DE3644293C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Nachweis eines
Körpers in einem Überwachungsbereich, umfassend eine Lichttast
einheit für am Körper reflektiertes Licht mit mehreren Sende-
und mehreren Empfangselementen zur Erzeugung mehrerer diesen
Überwachungsbereich abtastender Lichtbündel, die auf einer den
Überwachungsbereich begrenzenden Fläche mehrere Lichtflecke
definieren, sowie mit einer den Empfangselementen zugeordneten
Einrichtung, die ein charakteristisches Signal erzeugt, wenn
ein abtastendes Lichtbündel im Überwachungsbereich vom Körper
reflektiert wird.
Bei einer in der DE 33 44 576 C1 beschriebenen Vorrichtung
dieser Gattung umfaßt die Lichttasteinheit zwei Sendeelemente
und zwei Empfangselemente, wobei zwei Lichtbündel erzeugt werden.
Da der Größe des Überwachungsbereichs durch die Anzahl der
diesen abtastenden Lichtbündel natürliche Grenzen gesetzt
sind, sind bei dieser bekannten Vorrichtung zwei getrennte
Lichttasteinheiten vorgesehen, die insgesamt vier Lichtbündel
erzeugen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße
Vorrichtung dahingehend weiterzubilden, daß bei kleinen
Abmessungen und geringen Herstellungskosten eine große Anzahl
von Lichtbündeln erzeugt werden kann.
Erfindungsgemäße wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die
Sendeelemente in einer Sendeeinheit und die Empfangselemente in
einer Empfangseinheit vereinigt sind, daß die Sendeeinheit und
die Empfangseinheit jeweils mindestens eine Gruppe von unter
teilten, konkaven Spiegeln umfassen, und daß alle Sendeelemente mit
allen konkaven Spiegeln der der Sendeeinheit zugeordneten
Gruppe und alle Empfangselemente mit allen konkaven Spiegeln
der der Empfangseinheit zugeordneten Gruppe derart zusammenwirken,
daß die Anzahl der abtastenden Lichtbündel bzw. die Anzahl
der zugeordneten Lichtflecke dem Produkt aus der Anzahl der
Sendeelemente und der Anzahl der konkaven Spiegel der zugehörigen
Gruppe der Sendeeinheit entspricht.
Durch diese konstruktiven Maßnahmen wird bei kleinen Abmessungen
der Vorrichtung die Erzeugung einer großen Anzahl von
Lichtbündeln und damit ein großer Überwachungsbereich ermöglicht.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand
der Unteransprüche.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen
dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es
zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Körpermelde
vorrichtung,
Fig. 2 eine schematische perspektivische Darstellung einer
Sende- und Empfangseinheit für Lichtstrahlen zur
Verwendung in der Körpermeldevorrichtung,
Fig. 3 eine Aufsicht auf die Sende- und Empfangseinheit
nach Fig. 2,
Fig. 4 einen Längsschnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 3,
Fig. 5 einen Längsschnitt nach der Linie V-V in Fig. 3,
Fig. 6 einen Querschnitt nach der Linie VI-VI in Fig. 3,
und
Fig. 7 eine Aufsicht auf den mit der Körpermeldevorrichtung
erzielten Bereich zum Erfassen eines menschlichen
Körpers.
Wie dies aus der schematischen Darstellung nach Fig. 1
hervorgeht, besteht die Körpermeldevorrichtung aus einer Lichttasteinheit bzw. aus einer Sende-
und Empfangseinheit A für Lichtstrahlen, die einen Lichtstrah
lensenderabschnitt 1 und einen Lichtstrahlenempfangsabschnitt 2
umfaßt. Die Anordnung ist derart, daß Lichtstrahlenbündel 3₁,
3₂, 3₃, 3₄, 3₅, 3₆ und 4₁, 4₂, 4₃, 4₄ von dem Lichtstrahlensen
derabschnitt 1 ausgesendet werden, und die von einem menschli
chen Körper reflektierten Lichtstrahlenbündel werden von dem
Lichtstrahlenempfangsabschnitt 2 empfangen, um dadurch die An
wesenheit des menschlichen Körpers zu ermitteln.
