DE102013208722A1

DE102013208722A1 - Radial objective arrangement

Info

Publication number: DE102013208722A1
Application number: DE201310208722
Authority: DE
Inventors: Reinhold de Fries; Christophe C. Bobda; Joachim Zöbisch; Dirk Heinrich; Gert Dankworth
Original assignee: Universitaet Postdam
Current assignee: Universitaet Postdam
Priority date: 2013-05-13
Filing date: 2013-05-13
Publication date: 2014-11-13
Also published as: WO2014183884A1; EP2997407A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Radialobjektivanordnung (100) zum Erzeugen einer optischen Abbildung eines Erfassungsbereichs. Die Radialobjektivanordnung (100) umfasst eine zentrale Lichtumlenkeinheit (120), die ausgebildet und angeordnet ist, aus dem Erfassungsbereich kommendes Licht (10) zu brechen und gerichtet weiterzuleiten. Ferner umfasst die Radialobjektivanordnung (100) eine Lichtsammeleinheit (160), die ausgebildet und angeordnet ist, von der zentralen Lichtumlenkeinheit (120) weitergeleitetes Licht (12) zu empfangen und auf eine Beobachtungsfläche (110) der Lichtsammeleinheit (160) zu projizieren. Erfindungsgemäß umfasst die zentrale Lichtumlenkeinheit (120) eine Anzahl von optischen Ringen (122, 124, 126), welche ortsfest in der Radialobjektivanordnung (100; 200) angeordnet sind, wobei ein jeweiliger der Anzahl von optischen Ringen (122, 124, 126) eine äußere Manteloberfläche umfasst (122-1; 124-1; 126-1), welche in radiale Richtung weist, und wobei die zentrale Lichtumlenkeinheit (120) derart angeordnet ist, dass das aus dem Erfassungsbereich kommende Licht (10) an der jeweiligen äußeren Manteloberfläche (122-1; 124-1; 126-1) einfällt.The present invention relates to a radial lens arrangement (100) for generating an optical image of a detection area. The radial lens arrangement (100) comprises a central light deflection unit (120) which is designed and arranged to refract light (10) coming from the detection area and to forward it in a directed manner. The radial lens arrangement (100) further comprises a light collecting unit (160) which is designed and arranged to receive light (12) transmitted by the central light deflecting unit (120) and to project it onto an observation surface (110) of the light collecting unit (160). According to the invention, the central light deflection unit (120) comprises a number of optical rings (122, 124, 126) which are arranged in a stationary manner in the radial lens arrangement (100; 200), each of the number of optical rings (122, 124, 126) being one outer cladding surface comprises (122-1; 124-1; 126-1), which points in the radial direction, and wherein the central light deflection unit (120) is arranged such that the light (10) coming from the detection area on the respective outer cladding surface (122-1; 124-1; 126-1) occurs.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Radialobjektivanordnung zum Erzeugen einer optischen Abbildung eines Erfassungsbereichs, insbesondere eine Radialobjektivanordnung für einen optischen Rundumsichtsensor. The present invention relates to a radial objective arrangement for generating an optical image of a detection area, in particular a radial objective arrangement for an all-round optical sensor.

Eine Objektivanordnung für eine Rundumsichtkamera ist beispielsweise aus der DE 20 2006 013 714 U1 bekannt. Dort ist eine Rundumsichtkamera zur Umgebungsüberwachung beschrieben, welche eine zentrale Lichtumlenkeinheit in Gestalt eines Objektivs aufweist, das aus einem Erfassungsbereich kommendes Licht bricht und gerichtet weiterleitet auf eine Lichtsammeleinheit in Gestalt eines konvexen oder kegelförmigen Spiegels. Die vorbekannte Rundumsichtkamera weist Bewegungssensoren auf, die seitlich in einem Gehäusemantel der Rundumsichtkamera angeordnet sind und derart ausgerichtet sind, dass ein Bereich von 360° bezogen auf eine optische Achse der Rundumsichtkamera erfasst wird. Meldet ein Bewegungssensor eine Bewegung, erfolgt eine Auslösung der Rundumsichtkamera und die über den Spiegel reflektierten Bildinformationen werden von einem Halbleiterchip der Rundumsichtkamera in digitale Daten umgewandelt. A lens arrangement for a panoramic camera is for example from the DE 20 2006 013 714 U1 known. There, an all-round environmental monitoring camera is described, which has a central Lichtumlenkeinheit in the form of an objective, the light coming from a detection range breaks and directed directed to a light collection unit in the form of a convex or conical mirror. The previously known all-round camera has motion sensors, which are arranged laterally in a housing jacket of the panoramic camera and are aligned in such a way that a range of 360 ° relative to an optical axis of the panoramic camera is detected. If a motion sensor indicates a movement, the panoramic camera is triggered and the image information reflected via the mirror is converted into digital data by a semiconductor chip of the panoramic camera.

Nachteilig an der vorbekannten Rundumsichtkamera ist, dass für den Betrieb besagte Bewegungssensoren vorgesehen sein müssen, um ein Detektieren eines Objektes in den Erfassungsbereich sicherstellen zu können. A disadvantage of the known all-round camera is that said movement sensors must be provided for the operation in order to ensure detection of an object in the detection area can.

Es ist daher eine der Erfindung zugrundliegende Aufgabe, eine Radialobjektivanordnung zum Erzeugen einer optischen Abbildung eines Erfassungsbereichs bereitzustellen, welche einen einfacheren und kompakteren Aufbau aufweist. It is therefore an object underlying the invention to provide a radial objective arrangement for producing an optical image of a detection area, which has a simpler and more compact construction.

Diese technische Aufgabe wird gelöst durch eine Radialobjektivanordnung nach Anspruch 1. Merkmale vorteilhafter Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. This technical problem is solved by a radial lens arrangement according to claim 1. Features of advantageous developments are given in the dependent claims.

Die Radialobjektivanordnung umfasst die zentrale Lichtumlenkeinheit, die ausgebildet und angeordnet ist, aus dem Erfassungsbereich kommendes Licht zu brechen und zunächst gerichtet weiterzuleiten. Der Erfassungsbereich ist beispielsweise ein oberhalb bis/und/oder unterhalb der Radialobjektivanordnung liegender Bereich. Wird beispielsweise ein Mittelpunkt der Radialobjektivanordnung als Mittelpunkt eines Kugelkoordinatensystems betrachtet, so umfasst der Erfassungsbereich Koordinaten, die einen beliebigen Azimutwinkel zwischen –180° bis +180° aufweisen sowie einen Polarwinkel zwischen etwa 0° bis 90° und/oder 90° bis 180°. Der Erfassungsbereich beginnt an den äußeren Manteloberflächen der zentralen Lichtumlenkeinheit. Der Erfassungsbereich erstreckt sich unterhalb bis/und/oder oberhalb der zentralen Lichtumlenkeinheit, wobei das einfallende Licht an der äußeren Manteloberfläche eines jeweiligen der Anzahl von optischen Ringen einfällt. The radial objective arrangement comprises the central light deflection unit, which is designed and arranged to break light coming from the detection area and to first pass it on in a directionally directed manner. The detection area is, for example, an area lying above to / and / or below the radial objective arrangement. If, for example, a center of the radial objective arrangement is viewed as the center of a spherical coordinate system, the detection area comprises coordinates which have an arbitrary azimuth angle between -180 ° to + 180 ° and a polar angle between approximately 0 ° to 90 ° and / or 90 ° to 180 °. The detection area starts at the outer lateral surfaces of the central light deflection unit. The detection area extends below to / and / or above the central light deflection unit, the incident light being incident on the outer surface of a respective one of the plurality of optical rings.

