisator (Empfangspolarisator), der Licht einer definierten Polarisation PE zum Empfänger durchläßt. PS und PE sind lineare Polarisationen, welche senkrecht zueinander gerichtet sind, oder zirkulare Polarisationen, welche den gleichen Drehsinn haben. Des weiteren befindet sich vor dem Reflektor ein Polarisator (Reflektorpolarisator), der vom reflektierten Licht den Polarisationszustand PR durchläßt.There is a polarizer (transmitter polarizer) in front of the output of the transmitter, which produces a defined polarization state P S , or the transmitter already emits polarized light of polarization P S. There is a polarizer (receiving polarizer) in front of the receiver which transmits light of a defined polarization P E to the receiver. P S and P E are linear polarizations, which are directed perpendicular to each other, or circular polarizations, which have the same direction of rotation. Furthermore, there is a polarizer (reflector polarizer) in front of the reflector which allows the polarization state P R to pass through the reflected light.
Unter der Polarisation PR wird in diesem Zusammenhang derjenige Polarisationszustand verstanden, welchen das Licht nach Reflexion am Reflektor sowie nach Durchlaufen des Polarisators PR vor dem erneuten Einfall auf das zu detektierende Objekt hat. Die Empfangspolarisation PE ist diejenige Polarisation vor dem bzw. beim Auftreffen auf den Empfangs polarisator, die vom Empfangspolarisator maximal transmittiert wird. Die Polarisation des Lichts nach Transmission durch den Empfangspolarisator kann davon verschieden sein, insbesondere im Falle eines Zirkular polarisators.In this context, the polarization P R is understood to mean the state of polarization which the light has after reflection at the reflector and after passing through the polarizer P R before it is incident again on the object to be detected. The receive polarization P E is the polarization before or when it hits the receive polarizer that is maximally transmitted by the receive polarizer. The polarization of the light after transmission by the receiving polarizer can be different, in particular in the case of a circular polarizer.
Vorzugsweise sind die Sende- und Empfangspolarisation PS und PE lineare Polarisationen, welche senkrecht zueinander gerichtet sind. Sie werden mittels Linearpolarisatoren, die vor dem Ausgang des Senders bzw. Eingang des Empfängers angeordnet sind, hergestellt. Auf den Sendepolarisator kann verzichtet werden, falls der Sender bereits polarisiertes Licht emittiert. Durch diese Maßnahme können Oberflächenreflexe durch Spiegelungen an der Objektoberfläche zuverlässig unterdrückt werden.The transmit and receive polarizations P S and P E are preferably linear polarizations which are directed perpendicular to one another. They are produced by means of linear polarizers, which are arranged in front of the output of the transmitter or input of the receiver. The transmitter polarizer can be omitted if the transmitter already emits polarized light. With this measure, surface reflections can be reliably suppressed by reflections on the object surface.
Die Störanfälligkeit der Lichtschranke in diesem Fall kann wesentlich verringert werden, wenn vor dem Reflektor ein Linearpolarisator mit einer Durchlaßrichtung, die um etwa 30 bis 60°, vorzugsweise um etwa 45°, gegenüber der linearen Sendepolarisation gedreht ist, aufgestellt wird. Die Zuverlässigkeit beliebiger Reflexlichtschranken mit Sende- und Empfangs polarisatoren zur Unterdrückung von Lichtreflexen des zu detektierenden Objekts kann auf diese Weise durch den zusätzlichen Polarisator unabhängig von der Ausführung und dem Aufbau der Reflexlichtschranke verbessert werden.The sensitivity of the light barrier in this case can be significant be reduced if a linear polarizer with a Forward direction, which is about 30 to 60 °, preferably about 45 °, is rotated relative to the linear transmission polarization. The Reliability of any reflex light barriers with transmission and reception polarizers to suppress light reflections of the detected Object can be independent in this way through the additional polarizer improved by the design and construction of the reflex light barrier become.