Die Körpermeldevorrichtung ist so ausgebildet, daß sie an
der Eingangs- und Ausgangstür eines Gebäudes usw. und insbeson
dere über der Vorder- und Rückseite einer Schiebetür angebracht
werden kann. In Fig. 1 ist jedoch eine Meldevorrichtung gezeigt,
die entweder an einer Eingangs- oder einer Ausgangstür ange
bracht werden kann.
Wie dies bereits erwähnt wurde, kann mit der gezeigten Kör
permeldevorrichtung eine große Anzahl von abtastenden Lichtstrahlenbündeln
erzeugt werden, und der Ausstrahlungsbereich der Lichtstrahlen
bündel geht in alle Richtungen, d.h. nach vorne und nach hinten,
nach links und nach rechts von der Vorrichtung, wie dies in Fig. 1
gezeigt ist.
Die Sende- und Empfangseinheit A für Lichtstrahlen zur Ver
wendung in der Körpermeldevorrichtung wird nachfolgend anhand der
Fig. 2 bis 6 erläutert.
Wie dies in der schematischen perspektivischen Darstellung
nach Fig. 2 gezeigt ist, hat die Sende- und Empfangseinheit A
einen im allgemeinen rechteckigen Einheitskörper C und zwei
Seitenwände C1 und C2, die an den beiden Längsenden des Einheits
körpers C mit diesem einstückig ausgebildet sind und die parallel
zueinander von dem Einheitskörper C vertikal nach oben ragen.
(In Fig. 2 ist die Seitenwand C1 nicht gezeigt). Mit dem Einheits
körper C ist in seiner Längsmitte eine Trennwand C3 einstückig
ausgebildet, die zu den Seitenwänden C1 und C2 parallel ist und
diesen gegenüberliegt und die von dem Einheitskörper C vertikal
nach oben ragt. Ein Lichtstrahlensenderabschnitt 1 ist zwischen
der Trennwand C 3 und der Seitenwand C1 angeordnet, und ein Licht
strahlenempfangsabschnitt 2 ist zwischen der Trennwand C3 und der
Seitenwand C2 angeordnet. Im Bereich der Längsmittellinie des Ein
heitskörpers C ist eine Lichtabschirmplatte 7 vertikal angeordnet,
die rechtwinklig zu den Seitenwänden C1 und C2 und zu der Trenn
wand C3 einstückig in den Einheitskörper C eingesteckt ist. Die
Lichtabschirmplatte 7 unterteilt den Lichtstrahlensenderabschnitt
1 in erste und zweite Lichtstrahlensenderabschnitte, und sie un
terteilt den Lichtstrahlenempfängerabschnitt 2 in erste und zwei
te Lichtstrahlenempfängerabschnitte.
Der erste Lichtstrahlensenderabschnitt des Lichtstrahlen
senderabschnittes 1 wird von einer dreiteiligen konkaven Spie
gelgruppe gebildet, die aus einem ersten konkaven Spiegel 5₁,
einem zweiten konkaven Spiegel 5₂ und einem dritten konkaven
Spiegel 5₃ besteht, die in Längsrichtung des Einheitskörpers C
nebeneinander angeordnet sind, so daß sie einen gemeinsamen Brenn
punkt 5′ haben. Der zweite Lichtstrahlensenderabschnitt ist aus
einer zweiteiligen konkaven Spiegelgruppe gebildet, die aus einem
vierten konkaven Spiegel 6₁ und einem fünften konkaven Spiegel 6₂
besteht, die in Längsrichtung des Einheitskörpers C so angeordnet
sind, daß sie einen gemeinsamen Brennpunkt 6′ haben.
Der zweite konkave Spiegel 5₂ der dreiteiligen konkaven
Spiegelgruppe des ersten Lichtstrahlensenderabschnittes ist von
dem Einheitskörper C stärker seitwärts und auswärts geneigt als
die auf beiden Seiten desselben ausgebildeten konkaven Spiegel
5₁ und 5₃.
Der Lichtstrahlenempfangsabschnitt 2 ist ähnlich ausgebil
det. Genauer gesagt der erste Lichtstrahlenempfangsabschnitt
wird von einer dreiteiligen konkaven Spiegelgruppe gebildet,
die aus einem sechsten konkaven Spiegel 11₁, einem siebten kon
kaven Spiegel 11₂ und einem achten konkaven Spiegel 11₃ besteht,
die in Längsrichtung des Einheitskörpers C nebeneinander angeord
net sind, so daß sie einen gemeinsamen Brennpunkt 11′ haben. Der
zweite Lichtstrahlenempfangsabschnitt wird von einer zweiteiligen
konkaven Spiegelgruppe gebildet, die aus einem neunten konkaven
Spiegel 12₁ und einem zehnten konkaven Spiegel 12₂ besteht, die
in Längsrichtung des Einheitskörpers C nebeneinander angeordnet
sind, so daß sie einen gemeinsamen Brennpunkt 12′ haben.