Die Lichtsammeleinheit ist ausgebildet und angeordnet, von der zentralen Lichtumlenkeinheit weitergeleitetes Licht zu empfangen und auf eine Beobachtungsfläche der Lichtsammeleinheit zu projizieren. Die Lichtsammeleinheit ist beispielsweise als optischer Kegel ausgestaltet, wobei eine Grundfläche des Kegels die Beobachtungsfläche bildet. Von der Beobachtungsfläche aus ist das Licht bevorzugt einer Auswerteeinheit zugeführt, die beispielsweise ausgebildet ist, eine Helligkeit zu messen und/oder eine Helligkeitsänderung zu detektieren. Die Kegelgrundfläche des Kegels ist beispielsweise kreisförmig. Je nach Anwendungsbereich kommen jedoch auch andere Formen für die Kegelgrundfläche in Betracht. Beispielsweise ist eine im Wesentlichen ellipsenförmige Kegelgrundfläche für die Erfassung eines Spielfeldes eines Sportstadions zweckmäßig. The light collection unit is configured and arranged to receive light transmitted by the central light deflection unit and to project it onto an observation surface of the light collection unit. The light-collecting unit is designed, for example, as an optical cone, wherein a base of the cone forms the observation surface. From the observation surface, the light is preferably fed to an evaluation unit, which is designed, for example, to measure a brightness and / or to detect a change in brightness. The cone base of the cone is, for example, circular. Depending on the field of application, however, other shapes for the conical base come into consideration. For example, a substantially elliptical cone base is useful for detecting a playing field of a sports stadium.

Die Anzahl von optischen Ringen der Lichtsammeleinheit fungiert als Linse der Radialobjektivanordnung. Die optischen Ringe sind derart angeordnet, dass das aus dem Erfassungsbereich kommende Licht an der jeweiligen äußeren Manteloberfläche einfällt. The number of optical rings of the light collection unit functions as a lens of the radial lens assembly. The optical rings are arranged such that the light coming from the detection area is incident on the respective outer jacket surface.

Die erfindungsgemäße Radialobjektivanordnung zeichnet sich also insbesondere durch eine einfache Linsengestaltung aus, die vorteilhaft in einem optischen Sensor und/oder in einem Kommunikationssensor integriert werden kann. Insbesondere weist die erfindungsgemäße Radialobjektivanordnung keine bewegten optischen Teile auf. Üblicherweise werden gemäß Stand der Technik zur Erzeugung von Rundumansichten bewegte Linsen oder bewegte Kameras eingesetzt. Alternativ zu bewegten Linsen oder bewegten Kameras kommen Linsen zum Einsatz, die beispielsweise 120° weite Winkel erfassen können. Demnach wären gemäß Stand der Technik drei dieser Linsen notwendig, um eine Rundumansicht zu erzeugen. Demgegenüber müssen weder die erfindungsgemäße Radialobjektivanordnung als solche noch die darin enthaltenen Elemente, insbesondere nicht die zentrale Lichtumlenkeinheit, zum Erzeugen der optischen Abbildung eines Rundumbereichs nicht bewegt werden. Daher zeichnet sich die erfindungsgemäße Radialobjektivanordnung durch eine hohe Lebensdauer aus, da die Ortsfestigkeit sowohl der Radialobjektivanordnung als auch der darin befindlichen optischen Elemente im Gegensatz zu beweglichen Teilen keinen Verschleiß herbeiführt. Dadurch, dass keine beweglichen optischen Elemente vorgesehen sind, werden durch eine fehlerhafte Bewegung optischer Elemente begründete Messfehler vollständig vermieden. The radial objective arrangement according to the invention is therefore characterized in particular by a simple lens design, which can be advantageously integrated in an optical sensor and / or in a communication sensor. In particular, the radial objective arrangement according to the invention has no moving optical parts. Conventionally, moving lenses or moving cameras have been used in the prior art to produce all-round views. As an alternative to moving lenses or moving cameras, lenses are used which, for example, can detect 120 ° wide angles. Thus, according to the prior art, three of these lenses would be necessary to create a 360 ° view. In contrast, neither the inventive radial objective arrangement as such nor the elements contained therein, in particular not the central light deflection unit, need not be moved to produce the optical image of an all-around area. Therefore, the radial lens assembly according to the invention is characterized by a long service life, since the local strength causes both the radial lens assembly and the optical elements therein, in contrast to moving parts no wear. The fact that no movable optical elements are provided by a faulty Movement of optical elements justified measurement errors completely avoided.

Aufgrund des einfachen und kostengünstigen Aufbaus eignet sich die erfindungsgemäße Radialobjektivanordnung hervorragend für eine Massenproduktion. Darüber hinaus ist der Hardwareeinsatz für Optik und Sensorik signifikant reduziert. Due to the simple and inexpensive construction, the radial lens assembly according to the invention is ideal for mass production. In addition, the hardware usage for optics and sensors is significantly reduced.

Die erfindungsgemäße Radialobjektivanordnung eignet sich insbesondere, um in den technischen Gebieten der Bewegungserkennung, Bewegungsdetektion, Bilderkennung und der Lichtintensitätsbestimmung sowie im Bereich der Datenkommunikation eingesetzt zu werden. Insbesondere eignet sich die erfindungsgemäße Radialobjektivanordnung zum Erzeugen einer Abbildung einer 360°-Rundumsicht des Erfassungsbereichs. Die erfindungsgemäße Radialobjektivanordnung eignet sich ferner insbesondere, im Rahmen eines bewegungsfreien Sensors für Kommunikationssignale und/oder Umgebungsabbildungen eingesetzt zu werden. Die Radialobjektivanordnung taugt sowohl für den Taggebrauch als auch für den Nachtgebrauch. The radial objective arrangement according to the invention is particularly suitable for use in the technical fields of motion detection, motion detection, image recognition and light intensity determination as well as in the field of data communication. In particular, the radial objective arrangement according to the invention is suitable for generating an image of a 360 ° all-round view of the detection area. Furthermore, the radial objective arrangement according to the invention is particularly suitable for being used as part of a motion-free sensor for communication signals and / or surrounding images. The radial lens assembly is good for both daytime use and night use.

Nachfolgend werden weitere Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Radialobjektivanordnung beschrieben. Die zusätzlichen Merkmale dieser weiteren Ausführungsbeispiele können zur Bildung weiterer Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, sofern sie nicht ausdrücklich als alternativ zueinander beschrieben sind. Hereinafter, further embodiments of the radial lens assembly according to the invention will be described. The additional features of these further embodiments may be combined with one another to form further embodiments, unless expressly described as alternative to one another.