Der Polarisationszustand PR kann jedoch auch eine beliebige elliptische, vorzugsweise zirkulare Polarisation sein. Ein derartiger Polarisator kann durch die Kombination eines doppelbrechenden Elements mit einem Linearpolarisator erreicht werden, wobei der Linearpolarisator zwischen dem doppelbrechenden Element und dem Reflektor angeordnet ist. Zur Herstellung einer zirkularen Polarisation ist das doppelbrechende Element ein an die Wellenlänge der Lichtquelle angepaßtes λ/4-Plättchen. Hat der Zirkularpolarisator die linear polarisierende Schicht auf der dem Reflektor abgewandten Seite, so verhält er sich in der vorliegenden Erfindung vergleichbar wie ein einfacher linearer Polarisator und ist deshalb in diesem Fall durch einen solchen ersetzbar. Die Ausrichtung des zum Aufbau des Zirkularpolarisators verwendeten Linearpolarisators ist bei linearer Sende- und Empfangspolarisation grundsätzlich beliebig.However, the polarization state P R can also be any elliptical, preferably circular polarization. Such a polarizer can be achieved by combining a birefringent element with a linear polarizer, the linear polarizer being arranged between the birefringent element and the reflector. In order to produce a circular polarization, the birefringent element is a λ / 4 plate which is matched to the wavelength of the light source. If the circular polarizer has the linearly polarizing layer on the side facing away from the reflector, it behaves in the present invention in a manner comparable to a simple linear polarizer and can therefore be replaced by one in this case. The orientation of the linear polarizer used to set up the circular polarizer is basically arbitrary in the case of linear transmission and reception polarization.
Als Alternative können Sende- und Empfangspolarisation zirkulare Polarisationen mit gleichem Drehsinn sein. Dies wird mechanisch erreicht durch Anordnung von zirkular polarisierenden Elementen, also Linearpolarisator und λ/4-Plättchen, vor Sender und Empfänger mit gleicher Einbaulage, gleicher Schichtanordnung und gleicher Ausrichtung des Linearpolarisators. Ein derartiger Zirkularpolarisator stellt beim Beleuchten der mit dem Linearpolarisator abschließenden Seite her aus unpolarisiertem Licht zirkular, z. B. rechtsdrehend, polarisiertes Licht her. Beim Beleuchten von der anderen Seite wird mit demselben Drehsinn polarisiertes Licht maximal transmittiert, befindet sich jedoch nach der Transmission in einem linear polarisierten Zustand. Vom Empfänger wird also die Intensität der rechtszirkularen Komponente gemessen, wobei die linkszirkulare Komponente, die Oberflächenreflexen entspricht, unterdrückt wird.As an alternative, transmit and receive polarization can be circular Polarizations with the same direction of rotation. This is achieved mechanically by arranging circularly polarizing elements, that is Linear polarizer and λ / 4 plate, in front of transmitter and receiver with the same Installation position, same layer arrangement and same orientation of the Linear polarizer. Such a circular polarizer poses when illuminated the side with the linear polarizer made of unpolarized Circular light, e.g. B. clockwise, polarized light. When lighting from the other side, light is polarized with the same direction of rotation maximum transmitted, but after transmission is in one linearly polarized state. The intensity of the right circular component measured, the left circular Component that corresponds to surface reflections is suppressed.
Bei zirkularer Sende- und Empfangspolarisation kann die Reflektor polarisation PR linear mit beliebiger Ausrichtung der Polarisationsrichtung oder zirkular sein.In the case of circular transmission and reception polarization, the reflector polarization P R can be linear with any orientation of the polarization direction or circular.
Um mechanisch leicht zu montierende Einheiten zu schaffen, ist der Polari sator vorzugsweise direkt auf dem Reflektor aufgebracht, aufgesetzt, aufge klebt oder sonstwie in unmittelbarer räumlicher Nähe zum Reflektor befestigt. Dabei kann der Polarisator eine linearpolarisierende Folie sein, welche auf den Reflektor aufgeklebt ist. Derartige Bauelemente lassen sich besonders kostengünstig realisieren. Bei der Montage ist nicht mehr als der übliche Justieraufwand sowie die Ausrichtung bzw. Drehung des Polarisators bezüglich der Sende- bzw. Empfangspolarisationsrichtung, PS bzw. PE, notwendig.In order to create mechanically easy-to-assemble units, the polarizer is preferably applied directly to the reflector, placed on, glued on or otherwise attached in close proximity to the reflector. The polarizer can be a linear polarizing film that is glued to the reflector. Components of this type can be produced particularly cost-effectively. During assembly, no more than the usual adjustment effort and the alignment or rotation of the polarizer with respect to the transmission or reception polarization direction, P S or P E , are necessary.
Als Reflektor dient im Prinzip jedes beliebige reflektierende Element, bei spielsweise einfache Kunststoffretroreflektoren. Weiterhin kann der Reflektor auch durch Verspiegelung und/oder der geometrischen Veränderung der Oberflächenstruktur der Rückseite des Polarisators gebildet sein. Ebenso können Zirkularpolarisatoren vor Sender und Empfänger zum Einsatz gelangen, wobei die Zirkularpolarisatoren identisch in der Ausrichtung und Schichtanordnung sein müssen und deren linear polarisierende Schicht auf der Sender und Empfänger zugewandten Seite liegt, um Objektreflexe sicher zu unterdrücken.In principle, any reflective element serves as a reflector for example simple plastic retroreflectors. Furthermore, the reflector also by mirroring and / or the geometric change of the Surface structure of the back of the polarizer can be formed. As well can use circular polarizers in front of the transmitter and receiver arrive, the circular polarizers being identical in orientation and Layer arrangement must be and their linearly polarizing layer the sender and receiver facing side is secure to object reflections to suppress.