Der siebte konkave Spiegel 11₂ der dreiteiligen konkaven
Spiegelgruppe des ersten Lichtstrahlenempfangsabschnittes ist
so ausgebildet, daß er von dem Einheitskörper C stärker zur Sei
te und nach außen geneigt ist als die auf seinen beiden Seiten
angeordneten konkaven Spiegel 11₁ und 11₃.
An der Lichtabschirmplatte 7 ist auf der Seite des Lichtstrah
lensenderabschnittes 1 ein Lichtsenderelemente-Halter 8 angebracht,
an dem erste und zweite Lichtsenderelemente 9₁, 9₂ in der Nähe des
Brennpunktes 5′ der dreiteiligen konkaven Spiegelbaugruppe und
dritte und vierte Lichtsenderelemente 10₁, 10₂ in der Nähe des
Brennpunktes 6′ der zweiteiligen konkaven Spiegelbaugruppe ange
ordnet sind. In ähnlicher Weise ist an der Lichtabschirmplatte 7
auf der Seite des Lichtstrahlenempfangsabschnittes 2 ein Licht
empfangselemente-Halter 14 angebracht, an dem erste und zweite
Lichtempfangselemente 15₁, 15₂ in der Nähe des Brennpunktes 11′
der dreiteiligen konkaven Spiegelbaugruppe und dritte und vierte
Lichtempfangselemente 16₁, 16₂ in der Nähe des Brennpunktes 12′
der zweiteiligen konkaven Spiegelgruppe angeordnet sind.
Jeder konkave Spiegel sollte vorzugsweise eine parabolische
Fläche haben, und er wird gebildet durch eine spanabhebende Um
formung eines Aluminiummaterials in den Einheitskörper C, das
sodann einer Spiegeloberflächen-Endbearbeitung unterworfen wird,
oder es wird eine Aluminiumfolie auf die Oberfläche eines auf
Acrylharz gegossenen Einheitskörper C aufgedampft.
Nachstehend wird die Wirkungsweise der Sende- und Empfangs
einheit für Lichtstrahlen näher erläutert.
Wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, werden die von dem ersten
und zweiten Lichtsenderelement 9₁, 9₂ ausgesendeten Lichtstrah
lenbündel von dem ersten, zweiten und dritten konkaven Spiegel
5₁, 5₂ und 5₃ der unterteilten konkaven Spiegelgruppe des ersten
Lichtstrahlensenderabschnittes gebündelt und sodann reflektiert,
um Punktlichtreihen bzw. Lichtflecke 3₁ bis 3₆ zu bilden, wogegen die von dem drit
ten und vierten Lichtsenderelement 10₁ und 10₂ ausgesendeten Licht
strahlenbündel durch den vierten und fünften konkaven Spiegel 6₁
und 6₂ der unterteilten konkaven Spiegelgruppe des zweiten Licht
strahlensenderabschnittes gebündelt und sodann reflektiert werden,
um Punktlichtreihen bzw. Lichtflecke 4₁ bis 4₄ zu bilden. Von den Lichtflecken
3₁ bis 3₆ liegen die von dem zweiten konkaven Spiegel 5₂ erzeugten
Lichtflecke 3₃ und 3₄ näher an der Tür D als die anderen
Lichtflecke 3₁, 3₂, 3₅ und 3₆, wie dies aus Fig. 6 ersicht
lich ist, weil der zweiten konkave Spiegel 5₂ vom Körper C stär
ker zur Seite und nach außen geneigt ist als die anderen konkaven
Spiegel 5₁ und 5₃.