Die Radialobjektivanordnung ist bevorzugt durch eine selbsttragende Konstruktion gebildet, welche vor einer Verwendung bevorzugt keine Kalibrierung oder Justage erfordert. Vielmehr ist die Radialobjektivanordnung nach ihrer Herstellung ohne weiteres einsatzbereit. The radial lens arrangement is preferably formed by a self-supporting construction, which preferably requires no calibration or adjustment prior to use. Rather, the radial lens assembly is ready for use after their production readily available.

Ein jeweiliger der Anzahl von optischen Ringen umfasst bevorzugt eine innere Manteloberfläche, welche in eine der radialen Richtung entgegengesetzte Richtung weist. Die zentrale Lichtumlenkeinheit ist bevorzugt ausgebildet, das aus dem Erfassungsbereich kommende Licht über die jeweilige innere Manteloberfläche auszukoppeln und an die Lichtsammeleinheit weiterzuleiten. A respective one of the plurality of optical rings preferably comprises an inner circumferential surface facing in a direction opposite to the radial direction. The central light deflection unit is preferably designed to decouple the light coming from the detection area via the respective inner jacket surface and to forward it to the light collecting unit.

Die zentrale Lichtumlenkeinheit ist bevorzugt ausgebildet, das aus dem Erfassungsbereich kommende Licht derart zu brechen, dass ein Lichttransport im Strahlengang, also beim Durchtreten der Beobachtungsfläche, einen parallelen Verlauf aufweist. Ferner ist die zentrale Lichtumlenkeinheit bevorzugt derart ausgebildet, dass Licht außerhalb des parallelen Verlaufs an einer oberen und/oder einer unteren Manteloberfläche der zentralen Lichtsammeleinheit gestreut und/oder gedämpft wird. Dieses gestreute und/oder gedämpfte Licht verliert sich dadurch im Rauschen. Mit diesem Ansatz sind die Lichtbrechung und der Lichttransport an einfache Berechnungsalgorithmen gebunden. The central light deflection unit is preferably designed to break the light coming from the detection area in such a way that a light transport in the beam path, that is to say when the observation surface passes through, has a parallel course. Furthermore, the central light deflection unit is preferably designed such that light outside the parallel profile is scattered and / or attenuated on an upper and / or a lower jacket surface of the central light collecting unit. This scattered and / or dim light loses itself in the noise. With this approach, the refraction of light and the light transport are bound to simple calculation algorithms.

Die optischen Ringe sind bevorzugt ausgebildet, einen Lichttransport in einem parallelen Strahlengang bereitzustellen und/oder in einem fokussierten Lichttransport mit totaler Reflektion. The optical rings are preferably designed to provide a light transport in a parallel beam path and / or in a focused light transport with total reflection.

Bei einer Ausführungsform haben die optischen Ringe jeweils eine Form eines Hohlzylinders, wobei der Außenradius des Hohlzylinders ein Vielfaches der Höhe beträgt. Bevorzugt beträgt auch der Innenradius des Hohlzylinders ein Vielfaches der Höhe. In one embodiment, the optical rings each have a shape of a hollow cylinder, wherein the outer radius of the hollow cylinder is a multiple of the height. Preferably, the inner radius of the hollow cylinder is a multiple of the height.

Beispielsweise beträgt der Außenradius etwa 10 bis 120 mm. Die Höhe eines jeweiligen optischen Rings beträgt beispielsweise 1,5 bis 7 mm. Die Höhe der bevorzugt als optischer Kegel ausgebildeten Lichtsammeleinheit ist beispielsweise identisch zu der Gesamthöhe aller optischen Ringe. Der Abstand der Lichtsammeleinheit zur zentralen Lichtumlenkeinheit ist variabel. For example, the outer radius is about 10 to 120 mm. The height of a respective optical ring is for example 1.5 to 7 mm. The height of the light collection unit, preferably designed as an optical cone, is for example identical to the total height of all optical rings. The distance of the light collecting unit to the central Lichtumlenkeinheit is variable.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Lichtsammeleinheit der Radialobjektivanordnung als optischer Kegel ausgestaltet, wobei eine Grundfläche des Kegels die Beobachtungsfläche bildet, auf die das weitergeleitete Licht von der Lichtsammeleinheit projiziert wird. Das von der Lichtsammeleinheit gesammelte Licht fällt also bevorzugt senkrecht auf die Beobachtungsfläche. Von dort aus kann es beispielsweise auf eine fotoresistive Fläche gerichtet werden, welche bevorzugt an einer Auswerteeinheit, wie ein Kameramodul, angeschlossen ist. In another embodiment, the light collection unit of the radial lens assembly is configured as an optical cone, wherein a base of the cone forms the observation surface on which the relayed light is projected by the light collection unit. The light collected by the light collecting unit thus preferably falls perpendicular to the observation surface. From there, it can be directed, for example, onto a photoresistive surface, which is preferably connected to an evaluation unit, such as a camera module.

Der Mittelpunktswinkel des optischen Kegels ist beispielsweise konstant und beträgt beispielsweise 45 Grad. Je nach Anwendungsbereich ist zumindest ein Teil der Kegeloberfläche bei einer Ausführungsform der Radialobjektivanordnung beispielsweise konkav und/oder konvex und/oder linsenförmige ausgebildet. The center angle of the optical cone is constant, for example, and is 45 degrees, for example. Depending on the field of application, at least part of the conical surface in one embodiment of the radial objective arrangement is, for example, concave and / or convex and / or lenticular.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die Lichtsammeleinheit und die zentrale Lichtumlenkeinheit der Radialobjektivanordnung eine gemeinsame optische Achse auf, welche entlang einer z-Achse der Radialobjektivanordnung verläuft und einen jeweiligen Mittelpunkt der Anzahl von optischen Ringen umfasst. Die Anzahl von optischen Ringen haben also eine gemeinsame Mittelachse, die entlang der z-Achse verläuft. Die Mittelachse der Lichtsammeleinheit verläuft ebenfalls entlang dieser z-Achse. Beispielsweise verläuft diese z-Achse in Lotrichtung und bei einer Ausführungsform sind die Anzahl von optischen Ringen der zentralen Lichtumlenkeinheit sowie die Lichtsammeleinheit lotrecht übereinander angeordnet. In another preferred embodiment, the light collection unit and the central light redirecting unit of the radial lens assembly have a common optical axis that extends along a z-axis of the radial lens assembly and includes a respective center of the number of optical rings. The number of optical rings thus have a common central axis, which runs along the z-axis. The central axis of the light collecting unit also runs along this z-axis. For example, this z-axis extends in the perpendicular direction and in one embodiment, the number of optical rings of the central light deflection unit and the light collection unit are arranged vertically above one another.

Die bevorzugt als Hohlzylinder ausgestalteten optischen Ringe definieren einen Innenraum, dessen zentrale Achse die gemeinsame Mittelachse bildet. Die Lichtsammeleinheit ist bevorzugt derart angeordnet, dass ihre optische Achse ebenfalls auf die gemeinsame Mittelachse fällt, also mit dieser identisch ist. Die Lichtsammeleinheit kann wahlweise in dem Innenraum oder unterhalb bzw. oberhalb des Innenraums angeordnet sein, wobei die optische Achse der Lichtsammeleinheit stets auf die optische Achse der zentralen Lichtumlenkeinheit fällt. The preferably designed as a hollow cylinder optical rings define an interior, whose central axis forms the common central axis. The light-collecting unit is preferably arranged such that its optical axis also falls on the common central axis, that is identical to this. The light-collecting unit may optionally be arranged in the interior or below or above the interior, wherein the optical axis of the light-collecting unit always falls on the optical axis of the central Lichtumlenkeinheit.

