DE102013208722A1 - Radial objective arrangement - Google Patents
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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
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
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:
Die Radialobjektivanordnung
Ein Kugelkoordinatensystem, auf das im Folgenden Bezug genommen wird, beinhaltet die eine fiktive z-Achse
Die Radialobjektivanordnung
Die Radialobjektivanordnung
Die zentrale Lichtumlenkeinheit empfängt aus dem Erfassungsbereich kommendes Licht
Die zentrale Lichtumlenkeinheit
Die Lichtsammeleinheit
Die zentrale Lichtumlenkeinheit
Die Lichtsammeleinheit
Zum Erfassen des aus dem Erfassungsbereich kommenden Lichts
Zum Weiterleiten des Lichts umfassen die optischen Ringe
Im Ergebnis weisen die optischen Ringe
Ein zwischen der zentralen Umlenkeinheit
Zum Definieren eines Brennpunktes weist die Lichtsammeleinheit
Das aus dem Erfassungsbereich kommende Licht
Die Radialobjektivanordnung
Ferner ist die Lichtsammeleinheit
Bei der Abwandlung gemäß
Der Mittelpunktswinkel des Kegels bei den Ausführungsbeispielen gemäß
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]
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