在一个监控区域内用于检测目标的设备和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种设备，尤其涉及一种光电屏障或者一种光传感器，以及一种在一个监控区域内检测目标的方法。
【背景技术】
[0002]操作电磁辐射，例如光或红外辐射，用于检测目标的设备可以以各种方式应用。光传感器和光电屏障，其中还包括光栅和光幕作为设计的变体，是常见的也是结合本发明的特殊兴趣的应用形式。
[0003]该种设备通常具有一个或多个电磁辐射发射器和一个或多个用于检测射线的传感器。发射器操作一个或多个传感器来产生一个电信号作为一个目标出现在设备监控区域内的函数。由发射器发射的辐射强度的变化(由该装置的监视区域内的一个目标造成的)采用传感器的方式记录并转换成一个信号，其通常是电信号。例如，该信号然后可以通过微处理器进行进一步地处理，另外，例如，可能有可以被控制的额外的处理，取决于该信号，例如设备的工作状态，尤其是机械状态。
[0004]本发明也可以具有一个或多个前面描述的性能和功能。
[0005]以前惯用的发射器的设计(参考图9)包括一个管状外壳，一个用于电磁射线发射的辐射源和一个作为聚焦元件的透镜。一个具有开口宽度(h)的缝隙介于辐射源和透镜之间，且一个具有长度(f)的空腔位于缝隙和透镜之间。传感器离发射器一定距离(S)放置，由此传感器的辐射强度以及设备的范围自然依赖于缝隙的开口宽度(h)。传感器的位置所在的被发射器照射的区域是保持有限且不变的，通常由于系统的可对准性和因为标准要求。因此，如果缝隙开口宽度(h)被增加，透镜和空腔的长度(f)也必须调整，例如，增加，为了让接收器的位置所在的照射区域以保持恒定。因此，为了获得一个更大的范围，具有更大焦距的透镜必须与发射器一起使用。但是，这种发射器结构尺寸的增量对于许多应用并不适用。图9演示了上述描述的关系。
[0006]EP 2157449A1描述一种在一个其中提供射线的折叠和/或偏转的监控区域内用于检测目标的设备射线，但是与本发明相比正在追寻一个不同的目标。已知的设备具有一个发射器和一个传感器，每个具有一个外壳，一个透镜和一个福射源(结合发射器)和/或一个接收器(结合传感器)。一个棱镜形式的辐射传导装置被提供于透镜和辐射源和/或接收器之间。该棱镜偏转透镜和辐射源和/或接收器之间的射线进行大约90°的全反射。棱镜作为滤光器，实现减少散射光发射和/或接收的结果，因为投射于用来以小于全反射的极限角的角度进行全反射的棱镜的区域的散射光是不被反射的。
[0007]DE 10308085A1公开了一种用于在一个监控区域内检测目标的光电设备。结合该设备，提供平行于传感器的前面板的光的已接收的射线的单一偏转。但是，小型化的效果是有限的。
[0008]专利局检索已显示US2005/0162853A1作为更进一步的现有文件。但是，举例来说，该文件不涉及在一个监控区域内用于检测目标的设备，例如一个光网络，但是相反地涉及投影机的照明系统及类似物，其属于不同的技术领域具有不同的目的。根据该现有技术，该目的是通过强烈地混合射线来将最大可能的空间均匀性分给光射线，其需要多次反射。另外，另一个目的是通过光回收增加光视效率。与之相比，没有混合的射线需要结合在一个监控区域内用于检测目标的设备，例如光网络，恰恰相反该射线应该尽可能地不进行混合，如同它们通过自由空间移动。
【发明内容】
[0009]本发明的一个目的是提供一种在一个监控区域内用于检测目标的设备和方法。该设备应该与具有相同范围这类型的可比较的已知设备相比尺寸更小和/或在相同尺寸大小下具有增大的范围。本发明的其他优势和目的是从下面的描述得到。
[0010]上述所述的目的通过根据权利要求1所述的设备和权利要求10所述的方法实现。
[0011]一种在一个监控区域内用于检测目标的设备是公开的，包括一个传感器和一个发射器，其中所述的发射器包括如下组件:
[0012]-一个外壳，
[0013]-一个用于电磁射线发射的辐射源，
[0014]-一个辐射传导装置，其被设计用于传播和/或偏转所述的按照其从所述的辐射源至所述的发射器的出口端的路径的射线，其中所述的辐射传导装置具有一个用于聚焦的聚焦元件，和