Zur Herstellung zirkularer Sende- und Empfangspolarisation mit entgegengesetztem Drehsinn kann vorteilhaft ein gemeinsamer Zirkularpolarisator vor Sender und Empfänger verwendet werden. Die linear polarisierende Schicht ist dabei Sender und Empfänger zugewandt, während sich die doppelbrechende λ/4-Schicht auf der dem Reflektor zugewandten Seite befindet.To create circular transmit and receive polarizations with opposite direction of rotation can advantageously be a common Circular polarizer can be used in front of transmitter and receiver. The linear polarizing layer faces transmitter and receiver while the birefringent λ / 4 layer on the one facing the reflector Side.
Erfindungsgemäß kann die Störsicherheit herkömmlicher Reflexlicht schranken in vorteilhafter Weise dadurch verbessert werden, daß vor dem Reflektor ein Polarisator installiert wird. Dabei wird zum Betrieb der Licht schranke in bekannter Weise ein optischer Sensor verwendet, in welchen Sender und Empfänger integriert sind. Der Sender ist beispielsweise ein Laser, eine Laserdiode oder eine Leuchtdiode im gewünschten Wellenlängen bereich. Als Empfänger/Detektor dient beispielsweise ein Fototransistor oder eine Fotodiode. In den optischen Sensor ist weiterhin eine Auswerteelektronik integriert, welche das Ausgangssignal des Empfängers mit einer vorbestimmten Schaltschwelle vergleicht und dementsprechend ein binäres Ausgangssignal des Sensors erzeugt.According to the invention, the interference immunity of conventional reflected light barriers can be improved in an advantageous manner that before Reflector a polarizer is installed. This turns the light into operation barrier used in a known manner, in which an optical sensor Sender and receiver are integrated. For example, the transmitter is a Laser, a laser diode or a light emitting diode in the desired wavelength Area. A phototransistor or, for example, serves as the receiver / detector a photodiode. An evaluation electronics is also in the optical sensor integrated, which the output signal of the receiver with a compares predetermined switching threshold and accordingly a binary Output signal of the sensor generated.
Es sind optische Sensoren bekannt, bei welchen Sender und Empfänger bzw. die entsprechenden Austrittsfenster in unmittelbarer räumlicher Nähe zueinander an einer Frontfläche des Sensors angeordnet sind. Weiterhin sind bei derartigen Sensoren bereits Sende- und Empfangspolarisation senkrecht zueinander, z. B. durch entsprechende Anordnung von polarisierenden Folien an den Austrittsfenstern und/oder durch Verwendung einer polarisiertes Licht emittierenden Lichtquelle. Derartige optische Sensoren können vorteilhaft zum Aufbau einer erfindungsgemäßen Reflexlichtschranke unter Beibehaltung der Störsicherheit bei der Detektion von teilweise stark selbstreflektierenden Objekten verwendet werden.Optical sensors are known in which transmitter and receiver or the corresponding exit window in the immediate vicinity are arranged to each other on a front surface of the sensor. Furthermore are With such sensors, transmission and reception polarization are already vertical to each other, e.g. B. by appropriate arrangement of polarizing films at the exit windows and / or by using a polarized light emitting light source. Such optical sensors can be advantageous to build a reflex light barrier according to the invention Maintaining interference immunity in the detection of partially strong self-reflecting objects can be used.
Weiterhin können auch bekannte autokolimierte Systeme mit einer definier ten Sende- bzw. Empfangspolarisation zur Unterdrückung beispielsweise spiegelnder Reflexe der zu detektierenden Objekte vorteilhaft in ihrer Störsicherheit erhöht werden.Furthermore, known autocolimated systems with a definier For example, transmission or reception polarization for suppression specular reflections of the objects to be detected are advantageous in their Interference immunity can be increased.