Zum Erfassen des aus dem Erfassungsbereich kommenden Lichts weist bei einer bevorzugten Ausführungsform der Radialobjektivanordnung wenigstens einer der optischen Ringe eine relativ zur z-Achse angeschrägte äußerer Manteloberfläche auf, welche in eine radiale Richtung, also in einer von der z-Achse abgekehrten Richtung, weist. Eine Normale der äußeren Manteloberfläche liegt also nicht senkrecht zur z-Achse, sondern in einem äußeren Anschrägungswinkel von beispielsweise 70° bzw. 110°. For detecting the light emerging from the detection area, in a preferred embodiment of the radial lens arrangement of at least one of the optical rings on an outer surface inclined relative to the z-axis outer surface, which in a radial direction, ie in a direction away from the z-axis direction has. A normal of the outer jacket surface is thus not perpendicular to the z-axis, but in an outer bevel angle of, for example, 70 ° or 110 °.

Durch die Wahl des Anschrägungswinkels kann definiert werden, welcher Erfassungsbereich von der Radialobjektivanordnung abzugreifen ist. Dabei ist grundsätzlich auf die zu beobachteten Flächenbereiche abzustellen. Mit einer solchen Festlegung sind eine Beobachtungshöhe und eine Entfernung der Objekte fixiert, d.h. die Bestimmung der Brennpunkte zur Schärfeneinstellung. Umfasst die zentrale Lichtumlenkeinheit nicht nur einen optischen Ring, sondern mehrere, so können die Anschrägungswinkel durchaus voneinander verschieden gewählt werden, so dass das einfallende Licht stets zur Lichtsammeleinheit weitergeleitet wird. Mehrere optische Ringe definieren unterschiedliche Beobachtungsbereiche des Erfassungsbereichs. Die Lichtsammeleinheit projiziert das weitergeleitete Licht sodann auf die Beobachtungsfläche. By selecting the bevel angle, it can be defined which detection range is to be picked up by the radial lens arrangement. In principle, it is necessary to focus on the observed surface areas. With such a determination, an observation height and a distance of the objects are fixed, i. the determination of the focal points for sharpening. If the central light deflection unit comprises not only one optical ring but several, then the bevel angles can be chosen to be different from one another, so that the incident light is always forwarded to the light collection unit. Several optical rings define different observation areas of the detection area. The light collecting unit then projects the relayed light onto the observation surface.

Ist die Lichtsammeleinheit als Kegel ausgebildet, so ist dieser bevorzugt derart angeordnet, dass ein Mittelpunkt der Grundfläche des Kegels sowie eine Kegelspitze ebenfalls auf der z-Achse liegen, also auf der gemeinsamen optischen Achse der Lichtsammeleinheit und der zentralen Lichtumlenkeinheit. Dabei ist die zentrale Lichtumlenkeinheit mit der Anzahl von optischen Ringen derart angeordnet, dass das weitergeleitete Licht auf die Kegelmanteloberfläche einfällt und sodann von dem Kegel auf die Grundfläche, also auf die Beobachtungsfläche projiziert wird, bevorzugt derart, dass das projizierte Licht senkrecht durch die Grundfläche/Beobachtungsfläche fällt. If the light collecting unit is designed as a cone, then this is preferably arranged such that a center of the base of the cone and a cone tip are also on the z-axis, ie on the common optical axis of the light collecting unit and the central Lichtumlenkeinheit. In this case, the central Lichtumlenkeinheit with the number of optical rings is arranged such that the forwarded light is incident on the conical surface and then projected from the cone on the base, ie on the observation surface, preferably such that the projected light perpendicular through the base / Observation area falls.

Dazu weist die angeschrägte äußere Manteloberfläche bevorzugt einen konkaven Umfangsverlauf auf. For this purpose, the bevelled outer lateral surface preferably has a concave peripheral profile.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Radialobjektivanordnung umfasst wenigstens einer der optischen Ringe der zentralen Lichtumlenkeinheit zum Weiterleiten des Lichts eine relativ zur z-Achse angeschrägte innere Manteloberfläche, welche zur z-Achse weist. Ein entsprechender innerer Anschrägungswinkel ist bevorzugt derart gewählt, dass die zentrale Lichtumlenkeinheit das einfallende Licht auf die Kegelmanteloberfläche der Lichtsammeleinheit weiterleitet, so dass diese das weitergeleitete Licht auf die Beobachtungsfläche projizieren kann. In a further preferred embodiment of the radial objective arrangement, at least one of the optical rings of the central light deflection unit for relaying the light comprises an inner circumferential surface which is bevelled relative to the z axis and faces the z axis. A corresponding inner taper angle is preferably selected such that the central light deflection unit transmits the incident light to the conical surface of the light collection unit so that it can project the relayed light onto the observation surface.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Radialobjektivanordnung weist wenigstens einer der optischen Ringe eine im Wesentlichen trapezförmige Querschnittsfläche auf. Dabei sind der innere Anschrägungswinkel und der äußere Anschrägungswinkel bevorzugt derart gewählt, dass das weitergeleitete Licht auf die Kegelmanteloberfläche der Lichtsammeleinheit weitergeleitet wird, so dass die Lichtsammeleinheit das weitergeleitete Licht auf die Beobachtungsfläche projizieren kann. In a further embodiment of the radial objective arrangement, at least one of the optical rings has a substantially trapezoidal cross-sectional area. Here, the inner taper angle and the outer taper angle are preferably selected such that the relayed light is relayed to the conical surface of the light collecting unit, so that the light collecting unit can project the relayed light onto the observation surface.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Radialobjektivanordnung weist die Beobachtungsfläche der Lichtsammeleinheit einen konvexen Umfangsverlauf auf. In dieser Weise ist ein Brennpunkt exakt definiert. In a further preferred embodiment of the radial objective arrangement, the observation surface of the light-collecting unit has a convex circumferential profile. In this way, a focus is exactly defined.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Radialobjektivanordnung ist die Anzahl von optischen Ringen schichtartig aufeinander angeordnet. Bevorzugt liegen die optischen Ringe jeweils parallel zueinander. In a particularly preferred embodiment of the radial objective arrangement, the number of optical rings is arranged in a layered relationship to one another. Preferably, the optical rings are each parallel to each other.

Wenigstens einer der Anzahl der optischen Ringe weist bevorzugt eine monolithische Struktur auf und umfasst bevorzugt einen transparenten optischen Werkstoff. Der Werkstoff der optischen Ringe kann in Abhängigkeit des Anwendungsbereichs frei gewählt werden. Beispielsweise ist einer der Anzahl der optischen Ringe aus einem optischen Glas, Quarzglas und/oder aus einem Acryl. At least one of the number of optical rings preferably has a monolithic structure and preferably comprises a transparent optical material. The material of the optical rings can be freely selected depending on the application. For example, one of the number of optical rings is made of an optical glass, quartz glass and / or an acrylic.