Wenn die von dem Lichtstrahlensenderabschnitt 1 ausgesen
deten Lichtstrahlenbündel auf den sich der Tür D nähernden mensch
lichen Körper auftreffen, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, dann
können die von dem den Lichtstrahlenbündel 3₁ bis 3₆ ausgesetzten
menschlichen Körper reflektierten Lichtstrahlenbündel über die
konkaven Spiegel 11₁ und 11₂ der unterteilten konkaven Spiegel
gruppe des ersten Lichtempfangsabschnitts auf das erste und zweite
Lichtempfangselement 15₁ und 15₂ auftreffen, wogegen die von dem
den Lichtstrahlenbündeln 4₁ bis 4₄ ausgesetzten menschlichen Kör
per reflektierten Lichtstrahlenbündel über die konkaven Spiegel
12₁ und 12₂ der unterteilten konkaven Spiegelgruppe des zweiten
Lichtstrahlenempfangsabschnitts auf das dritte und vierte Licht
empfangselement 16₁ und 16₂ auftreffen können.
Wenn die entsprechenden Lichtemfpangselemente 15₁, 15₂ und
16₁ und 16₂ die von dem menschlichen Körper reflektierten Licht
strahlenbündel erfassen, dann wird eine (nicht gezeigte) Tür
steuerung betätigt, um die Tür D zu öffnen.
Wie dies aus der vorgehenden Beschreibung hervorgeht, können
mit der Sende- und Empfangseinheit Lichtstrahlenbündel erzeugt
werden, deren Zahl dem Produkt aus der Zahl der konkaven Spiegel
mit der Zahl der im Lichtstrahlensenderabschnitt 1 angeordneten
Lichtsenderelemente entspricht, und demzufolge können sehr viele
Lichtstrahlenbündel durch die Kombination einer kleinen Anzahl
von Lichtsenderelementen mit einer raumsparenden Gruppe von un
terteilten konkaven Spiegeln erzeugt werden. Die von dem sich
der Tür nähernden menschlichen Körper reflektierten Lichtstrah
lenbündel können in ähnlicher Weise empfangen werden mittels
einer Kombination aus einer kleinen Anzahl von Lichtempfangsele
menten mit einer kompakten Baugruppe geteilter, konkaver Spiegel.
Durch die Verwendung dieser raumsparenden Sende- und Empfangsein
heit für Lichtstrahlen kann daher ein großer Erfassungsbereich B
zum Ermitteln eines menschlichen Körpers erhalten werden, und
die Herstellungskosten dieser Einheit können beträchtlich ver
ringert werden.
Wie dies in Fig. 7 gezeigt ist, können mit der Sende- und
Empfangseinheit Lichtstrahlenbündel ausgesendet werden, die von
der Tür D einen unterschiedlichen Abstand haben. Wenn das erste
und zweite Lichtsenderelement 9₁ und 9₂ und das dritte und vierte
Lichtsenderelement 10₁ und 10₂ mittels (nicht gezeigter) Schal
ter unabhängig voneinander ein- und ausgeschaltet werden können,
dann kann wahlweise der große Meßbereich B oder der kleine Meßbe
reich B′ zum Ermitteln eines menschlichen Körpers ausgewählt wer
den.
Wenn die Anordnung der ersten und zweiten Lichtstrahlensen
derabschnitte vertauscht wird, dann wird auch die Anordnung der
Lichtflecke 3₁ bis 3₆ und der Lichtflecke 4₁ bis 4₄
vertauscht. In diesem Fall müssen auch der erste und der zweite
Lichtstrahlenempfangsabschnitt 2 miteinander vertauscht werden.