Kurzbeschreibung der Zeichnung, in der zeigen:Brief description of the drawing, showing:
Fig. 1 eine Reflexlichtschranke mit jeweils einem Linearpolarisator als Sende- bzw. Empfangspolarisator Fig. 1 is a reflex light barrier, each with a linear polarizer as a transmit or receive polarizer
Fig. 2 eine weitere Reflexlichtschranke als autokollimiertes System Fig. 2 shows another reflex light barrier as an autocollimated system
Fig. 3 eine Reflexlichtschranke mit jeweils einem Zirkularpolarisator als Sende- bzw. Empfangspolarisator Fig. 3 is a reflex light barrier, each with a circular polarizer as a transmit or receive polarizer
Fig. 4 eine Reflexlichtschranke mit einem gemeinsamen Zirkular polarisator als Sende- und Empfangspolarisator Fig. 4 is a reflex light barrier with a common circular polarizer as a transmit and receive polarizer
In Fig. 1 ist schematisch eine erfindungsgemäße Reflexlichtschranke dargestellt, die aus den Komponenten Sender 1 und Empfänger 2 für elektro magnetische Wellen, Reflektor 3 sowie einem davor angeordneten Polarisator 4 besteht. Sender 1 und Empfänger 2 sind in einen handelsüblichen optischen Sensor 9 integriert, welcher zur Anwendung im sichtbaren und/oder infraroten Bereich des elektromagnetischen Spektrums ausgelegt ist. Fig. 1 zeigt eine Reflexlichtschranke, bei welcher sich ein Objekt 14 im Erfassungsbereich 10 zwischen dem optischen Sensor 9 und dem Polarisator 4 mit Reflektor 3 befindet. Das Objekt 14 ist zur Abgrenzung von den Komponenten der Lichtschranke gestrichelt dargestellt.In Fig. 1, a reflex light barrier according to the invention is shown schematically, which consists of the components transmitter 1 and receiver 2 for electromagnetic waves, reflector 3 and a polarizer 4 arranged in front of it. Transmitter 1 and receiver 2 are integrated in a commercially available optical sensor 9 , which is designed for use in the visible and / or infrared range of the electromagnetic spectrum. Fig. 1 shows a reflex light barrier, wherein an object 14 in the detection area 10 between the optical sensor 9 and the polarizer 4 is with reflector 3. Object 14 is shown in broken lines to distinguish it from the components of the light barrier.
Sender 1 und Empfänger 2 sind in den optischen Sensor 9 derart eingebaut, daß das vom Sender 1 emittierte Licht das Sensorgehäuse über ein Fenster in der Frontfläche 12 verlassen kann. Es wird im wesentlichen senkrecht zur Frontfläche 12 abgestrahlt und trifft auf den parallel zur Frontfläche 12 beabstandet angeordneten Reflektor 3. Durch Verwendung einer wenig divergenten Lichtquelle als Sender 1, insbesondere eines Lasers, bzw. einer geeigneten in den Sensor 9 integrierten Optik zur Kollimation des von einer divergenten Lichtquelle abgestrahlten Lichts gelingt, wie in Fig. 1 angedeutet, die Herstellung eines nahezu parallelen, nicht divergenten Sendestrahls 7, der durch Reflexion am Reflektor 3 in den Empfangsstrahl 8 überführt wird. Die Reflexlichtschranke ist so justiert, d. h. Strahlrichtung des Sendestrahls 7 und Abstand von Sensor 9 und Reflektor 3 so aneinander angepaßt, daß der Empfangsstrahl 8 auf den Empfänger 2 trifft.Transmitter 1 and receiver 2 are installed in the optical sensor 9 such that the light emitted by the transmitter 1 can leave the sensor housing via a window in the front surface 12 . It is emitted essentially perpendicular to the front surface 12 and strikes the reflector 3, which is spaced parallel to the front surface 12 . By using a slightly divergent light source as the transmitter 1 , in particular a laser, or suitable optics integrated in the sensor 9 for collimation of the light emitted by a divergent light source, as indicated in FIG. 1, an almost parallel, non-divergent one can be produced Transmitting beam 7 , which is converted into the receiving beam 8 by reflection at the reflector 3 . The reflex light barrier is adjusted so that the beam direction of the transmitted beam 7 and the distance from the sensor 9 and reflector 3 are matched to one another in such a way that the received beam 8 strikes the receiver 2 .
Der Empfänger 2 erzeugt ein Ausgangssignal, welches von der Intensität des einfallenden Lichts, d. h. in der Regel des vom Reflektor 3 zurückreflektierten Lichts, abhängt. Unterschreitet das Ausgangssignal eine vorbestimmte Schaltschwelle, so gibt der Sensor 9 ein Schaltsignal ab, welches im Idealfall die Gegenwart eines Objekts 14 im Erfassungsbereich 10 der Lichtschranke anzeigt. Dazu wird das gemessene Ausgangssignal von einer Auswerte elektronik mit dieser Schaltschwelle verglichen und ein binäres Schaltsignal erzeugt.The receiver 2 generates an output signal which depends on the intensity of the incident light, that is to say as a rule the light reflected back by the reflector 3 . If the output signal falls below a predetermined switching threshold, the sensor 9 emits a switching signal which ideally indicates the presence of an object 14 in the detection area 10 of the light barrier. For this purpose, the measured output signal is compared by an evaluation electronics with this switching threshold and a binary switching signal is generated.