Ein zwischen der zentralen Umlenkeinheit und der Lichtsammeleinheit befindlicher Zwischenraum ist bevorzugt mit einem Gas befüllt, wie beispielsweise Luft. Es kommen aber auch je nach gewünschtem Grad der Lichtbrechung und/oder Lichtdämpfung andere Gase in Betracht. Die Erfindung ist keinesfalls auf die Verwendung von Luft als Gas für den Zwischenraum beschränkt. A space located between the central diverter and the light collection unit is preferably filled with a gas, such as air. But there are also depending on the desired degree of refraction and / or light attenuation other gases into consideration. The invention is by no means limited to the use of air as a gas for the gap.

Erfindungsgemäß wird ferner ein optischer Sensor zum Überwachen eines Erfassungsbereichs vorgeschlagen, der eine Radialobjektivanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist. According to the invention, an optical sensor is also proposed for monitoring a detection area, which has a radial objective arrangement according to the present invention.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden bei der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren deutlich. Further features and advantages of the present invention will become apparent in the following description of exemplary embodiments with reference to the figures.

Es zeigen: Show it:

1A schematisch und exemplarisch eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform einer Radialobjektivanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung; 1A schematically and exemplarily a plan view of a first embodiment of a radial lens assembly according to the present invention;

1B schematisch und exemplarisch eine Seitenansicht der ersten Ausführungsform; 1B schematically and exemplarily a side view of the first embodiment;

2A schematisch und exemplarisch eine Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform einer Radialobjektivanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung; 2A schematically and exemplarily a plan view of a second embodiment of a radial lens assembly according to the present invention;

2B schematisch und exemplarisch eine Seitenansicht der zweiten Ausführungsform; und 2 B schematically and exemplarily a side view of the second embodiment; and

2C schematisch und exemplarisch eine Seitenansicht einer Abwandlung der zweiten Ausführungsform. 2C schematically and exemplarily a side view of a modification of the second embodiment.

1A zeigt schematisch und exemplarisch eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform 100 einer Radialobjektivanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung. 1B zeigt schematisch und exemplarisch dazu eine Seitenansicht dieser ersten Ausführungsform 100. Die sechs gestrichelten Vertikallinien stellen horizontale Abmessungen bei der Radialobjektivanordnung 100 dar. 1A shows schematically and exemplarily a plan view of a first embodiment 100 a radial lens assembly according to the present invention. 1B shows schematically and exemplarily thereto a side view of this first embodiment 100 , The six dashed vertical lines represent horizontal dimensions in the radial lens assembly 100 represents.

Die Radialobjektivanordnung 100 umfasst eine zentrale Lichtumlenkeinheit 120 sowie eine mittig dazu angeordnete Lichtsammeleinheit 160. The radial lens assembly 100 includes a central light deflection unit 120 and a centrally arranged light collecting unit 160 ,

Ein Kugelkoordinatensystem, auf das im Folgenden Bezug genommen wird, beinhaltet die eine fiktive z-Achse 102 sowie eine senkrecht dazu liegende fiktive x-Achse 104, die auch als y-Achse bezeichnet werden könnte. A spherical coordinate system, referred to hereinafter, includes the one fictitious z-axis 102 and a fictitious x-axis lying perpendicular thereto 104 , which could also be called the y-axis.

Die Radialobjektivanordnung 100 dient dem Erzeugen einer optischen Abbildung eines Erfassungsbereichs, der sich bei der dargestellten Ausführungsform unterhalb der Radialobjektivanordnung 100 befindet. In Kugelkoordinaten ausgedrückt umfasst der Erfassungsbereich der Radialobjektivanordnung 100 Koordinaten mit einem Azimutwinkel zwischen –180° und 180°, einen Polarwinkel zwischen 90° und 180°, beispielsweise zwischen 100° und 175°, sowie einen Radius, der größer ist als der größte Außenradius der zentralen Lichtumlenkeinheit 160. The radial lens assembly 100 is used to generate an optical image of a detection area, which in the illustrated embodiment, below the Radialobjektivanordnung 100 located. In terms of spherical coordinates, the detection range of the radial objective arrangement comprises 100 Coordinates with an azimuth angle between -180 ° and 180 °, a polar angle between 90 ° and 180 °, for example between 100 ° and 175 °, and a radius that is greater than the largest outer radius of the central Lichtumlenkeinheit 160 ,

Die Radialobjektivanordnung 100 ist beispielsweise in einer Laterne angeordnet und überwacht einen unterhalb der Laternenlampe befindlichen Erfassungsbereich, so dass die Laterne in Abhängigkeit einer Anwesenheit eines Objekts in diesem Erfassungsbereich eingeschaltet oder ausgeschaltet werden kann. Ein anderer Anwendungsbereich ist die Tierbeobachtung. Die Radialobjektivanordnung 100 bildet dazu beispielsweise einen Teil der Optik einer Kamera für die Tierbeobachtung. So kann ein unterhalb der Beobachtungsposition der Kamera befindlicher Erfassungsbereich in Abhängigkeit der Anwesenheit eines Tiers für eine Präsenzmeldung und/oder eine Bilderzeugung verwendet werden. Die Radialobjektivanordnung 100 ist beispielsweise in einer Höhe von 2 m über Grund angeordnet. The radial lens assembly 100 For example, it is arranged in a lantern and monitors a detection area located below the lantern lamp, so that the lantern can be switched on or off depending on a presence of an object in this detection area. Another area of application is animal observation. The radial lens assembly 100 For example, it forms part of the optics of a camera for animal observation. Thus, a detection area located below the observation position of the camera can be used depending on the presence of an animal for presence detection and / or image generation. The radial lens assembly 100 is arranged, for example, at a height of 2 m above ground.

Die zentrale Lichtumlenkeinheit empfängt aus dem Erfassungsbereich kommendes Licht 10, bricht dieses und leitet es gerichtet weiter zur Lichtsammeleinheit 160. Die Lichtsammeleinheit 160 empfängt das weitergeleitete Licht 12 und projiziert dieses auf eine Beobachtungsfläche 110 der Lichtsammeleinheit 160. Von dort aus kann das Licht einer Kamera oder einer Fotozelle zum Zwecke einer Auswertung zugeführt werden. The central light deflection unit receives light coming from the detection area 10 Break this and direct it directed to the light collection unit 160 , The light collection unit 160 receives the relayed light 12 and project this onto a viewing area 110 the light collecting unit 160 , From there, the light of a camera or a photocell can be supplied for the purpose of evaluation.

Die zentrale Lichtumlenkeinheit 120 umfasst einen ersten optischen Ring 122, einen zweiten optischen Ring 124 sowie einen dritten optischen Ring 126. Die optischen Ringe 122, 124 und 126 sind ortsfest in der Radialobjektivanordnung 100 angeordnet. Als Material für die optischen Ringe 122, 124 und 136 sowie für den Kegel 160 kommt beispielsweise ein Acryl in Betracht. The central light deflection unit 120 includes a first optical ring 122 , a second optical ring 124 and a third optical ring 126 , The optical rings 122 . 124 and 126 are stationary in the radial lens arrangement 100 arranged. As material for the optical rings 122 . 124 and 136 as well as for the cone 160 For example, an acrylic is considered.