[0015]其中所述的辐射传导装置被设计用于通过反射射线两次或更多次来偏转所述的按照其从所述的辐射源至所述的发射器的(射线的)出口端的路径的射线。
[0016]另外，公开了一种通过使用该种设备在一个监控区域内用于检测目标的方法。
[0017]设备和方法的特征如下描述，其中这些将被考虑(单独地)作为首选的特性，尽管就这一点而论它们并不确定。这些特性可以单独地实施(作为在一个监控区域内用于检测目标的任意设备或方法的一部分)或以任何组合，只要它们不互相妨碍。
[0018]本设备最好是一种光学设备，特别是一种光电设备。
[0019]较佳地，如果射线的从辐射源至发射器的出口端的路径，该路径由辐射传导装置限定，比辐射源和发射器的(射线的)出口端之间的最短距离长至少10%、20%、30%、50%或者100%。
[0020]根据一个实施例变体，射线的从由辐射传导装置限定的辐射源至发射器的出口端(或者至少它的一部分)的部分路径被设计成U形的或V形的，所述的部分路径由辐射传导装置限定。这部分较佳地是刚刚描述的路径上的射线通过被反射两次进行偏转的部分。
[0021]另外，射线的从辐射源至发射器的出口端(或者至少它的一部分)的部分路径被设计成本质上是螺旋形或漩涡形的或蠕虫状的或S形的，所述的部分路径由辐射传导装置限定。
[0022]根据另外的实施例，辐射传导装置设计成偏转按照其从辐射源至发射器的出口端路径的射线2、3、4或更多次，尤其是在不同方向上反射它们和/或传播它们。
[0023]辐射传导装置可以具体设计用于偏转按照其从辐射源至发射器的(射线的)出口端路径的射线，除了两个(最好是连续的)反射通过1，2，3或更多次额外的(最好是连续的)反射，如上面所描述的。
[0024]上述的两次反射和/或上述的额外的反射可以是全反射或者是反射或镜面反射表面上的反射。
[0025]辐射传导装置可以具有1，2，3，4或更多个反射传导元件。反射传导元件可以被设计用于传导和/或偏转射线。这些可选择性地是可反射面，例如，上述的反射或镜面反射表面或者那些产生全反射的。具体地，辐射传导元件(或者它们中的一些)可以被设计成通过已描述的两次反射和/或通过这里描述的额外的反射来反射射线。
[0026]如果一个辐射传导元件(例如所述的/ 一个聚焦元件)由不同于1，2，3，4或更多个其他辐射传导元件的一种材料或一种材料的组合物制作而成，则这是有利的。
[0027]如果发射器具有一个辐射传导元件，其反射投射于该辐射传导元件的射线中的一些(例如，上升至至少20%或40%和/或至多80%或60% )并且允许剩余的射线通过。两个，三个或更多这类辐射传导元件也可以装备发射器，则这也是有利的。
[0028]另外，可以提供2，3，4或更多个辐射传导元件来按顺序增加尺寸，其中的射线按照从辐射源至发射器的出口端的路径投射于它们或通过它们，特别是当辐射传导元件(或其一部分)是反射表面，所述表面可以是按上述顺序增加的尺寸。因此，当射线发散时可以节约空间，射线从辐射源或者缝隙开始，如果有的话，并且由此要求一个至发射器的出口端的路径的空间增加量。例如，辐射传导元件必要时可以仅仅与在这个路径上的位置的射线所需的空间一样大。
[0029]特别有利的是如果为1，2，3，4或更多个辐射传导元件被设计在单件中，例如，共同作为一个部分(特别是作为注射成型部件)。
[0030]另外，1，2，3，4或更多个聚焦元件可以被包含在如上所述单件式装置部分中。但是，作为选择，它们也可以从上述的单件式装置部分分离。例如，这是一个具有发射器的实施例的情况，其中，聚焦元件由不同于其他辐射传导元件的材料制作而成，尤其是所述的可反射的辐射传导元件。
[0031]在一个优选的实施例变体中，完整的辐射传导装置被设计在单件中或者它包括在上述单件式设备部分中的辐射传导装置的至少一部分，其被设计用于通过两个反射和/或通过上述的两个额外的反射偏转按照其从所述辐射源至所述发射器的出口端路径的射线。
[0032]这些措施有助于减少该装置的制造成本。
[0033]辐射传导装置可以设计用于以多种(例如，2，3，4或更多种)不同量的辐射的形式传播(和/或偏转)按照其至发射器的(射线的)出口端路径的射线，并且用于通过不同的