Um Störungen des Lichtschrankenbetriebs durch Oberflächenreflexe an spiegelnden Objekten 14 zu vermeiden, die zu einer Nichterkennung des Objekts führen können, befindet sich vor dem Sender 1 ein Sendepolarisator 5, welcher nur Licht in einem Polarisationszustand PS durchläßt. Somit ist der Sendestrahl mit der Polarisation PS polarisiert. Vor dem Empfänger 2 befindet sich ein weiterer Polarisator 6, welcher nur die Polarisation PE durchläßt, so daß aus dem Empfangsstrahl 8 nur diese Polarisations komponente PE zur detektierten Intensität beiträgt. Eine Möglichkeit zur Unterdrückung von Oberflächenreflexen besteht darin, den Sendepolarisator 5 und den Empfangspolarisator 6 aus einem einzigen gemeinsam genutzten Zirkularpolarisator aufzubauen. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, zwei getrennte lineare Polarisatoren für Sender und Empfänger zu verwenden. In diesem Fall stehen die Linearpolarisationsrichtungen senkrecht zueinander. In beiden Fällen wird an einem spiegelnden Objekt polarisationserhaltend reflektiertes Licht der Polarisation PS durch den Empfangspolarisator 6 vollständig unterdrückt.In order to avoid disturbances of the light barrier operation by surface reflections on reflecting objects 14 , which can lead to the object not being recognized, there is a transmitting polarizer 5 in front of the transmitter 1 , which only allows light in a polarization state P S. The transmission beam is thus polarized with the polarization P S. In front of the receiver 2 there is another polarizer 6 , which only allows the polarization P E to pass, so that from the received beam 8 only this polarization component P E contributes to the detected intensity. One possibility for suppressing surface reflections is to construct the transmit polarizer 5 and the receive polarizer 6 from a single shared circular polarizer. Another possibility is to use two separate linear polarizers for the transmitter and receiver. In this case, the linear polarization directions are perpendicular to each other. In both cases, light of the polarization P S which is polarization-maintaining is reflected completely suppressed by the receiving polarizer 6 on a specular object.
Der Kern der erfindungsgemäßen Reflexlichtschranke, mit welchem die Reduzierung der Störanfälligkeit bei der Erkennung von polarisierenden Materialien gelingt, liegt in dem zusätzlichen Polarisator 4, der im Bereich des Reflektors 3 angeordnet ist. Dieser Polarisator 4 filtert aus dem vom Reflektor 3 reflektierten Empfangsstrahl 8 die Komponente mit der Pola risation PR heraus, welche dann erneut auf das zu erkennende mit unbe kannter Polarisation polarisierende Objekt 14 und wegen dessen Transparenz auf den Empfänger 2 fällt. Der Polarisator 4 ist parallel zum Reflektor 3 sowie zur Frontfläche 12 des Sensors 9 angeordnet, d. h. Sende- und Empfangsstrahl 7 bzw. 8 treffen etwa senkrecht auf den Polarisator 4 auf.The core of the reflex light barrier according to the invention, with which the susceptibility to interference in the detection of polarizing materials is reduced, lies in the additional polarizer 4 , which is arranged in the region of the reflector 3 . This polarizer 4 filters out the received beam 8 reflected by the reflector 3 , the component with the polarization P R , which then falls again on the object to be recognized with unknown polarization 14 and because of its transparency falls on the receiver 2 . The polarizer 4 is arranged parallel to the reflector 3 and to the front surface 12 of the sensor 9 , ie the transmit and receive beams 7 and 8 strike the polarizer 4 approximately perpendicularly.
Die Polarisatoren 4, 5 und 6 können Linearpolarisatoren, z. B. polarisierende Folien, die direkt auf die Austrittsfenster von Sender 1 bzw. Empfänger 2 oder auf den Reflektor 3 geklebt sind, oder auch Zirkularpolarisatoren sein. Die Polarisationen PS, PE und PR sind linear, wobei PS und PE senkrecht zueinander sind und PR um etwa 45° demgegenüber gedreht ist. Mit dieser Anordnung gelingt eine zuverlässige Erkennung von transparenten polarisierenden Materialien, wie polarisierenden Folien.The polarizers 4 , 5 and 6 can be linear polarizers, e.g. B. polarizing films that are glued directly to the exit window of transmitter 1 or receiver 2 or on the reflector 3 , or circular polarizers. The polarizations P S , P E and P R are linear, with P S and P E being perpendicular to one another and P R being rotated by approximately 45 °. With this arrangement, reliable detection of transparent polarizing materials, such as polarizing foils, is achieved.