Die Lichtsammeleinheit 160 ist als Kegel ausgebildet, dessen Grundfläche die Beobachtungsfläche 110 bildet. Die zentrale Lichtumlenkeinheit 120 leitet das einfallende Licht 10 auf eine Kegelmanteloberfläche 160-1 der Lichtsammeleinheit 160, so dass diese das Licht auf die Beobachtungsfläche 110 projizieren kann. The light collection unit 160 is designed as a cone whose base is the observation surface 110 forms. The central light deflection unit 120 directs the incoming light 10 on a cone surface 160-1 the light collecting unit 160 so that these light on the observation area 110 can project.

Die zentrale Lichtumlenkeinheit 120 und die Lichtsammeleinheit weisen eine gemeinsame optische Achse auf, welche entlang einer z-Achse 102 der Radialobjektivanordnung 100 verläuft und einen jeweiligen Mittelpunkt der Anzahl von optischen Ringen 122, 124 und 126 umfasst. Beispielsweise verläuft die z-Achse 102 in Lotrichtung, so dass die Lichtsammeleinheit 160 und die optischen Ringe 122, 124 und 126 lotrecht übereinander angeordnet sind. The central light deflection unit 120 and the light collection unit have a common optical axis which is along a z-axis 102 the radial lens assembly 100 and a respective center of the number of optical rings 122 . 124 and 126 includes. For example, the z-axis runs 102 in the vertical direction, so that the light-collecting unit 160 and the optical rings 122 . 124 and 126 are arranged vertically one above the other.

Die Lichtsammeleinheit 160 ist derart angeordnet, dass die Beobachtungsfläche 110 senkrecht zur z-Achse 102 liegt und dass eine Kegelspitze 160-2 ebenfalls auf der z-Achse 102 liegt. The light collection unit 160 is arranged such that the observation surface 110 perpendicular to the z-axis 102 lies and that a cone point 160-2 also on the z-axis 102 lies.

Zum Erfassen des aus dem Erfassungsbereich kommenden Lichts 10 umfasst jeder der optischen Ringe 122, 124 und 126 eine relativ zur z-Achse 102 angeschrägte äußere Manteloberfläche 122-1, 124-1 bzw. 126-1. Diese äußeren Manteloberflächen 122-1, 124-1 und 126-1 weisen jeweils in radiale Richtung. Ein entsprechender äußerer Anschrägungswinkel ist derart gewählt, dass ein Strahlengang, wie er in 1B schematisch dargestellt ist, realisiert wird. Beispielsweise erfolgt die Anschrägung einer jeweiligen äußeren Manteloberfläche gemäß einer Parabelgleichung, welche einen konvexen oder konkaven Verlauf definiert. Der äußere Anschrägungswinkel kann aber je nach Erfassungsbereich variiert werden. Ebenso können dazu die angeschrägten äußeren Manteloberflächen 122-1, 124-1 und 126-1 einen jeweiligen konkaven Umfangsverlauf aufweisen. For detecting the light coming out of the detection area 10 includes each of the optical rings 122 . 124 and 126 a relative to the z-axis 102 beveled outer shell surface 122-1 . 124-1 respectively. 126-1 , These outer shell surfaces 122-1 . 124-1 and 126-1 each point in the radial direction. A corresponding outer bevel angle is chosen such that a beam path as shown in FIG 1B is shown schematically, is realized. For example, the beveling of a respective outer mantle surface takes place according to a parabolic equation which defines a convex or concave profile. However, the outer bevel angle can be varied depending on the detection range. Likewise, this can be the beveled outer shell surfaces 122-1 . 124-1 and 126-1 have a respective concave circumferential course.

Zum Weiterleiten des Lichts umfassen die optischen Ringe 122, 124 und 126 eine relativ zur z-Achse 102 angeschrägte innere Manteloberfläche 122-2, 124-2 bzw. 126-2, welche zur z-Achse 102 weisen, also entgegengesetzt zur radialen Richtung. Auch ein entsprechender innerer Anschrägungswinkel ist derart gewählt, dass ein in 1B schematisch dargestellter Strahlengang realisiert werden kann. Durch die Wahl des äußeren Anschrägungswinkels und durch die Wahl des inneren Anschrägungswinkels ist sichergestellt, dass die zentrale Lichtumlenkeinheit 120 das aus dem Erfassungsbereich kommende Licht 10 auf die Kegelmanteloberfläche 160-1 der Lichtsammeleinheit 160 weiterleitet, so dass diese das weitergeleitete Licht 12 auf die Beobachtungsfläche 110 projizieren kann. Die projizierten Lichtstrahlen durchkreuzen die Beobachtungsfläche 110 in einer Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zur Beobachtungsfläche 110 liegt, also in etwa parallel zur z-Achse 102. For forwarding the light, the optical rings comprise 122 . 124 and 126 a relative to the z-axis 102 beveled inner mantle surface 122-2 . 124-2 respectively. 126-2 , which to the z-axis 102 point, that is opposite to the radial direction. Also, a corresponding inner bevel angle is selected such that an in 1B schematically illustrated beam path can be realized. The choice of the outer bevel angle and the choice of the inner bevel angle ensures that the central light deflection unit 120 the light coming out of the detection area 10 on the cone surface 160-1 the light collecting unit 160 forward, so that this the forwarded light 12 on the observation area 110 can project. The projected light rays cross the observation area 110 in a direction that is substantially perpendicular to the observation surface 110 is located, ie approximately parallel to the z-axis 102 ,

Im Ergebnis weisen die optischen Ringe 122, 124 und 126 jeweils eine im Wesentlichen trapezförmige Querschnittsfläche auf. Die optischen Ringe 122, 124 und 126 sind schichtartig aufeinander und im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet. Sie weisen eine jeweils monolithische Struktur auf und sind aus einem transparenten optischen Werkstoff gebildet. As a result, the optical rings 122 . 124 and 126 each have a substantially trapezoidal cross-sectional area. The optical rings 122 . 124 and 126 are layered on each other and arranged substantially parallel to each other. They each have a monolithic structure and are formed from a transparent optical material.

Ein zwischen der zentralen Umlenkeinheit 120 und der Lichtsammeleinheit 160 befindlicher Zwischenraum 150 ist mit Gas, wie beispielsweise Luft, befüllt. One between the central diverter unit 120 and the light collecting unit 160 intermediate space 150 is filled with gas, such as air.

Zum Definieren eines Brennpunktes weist die Lichtsammeleinheit 160 einen konvexen Umfangsverlauf auf. To define a focal point, the light collection unit 160 a convex circumferential course.

Das aus dem Erfassungsbereich kommende Licht 10 wird von der zentralen Umlenkeinheit 120, also über die angeschrägten äußeren Manteloberflächen 122, 124 und 126, empfangen und über die angeschrägten inneren Manteloberflächen 122-2, 124-2 und 126-2 auskoppelt und an die Lichtsammeleinheit 160 weitergeleitet. The light coming out of the detection area 10 is from the central diverter unit 120 , So over the tapered outer shell surfaces 122 . 124 and 126 , received and over the tapered inner shell surfaces 122-2 . 124-2 and 126-2 disconnects and to the light collection unit 160 forwarded.