Claims (7)
1. Vorrichtung zum Nachweis eines Körpers in einem Über
wachungsbereich, umfassend eine Lichttasteinheit für am Körper
reflektiertes Licht mit mehreren Sende- und mehreren Empfangs
elementen zur Erzeugung mehrerer diesen Überwachungsbereich
abtastender Lichtbündel, die auf einer den Überwachungsbereich
begrenzenden Fläche mehrere Lichtflecke definieren, sowie mit
einer den Empfangselementen zugeorndeten Einrichtung, die ein
charakteristisches Signal erzeugt, wenn ein abtastendes Licht
bündel im Überwachungsbereich vom Körper reflektiert wird,
dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeelemente in einer Sende
einheit und die Empfangselemente in einer Empfangseinheit
vereinigt sind, daß die Sendeeinheit und die Empfangseinheit
jeweils mindestens eine Gruppe von unterteilten, konkaven
Spiegeln umfassen, und daß alle Sendeelemente (9₁, 9₂) mit allen
konkaven Spiegeln (5₁, 5₂, 5₃) der der Sendeeinheit zugeordneten
Gruppe und alle Empfangselemente (15₁, 15₂) mit allen konkaven
Spiegeln (11₁, 11₂, 11₃) der der Empfangseinheit zugeordneten
Gruppe derart zusammenwirken, daß die Anzahl der abtastenden
Lichtbündel bzw. die Anzahl der zugeordneten Lichtflecke
(3₁, . . ., 3₆) dem Produkt aus der Anzahl der Sendeelemente und der
Anzahl der konkaven Spiegel der zugehörigen Gruppe der Sendeeinheit
entspricht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Sendeeinheit und die Empfangseinheit zu einem
einheitlichen, die Lichttasteinheit enthaltenden Körper (C) zusammengefaßt sind, umfassend ein
im wesentlichen rechteckiges Teil, zwei Seitenwände (C₁,
C₂), die mit den längsseitigen Enden des Körpers (C)
einstückig ausgebildet sind und von der Fläche des Körpers
zueinander parallel vertikal nach oben ragen, eine
Trennwand (C₃), die in der Mitte des Körpers (C) zwischen
dessen beiden Enden mit diesem einstückig ausgebildet ist
und die sich den beiden Seitenwänden (C₁, C₂) gegenüber
liegend und parallel zu diesen von der Oberseite des
Körpers (C) vertikal nach oben erstreckt, einen ersten und
zweiten Lichtsendeabschnitt (1), die auf einer Seite der
durch die Trennwand (C₃) unterteilten Oberfläche des
Körpers (C) ausgebildet sind, wobei der erste und zweite
Lichtsendeabschnitt (1) jeweils aus einer Gruppe 5, 6)
parabolischer konkaver Spiegel (5₁, 5₂, 5₃; 6₁, 6₂) besteht, wobei
alle Spiegel einer Gruppe (5, 6) den gleichen Brennpunkt
(5′, 6′) haben, einen ersten und zweiten
Lichtempfangsabschnitt (2), die auf der anderen Seite der
durch die Trennwand (C₃) unterteilten Oberfläche des
Körpers (C) angeordnet sind, wobei der erste und zweite
Lichtempfangsabschnitt (2) jeweils aus einer Gruppe (11,
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß jede Gruppe von unterteilten, parabolischen konkaven Spie
geln (5; 11) in dem ersten Lichtsendeabschnitt bzw. dem
ersten Lichtempfangsabschnitt aus einer Kombination von
drei parabolischen, konkaven Spiegeln (5₁, 5₂, 5₃; 11₁, 11₂, 11₃)
besteht, die in Längsrichtung des Körpers (C) nebenein
ander angeordnet sind, wobei jeweils der mittlere Spie
gel (5₂; 11₂) so ausgebildet ist, daß er stärker zur Seite und
nach außen geneigt ist, wie die zwei auf seinen beiden Seiten
ausgebildeten Spiegel (5₁, 5₃; 11₁, 11₃).
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß jede Gruppe der unterteilten, parabolischen konkaven Spie
gel (6; 12) in dem zweiten Lichtsendeabschnitt bzw. dem
zweiten Lichtempfangsabschnitt aus einer Kombination von
zwei parabolischen, konkaven Spiegeln (6₁, 6₂; 12₁, 12₂) besteht,
die in Längsrichtung des Körpers (C) nebeneinander ange
ordnet sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Körper (C) aus Aluminium besteht,
und daß jeder konkave, parabolische Spiegel (5, 6; 11, 12)
aus dem Körper durch spanabhebende Formge
bung und eine nachfolgende Spiegel-
Oberflächenendbearbeitung gebildet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Körper (C) durch Gießen aus
ABS-Harz oder Acrylharz hergestellt ist, und daß jeder konkave, parabolische
Spiegel (5, 6; 11, 12) durch Aufdampfen einer Aluminiumfolie
auf den gegossenen Körper gebildet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Vielzahl der Sendeelemente (9₁,
9₂) in dem ersten Lichtsendeabschnitt und die Vielzahl
der Sendeelemente (10₁, 10₂) in dem zweiten Licht
sendeabschnitt getrennt ausgebildet und voneinander unabhängig
ein- und ausschaltbar sind.
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