Fig. 2 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Reflexlichtschranke, die als autokollimiertes System ausgebildet ist. Der Darstellung aus Fig. 1 entsprechend, sind Sender 1' und Empfänger 2' in einen optischen Sensor 9' integriert, wobei der Sendestrahl 7' durch ein Fenster in der Frontffläche 12' des Sensors 9' aus- sowie der Empfangsstrahl 8' durch dasselbe Fenster wieder eintritt. Der Sendestrahl 7' tritt senkrecht zur Frontfläche aus, trifft senkrecht auf den Reflektor 3', wodurch der Empfangsstrahl 8' in den Sendestrahl 7' abgebildet wird und außerhalb des Sensors dieselbe Strahl achse hat. Innerhalb des Sensors werden Sende- und Empfangsstrahl 7' bzw. 8' mittels eines teildurchlässigen Spiegels 13 getrennt, der unter 45° relativ zur Strahlrichtung des Sendestrahls 7' in den Strahlengang eingebracht ist. Im Erfassungsbereich 10' der Lichtschranke liegen Sende- und Empfangs strahl daher übereinander und haben eine gemeinsame Strahlachse. Das Licht durchläuft daher das zu erkennende transparente Objekt 14' an etwa der gleichen Stelle und erfährt auf dem Hin- und Rückweg eine Polarisierung etwa gleichen Grades und gleicher Richtung, wodurch auch polarisierende Objekte 14' zuverlässiger erkannt werden können. Fig. 2 shows a further reflex light barrier according to the invention, which is designed as an autocollimated system. The illustration of FIG. 1 in accordance with, the transmitter 1 'and the receiver 2' 'are integrated, wherein the transmission beam 7' into an optical sensor 9 'of the sensor 9' off as well as through a window in the Frontffläche 12 of the reception beam 8 'through the same Window re-enters. The transmission beam 7 'emerges perpendicular to the front surface, strikes the reflector 3 ' perpendicularly, as a result of which the reception beam 8 'is imaged in the transmission beam 7 ' and has the same beam axis outside the sensor. Within the sensor, the transmission and reception beams 7 'and 8 ' are separated by means of a partially transparent mirror 13 which is introduced into the beam path at 45 ° relative to the beam direction of the transmission beam 7 '. In the detection area 10 'of the light barrier, the transmit and receive beams are therefore one above the other and have a common beam axis. The light therefore traverses the transparent object 14 'to be recognized at approximately the same location and undergoes polarization of approximately the same degree and the same direction on the way there and back, as a result of which polarizing objects 14 ' can also be recognized more reliably.
Zur Reflexunterdrückung werden auch bei diesem Beispiel Sende- und Empfangsstrahl 7' bzw. 8' durch jeweils einen vor dem Sender 1' bzw. dem Empfänger 2' angeordneten Polarisator 5' bzw. 6' senkrecht zueinander polarisiert. Alternativ kann statt eines gewöhnlichen Strahlteilers 13 ein polarisierender Strahlteilers verwendet werden, welcher jeweils eine Polari sationskomponente transmittiert und die dazu senkrechte reflektiert. Alter nativ dazu können die Polarisatoren 5' und 6' aus einem einzigen gleicher maßen in den Sende- und Empfangsstrahl eingebrachten Zirkularpolarisator bestehen. In this example, too, for reflection suppression, the transmission and reception beams 7 'and 8 ' are polarized perpendicularly to one another by a polarizer 5 'and 6 ' arranged in front of the transmitter 1 'and the receiver 2 ', respectively. Alternatively, instead of an ordinary beam splitter 13, a polarizing beam splitter can be used, each of which transmits a polarization component and reflects the perpendicular to it. As an alternative to this, the polarizers 5 'and 6 ' can consist of a single circular polarizer which is equally inserted into the transmission and reception beam.
Die Verbesserung der Erkennungssicherheit derartiger autokollimierter Systeme wird ebenfalls durch einen vor dem Reflektor 3' angeordneten Polarisator 4' erreicht. Die Ausrichtung des Polarisators 4' relativ zu den Polarisatoren 5' und 6' ist so gewählt, daß er einen Polarisationszustand PR herstellt, der um etwa 45° gegenüber PS und PE gedreht ist. Auch hier können alternativ dazu die Polarisatoren aus einem einzigen gleichermaßen in den Sende- und Empfangsstrahl eingebrachten Zirkularpolarisator bestehen.The improvement in the detection reliability of such autocollimated systems is likewise achieved by a polarizer 4 'arranged in front of the reflector 3 '. The orientation of the polarizer 4 'relative to the polarizers 5 ' and 6 'is selected so that it produces a polarization state P R which is rotated by approximately 45 ° with respect to P S and P E. Here too, as an alternative, the polarizers can consist of a single circular polarizer that is equally introduced into the transmission and reception beam.