2A zeigt schematisch und exemplarisch eine Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform 200 einer Radialobjektivanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung. 2B zeigt schematisch und exemplarisch eine Seitenansicht dieser zweiten Ausführungsform 200. 2C illustriert eine Abwandlung von der zweiten Ausführungsform 200, bei der kein Zwischenraum 150 zwischen den optischen Ringen 122, 124 und 126 einerseits und der Lichtsammeleinheit 160 andererseits vorgesehen ist. 2A shows schematically and exemplarily a plan view of a second embodiment 200 a radial lens assembly according to the present invention. 2 B shows schematically and exemplarily a side view of this second embodiment 200 , 2C illustrates a modification of the second embodiment 200 in which there is no gap 150 between the optical rings 122 . 124 and 126 on the one hand and the light collecting unit 160 provided on the other hand.

Die Radialobjektivanordnung 200 ist im Wesentlichen aus denselben Komponenten aufgebaut wie die Radialobjektivanordnung 100, wobei bei der Radialobjektivanordnung 200 die Lichtsammeleinheit 160 in Gestalt eines Kegels umgekehrt angeordnet ist. The radial lens assembly 200 is essentially constructed of the same components as the radial lens assembly 100 , wherein in the radial lens assembly 200 the light collecting unit 160 is arranged in the opposite direction in the form of a cone.

Ferner ist die Lichtsammeleinheit 160 nicht oberhalb oder unterhalb der zentralen Lichtumlenkeinheit 120 angeordnet, sondern in einem Zwischenraum 150, der durch die drei optischen Ringe 122, 124 und 126 gebildet ist, und zwar derart, dass die Kegelspitze 160-2 in einer durch eine erste Stirnseite des ersten optischen Rings 122 definierten Ebene mündet und die Grundfläche des Kegels 160, also die Beobachtungsfläche 110, in einer durch eine zweite Stirnseite des dritten optischen Rings 126 gebildeten Ebene. Ferner sind bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2B die inneren Manteloberflächen 122-2, 124-4 und 126-2 nicht angeschrägt, sondern liegen im Wesentlichen parallel zur z-Achse 102. Further, the light collecting unit 160 not above or below the central light deflection unit 120 arranged but in a space 150 passing through the three optical rings 122 . 124 and 126 is formed, in such a way that the cone tip 160-2 in a through a first end face of the first optical ring 122 defined level opens and the base of the cone 160 So the observation area 110 in a through a second end face of the third optical ring 126 formed level. Furthermore, in the embodiment according to 2 B the inner shell surfaces 122-2 . 124-4 and 126-2 not bevelled, but are substantially parallel to the z-axis 102 ,

Bei der Abwandlung gemäß 2C sind die inneren Manteloberflächen 122-2, 124-2, 126-6 der zentralen Umlenkeinheit 120 mit der Kegelmanteloberflächenfläche 160-1 vereint worden; wie weisen also jeweils eine entsprechende Anschrägung gegenüber der z-Achse 102 auf. In the modification according to 2C are the inner mantle surfaces 122-2 . 124-2 . 126-6 the central deflection unit 120 with the cone surface surface 160-1 been united; So, in each case have a corresponding bevel with respect to the z-axis 102 on.

Der Mittelpunktswinkel des Kegels bei den Ausführungsbeispielen gemäß 2A–2C beträgt beispielsweise 45 Grad. Die Höhe des Kegels und damit die Gesamthöhe der drei optischen Ringen 122, 124 und 126 beträgt beispielsweise 10 mm und der Durchmesser der etwa kreisförmigen Beobachtungsfläche 110 beträgt z.B. 25 mm. Die optischen Ringen 122, 124 und 126 haben beispielsweise einen Durchmesser von jeweils etwa 215 mm. The center angle of the cone in the embodiments according to 2A - 2C is for example 45 degrees. The height of the cone and thus the total height of the three optical rings 122 . 124 and 126 is for example 10 mm and the diameter of the approximately circular observation surface 110 is for example 25 mm. The optical rings 122 . 124 and 126 For example, have a diameter of about 215 mm.

Die beschriebenen Ausführungsbeispiele eignen sich jeweils insbesondere, um in den technischen Gebieten der Bewegungserkennung, Bewegungsdetektion, Bilderkennung und der Lichtintensitätsbestimmung sowie im Bereich der Datenkommunikation eingesetzt zu werden. Insbesondere eignen sie sich zum Erzeugen einer Abbildung einer 360°-Rundumsicht des Erfassungsbereichs. Ferner eignen sie sich, im Rahmen eines bewegungsfreien Sensors für Kommunikationssignale und/oder Umgebungsabbildungen eingesetzt zu werden; sie taugen sowohl für den Taggebrauch als auch für den Nachtgebrauch. The described embodiments are each particularly suitable for use in the technical fields of motion detection, motion detection, image recognition and the Light intensity determination and to be used in the field of data communication. In particular, they are suitable for generating an image of a 360 ° all-round view of the detection area. Furthermore, they are suitable for use as part of a motion-free sensor for communication signals and / or environmental images; They are suitable for both daytime use and night use.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

10 10: Einfallendes Licht Incident light
12 12: Weitergeleitetes Licht Redirected light
100 100: Erste Ausführungsform der Radialobjektivanordnung First embodiment of the radial lens assembly
102 102: z-Achse z-axis
104 104: x-Achse X axis
110 110: Beobachtungsfläche viewing area
120 120: Zentrale Lichtumlenkeinheit Central light deflection unit
122 122: Erster optischer Ring First optical ring
122-1 122-1: Äußere Manteloberfläche des ersten optischen Rings Outer mantle surface of the first optical ring
122-2 122-2: Innere Manteloberfläche des zweiten optischen Rings Inner mantle surface of the second optical ring
124 124: Zweiter optischer Ring Second optical ring
124-1 124-1: Äußere Manteloberfläche des zweiten optischen Rings Outer mantle surface of the second optical ring
124-2 124-2: Innere Manteloberfläche des zweiten optischen Rings Inner mantle surface of the second optical ring
126 126: Dritter optischer Ring Third optical ring
126-1 126-1: Äußere Manteloberfläche des dritten optischen Rings Outer mantle surface of the third optical ring
126-2 126-2: Innere Manteloberfläche des dritten optischen Rings Inner mantle surface of the third optical ring
160 160: Lichtsammeleinheit Light collection unit
160-1 160-1: Kegelmanteloberfläche Cone-shaped shell surface
160-2 160-2: Kegelspitze apex
200 200: Zweite Ausführungsform der Radialobjektivanordnung Second Embodiment of the Radial Lens Assembly

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 202006013714 U1 [0002] DE 202006013714 U1 [0002]

Claims

Radialobjektivanordnung (100; 200) zum Erzeugen einer optischen Abbildung eines Erfassungsbereichs, umfassend – eine zentrale Lichtumlenkeinheit (120), die ausgebildet und angeordnet ist, aus dem Erfassungsbereich kommendes Licht (10) zu brechen und gerichtet weiterzuleiten; und – eine Lichtsammeleinheit (160), die ausgebildet und angeordnet ist, von der zentralen Lichtumlenkeinheit (120) weitergeleitetes Licht (12) zu empfangen und auf eine Beobachtungsfläche (110) der Lichtsammeleinheit (160) zu projizieren; dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Lichtumlenkeinheit (120) eine Anzahl von optischen Ringen (122, 124, 126) umfasst, welche ortsfest in der Radialobjektivanordnung (100; 200) angeordnet sind, wobei ein jeweiliger der Anzahl von optischen Ringen (122, 124, 126) eine äußere Manteloberfläche umfasst (122-1; 124-1; 126-1), welche in radiale Richtung weist, und wobei die zentrale Lichtumlenkeinheit (120) derart angeordnet ist, dass das aus dem Erfassungsbereich kommende Licht (10) an der jeweiligen äußeren Manteloberfläche (122-1; 124-1; 126-1) einfällt. Radial lens assembly ( 100 ; 200 ) for generating an optical image of a detection area, comprising - a central light deflection unit ( 120 ), which is designed and arranged, light coming from the detection area ( 10 ) to break and directionally forward; and - a light collection unit ( 160 ), which is formed and arranged, from the central Lichtumlenkeinheit ( 120 ) transmitted light ( 12 ) and to a viewing area ( 110 ) of the light collecting unit ( 160 ) to project; characterized in that the central light deflection unit ( 120 ) a number of optical rings ( 122 . 124 . 126 ) which are fixed in the radial objective arrangement ( 100 ; 200 ), wherein a respective one of the number of optical rings ( 122 . 124 . 126 ) comprises an outer shell surface ( 122-1 ; 124-1 ; 126-1 ), which points in the radial direction, and wherein the central Lichtumlenkeinheit ( 120 ) is arranged such that the light coming from the detection area ( 10 ) on the respective outer mantle surface ( 122-1 ; 124-1 ; 126-1 ).

Radialobjektivanordnung (100; 200) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein jeweiliger der Anzahl von optischen Ringen (122, 124, 126) eine innere Manteloberfläche umfasst (122-2; 124-2; 126-2), welche in eine der radialen Richtung entgegengesetzte Richtung weist, und die zentrale Lichtumlenkeinheit (120) ausgebildet ist, das aus dem Erfassungsbereich kommende Licht (10) über die jeweilige innere Manteloberfläche (122-2; 124-2; 126-2) auszukoppeln und an die Lichtsammeleinheit (160) weiterzuleiten. Radial lens assembly ( 100 ; 200 ) according to claim 1, characterized in that a respective one of the number of optical rings ( 122 . 124 . 126 ) comprises an inner mantle surface ( 122-2 ; 124-2 ; 126-2 ) pointing in a direction opposite to the radial direction, and the central light-deflecting unit (FIG. 120 ), the light coming from the detection area ( 10 ) over the respective inner mantle surface ( 122-2 ; 124-2 ; 126-2 ) and to the light collecting unit ( 160 ) forward.

Radialobjektivanordnung (100; 200) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtsammeleinheit (160) als optischer Kegel ausgestaltet ist, wobei eine Grundfläche des Kegels die Beobachtungsfläche (110) ausbildet. Radial lens assembly ( 100 ; 200 ) according to claim 1, characterized in that the light collecting unit ( 160 ) is designed as an optical cone, wherein a base of the cone the observation surface ( 110 ) trains.

Radialobjektivanordnung (100; 200) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Lichtumlenkeinheit (120) und die Lichtsammeleinheit (160) eine gemeinsame optische Achse aufweisen, welche entlang einer z-Achse (102) der Radialobjektivanordnung (100; 200) verläuft und einen jeweiligen Mittelpunkt der Anzahl von optischen Ringen (122, 124, 126) umfasst. Radial lens assembly ( 100 ; 200 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the central light deflection unit ( 120 ) and the light collecting unit ( 160 ) have a common optical axis, which along a z-axis ( 102 ) of the radial lens assembly ( 100 ; 200 ) and a respective center of the number of optical rings ( 122 . 124 . 126 ).

Radialobjektivanordnung (100; 200) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Manteloberfläche (122-1; 124-1; 126-1) wenigstens eines der optischen Ringe (122, 124, 126) zum Erfassen des aus dem Erfassungsbereich kommenden Lichts (10) relativ zur z-Achse (102) angeschrägt ist. Radial lens assembly ( 100 ; 200 ) according to claim 4, characterized in that the outer mantle surface ( 122-1 ; 124-1 ; 126-1 ) at least one of the optical rings ( 122 . 124 . 126 ) for detecting the light coming out of the detection area ( 10 ) relative to the z-axis ( 102 ) is bevelled.

Radialobjektivanordnung (100; 200) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die angeschrägte äußere Manteloberfläche (122-1; 124-1; 126-1) einen konkaven Umfangsverlauf aufweist. Radial lens assembly ( 100 ; 200 ) according to claim 4 or 5, characterized in that the bevelled outer mantle surface ( 122-1 ; 124-1 ; 126-1 ) has a concave circumferential course.

Radialobjektivanordnung (100; 200) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der optischen Ringe (122, 124, 126) zum Weiterleiten des Lichts (10, 12) eine relativ zur z-Achse (102) angeschrägte innere Manteloberfläche (122-2; 124-2; 126-2) umfasst, welche zur z-Achse (102) weist. Radial lens assembly ( 100 ; 200 ) according to one of claims 4 to 6, characterized in that at least one of the optical rings ( 122 . 124 . 126 ) for forwarding the light ( 10 . 12 ) a relative to the z-axis ( 102 ) beveled inner mantle surface ( 122-2 ; 124-2 ; 126-2 ), which to the z-axis ( 102 ).

Radialobjektivanordnung (100; 200) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtsammeleinheit (160) einen konvexen Umfangsverlauf aufweist. Radial lens assembly ( 100 ; 200 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the light-collecting unit ( 160 ) has a convex circumferential course.

Radialobjektivanordnung (100; 200) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der optischen Ringe (122, 124, 126) eine im Wesentlichen trapezförmige Querschnittsfläche aufweist. Radial lens assembly ( 100 ; 200 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the optical rings ( 122 . 124 . 126 ) has a substantially trapezoidal cross-sectional area.

Radialobjektivanordnung (100; 200) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl von optischen Ringen (122, 124, 126) schichtartig aufeinander angeordnet ist. Radial lens assembly ( 100 ; 200 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the number of optical rings ( 122 . 124 . 126 ) is layered on top of each other.

Radialobjektivanordnung (100; 200) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Anzahl der optischen Ringe (122, 124, 126) eine monolithische Struktur aufweist und einen transparenten optischen Werkstoff umfasst. Radial lens assembly ( 100 ; 200 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the number of optical rings ( 122 . 124 . 126 ) has a monolithic structure and comprises a transparent optical material.

Radialobjektivanordnung (100; 200) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zwischen der zentralen Umlenkeinheit (120) und der Lichtsammeleinheit (160) befindlicher Zwischenraum (150) mit einem Gas befüllt ist. Radial lens assembly ( 100 ; 200 ) according to one of the preceding claims, characterized in that a between the central deflection unit ( 120 ) and the light collecting unit ( 160 ) intermediate space ( 150 ) is filled with a gas.

Optischer Sensor zum Überwachen eines Erfassungsbereichs, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Sensor eine Radialobjektivanordnung (100; 200) nach einem der vorstehenden Ansprüche aufweist. Optical sensor for monitoring a detection range, characterized in that the optical sensor has a radial objective arrangement ( 100 ; 200 ) according to one of the preceding claims.