Mit einer derartigen Anordnung gelingt einerseits eine Unterdrückung von Oberflächenreflexen, andererseits eine zuverlässige Detektion transparenter Materialien mit unbestimmten optischen Eigenschaften, insbesondere mit unbekanntem, örtlich variierendem Polarisationsverhalten.With such an arrangement, on the one hand, suppression of Surface reflections, on the other hand reliable detection more transparent Materials with undefined optical properties, especially with unknown, locally varying polarization behavior.
Fig. 3 zeigt eine weitere Reflexlichtschranke, bei welcher die Polarisatoren 5" und 6" vor Sender 1" bzw. Empfänger 2" Zirkularpolarisatoren gleicher Bauart und Ausrichtung sind. Sende- und Empfangspolarisator 5" und 6" bestehen jeweils aus einem Linearpolarisator 15 bzw. 15', der Sender 1" bzw. Empfänger 2" zugewandt ist, sowie einer dem Reflektor 3" zugewandten λ/4- Plättchen 16 bzw. 16'. Die Polarisatiosrichtung des Linearpolarisators 15 bzw. 15' ist relativ zur langsamen und schnellen Achse der doppelbrechenden λ/4- Schicht 16 bzw. 16' um etwa 45° gedreht, um eine zirkulare Polarisation beim Lichteinfall auf die Seite des Linearpolarisators herzustellen. Die Ausrichtung der beiden Linearpolarisatoren 15 und 15' vor Sender 1" und Empfänger 2" stimmt miteinander überein. Fig. 3 shows a further reflection light barrier, in which the polarizers 5 "and 6" in front of the transmitter 1 'and the receiver 2' are circular polarizers of the same type and orientation. Transmitting and receiving polarizers 5 "and 6 " each consist of a linear polarizer 15 or 15 'facing transmitter 1 "or receiver 2 ", and a λ / 4 plate 16 or 16 ' facing reflector 3 ". The polarization direction of the linear polarizer 15 or 15 'is rotated by approximately 45 ° relative to the slow and fast axis of the birefringent λ / 4 layer 16 or 16 ' in order to produce a circular polarization when light falls on the side of the linear polarizer both linear polarizers 15 and 15 'in front of transmitter 1 "and receiver 2 " agree with each other.
Das vom Sender 1" emittierte Licht gelangt daher als Sendestrahl 7" mit einer zirkularen Sendepolarisation PS in den Erfassungsbereich 10" zwischen Sender 1" bzw. Empfänger 2" und Reflektor 3". Vom Empfangspolarisator 6" wird Licht aus dem Empfangsstrahl 8", das eine mit dieser Sendepolarisation PS übereinstimmende Empfangspolarisation PE aufweist, maximal trans mittiert, befindet sich allerdings nach Durchlaufen des Empfangspolarisators 6" in einem linear polarisierten Zustand. Durch Reflexion an Oberflächen wird aus rechtszirkular einfallendem Licht linkszirkular auslaufendes Licht und umgekehrt; derartige Reflexe werden damit durch den Empfangspolarisator unterdrückt.The light emitted by the transmitter 1 "therefore arrives as a transmission beam 7 " with a circular transmission polarization P S in the detection area 10 "between the transmitter 1 " or receiver 2 "and reflector 3 ". From the receiving polarizer 6 ", light is maximally transmitted from the receiving beam 8 ", which has a receiving polarization P E that corresponds to this transmitting polarization P S , but is in a linearly polarized state after passing through the receiving polarizer 6 ". Reflection on surfaces results in right-hand circular incident light, left-circular exit light and vice versa; reflections of this type are thus suppressed by the receiving polarizer.
Direkt vor dem Reflektor 3", der ein Retroreflektor ist, befindet sich erfindungsgemäß ein weiterer Polarisator 4". Dieser ist ein Linearpolarisator mit beliebiger Ausrichtung oder ebenfalls ein Zirkularpolarisator, bestehend aus einem dem Reflektor zugewandten Linearpolarisator sowie einem λ/4- Plättchen. Im Falle eines Zirkularpolarisators als Reflektorpolarisator 4" ist dessen Drehsinn vorzugsweise dem Drehsinn des Sende- bzw. Empfangspolarisators 5" bzw. 6" entgegengesetzt.According to the invention, a further polarizer 4 "is located directly in front of the reflector 3 ", which is a retroreflector. This is a linear polarizer with any orientation or also a circular polarizer, consisting of a linear polarizer facing the reflector and a λ / 4 plate. In the case of a circular polarizer as a reflector polarizer 4 ", the direction of rotation thereof is preferably opposite to the direction of rotation of the transmitting or receiving polarizer 5 " or 6 ".
Fig. 4 zeigt eine der Fig. 3 entsprechende Ausgestaltung, bei welcher sich vor Sender 1''' und Empfänger 2''' einen gemeinsamer Zirkularpolarisator 17, bestehend aus einer linearen Schicht 15" sowie einer λ/4-Schicht 16", befindet, der als Sende- bzw. Empfangspolarisator dient. Im Übrigen entspricht die Lichtschranke aus Fig. 4 der aus Fig. 3. FIG. 4 shows an embodiment corresponding to FIG. 3, in which a common circular polarizer 17 , consisting of a linear layer 15 "and a λ / 4 layer 16 ", is located in front of the transmitter 1 '''and the receiver 2 ''' , which serves as a transmit or receive polarizer. Otherwise, the light barrier from FIG. 4 corresponds to that from FIG. 3.
11
, .
11
', '
11
", "
11
''' Sender
''' Channel
22
, .
22
', '
22
", "
22
''' Empfänger
''' Receiver
33
, .
33
', '
33
", "
33
''' Reflektor
'''Reflector
44
, .
44
', '
44
", "
44
''' Reflektorpolarisator
'''Reflector polarizer
55
, .
55
', '
55
" Sendepolarisator
"Transmit polarizer
66
, .
66
', '
66
" Empfangspolarisator
"Reception polarizer
77
, .
77
', '
77
", "
77
''' Sendestrahl
'''Broadcasting beam
88th
, .
88th
', '
88th
", "
88th
''' Empfangsstrahl
'''Receive beam
99
, .
99
' optischer Sensor
'' optical sensor
1010
, .
1010
', '
1010
Erfassungsbereich
detection range
1212
, .
1212
' Frontfläche
'' Front surface
1313
Strahlteiler
beamsplitter
1414
, .
1414
' Objekt
'Object
1515
, .
1515
', '
1515
" linearpolarisierende Schicht/Linearpolarisator
"linear polarizing layer / linear polarizer
1616
, .
1616
', '
1616
" λ/4-Plättchen
"λ / 4 plate
1717
Zirkularpolarisator
circular polarizer
Claims (16)
daß sich vor dem Reflektor (3, 3', 3", 3''') ein Reflektorpolarisator (4, 4', 4", 4''') befindet, der vom reflektierten Licht den Polarisationszustand PR durchläßt,
- a) wobei die Sendepolarisation PS und die Empfangspolarisation PE lineare Polarisationen sind, welche senkrecht zueinander gerichtet sind, und die Reflexionspolarisation PR eine lineare Polarisation ist, welche um 30° bis 60°, gegenüber der Sendepolarisation PS gedreht ist,
- b) oder die Sendepolarisation PS und die Empfangspolarisation PE lineare Polarisationen sind, welche senkrecht zueinander gerichtet sind, und die Reflexionspolarisation PR eine beliebige elliptische, Polarisation ist,
- c) oder die Sendepolarisation PS und die Empfangspolarisation PE zirkulare Polarisationen sind, welche den gleichen Drehsinn haben, und die Reflexionspolarisation PR eine beliebig ausgerichtete lineare Polarisation ist,
- d) oder die Sendepolarisation PS und die Empfangspolarisation PE zirkulare Polarisationen sind, welche den gleichen Drehsinn haben, und die Reflexionspolarisation PR ebenfalls eine zirkulare Polarisation ist.
that there is a reflector polarizer ( 4 , 4 ', 4 ", 4 ''') in front of the reflector ( 3 , 3 ', 3 ", 3 ''') which allows the polarization state P R to pass through the reflected light,
- a) wherein the transmission polarization P S and the reception polarization P E are linear polarizations which are directed perpendicular to one another, and the reflection polarization P R is a linear polarization which is rotated by 30 ° to 60 ° with respect to the transmission polarization P S ,
- b) or the transmission polarization P S and the reception polarization P E are linear polarizations which are directed perpendicular to one another, and the reflection polarization P R is any elliptical, polarization,
- c) or the transmit polarization P S and the receive polarization P E are circular polarizations which have the same direction of rotation, and the reflection polarization P R is an arbitrarily oriented linear polarization,
- d) or the transmit polarization P S and the receive polarization P E are circular polarizations, which have the same direction of rotation, and the reflection polarization P R is also a circular polarization.
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