DE3803529A1

DE3803529A1 - Optischer sensor

Info

Publication number: DE3803529A1
Application number: DE3803529A
Authority: DE
Inventors: Yoshiaki Kambe; Yoshihiko Okuda; Atsuyuki Hirono; Akira Nagaoka; Takayasu Ito
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1987-02-06
Filing date: 1988-02-05
Publication date: 1988-08-18
Also published as: IT8847605A0; US4876446A; US4970384A; DE3803529C2; IT1219426B

Description

Die Erfindung betrifft einen optischen Sensor, der einen Sensorschaltkreis aufweist, dessen einander entsprechenden Teile mittels eines optischen Leitersystems miteinander verknüpft sind.

Optische Sensoren der Art, auf die sich bezogen wird, sind besonders zweckmäßig, wenn sie zur Aufspürung eines inner halb eines Fühlbereichs vorhandenen Objekts verwendet wer den.

Die optische Verknüpfung zwischen einander entsprechenden Teilen eines Sensorschaltkreises unter Verwendung eines optischen Leitersystems ist bereits von J. A. Neff in seinem artikel "Optical Interconnections Between Integrated Circuit Chips" in "Hybrid Circuits" Nr. 10 vom May 1986, S. 68-71, diskutiert worden, wobei die Schaltkreischips mittels Licht leitfasern miteinander verknüpft sind anstelle der übli chen Leiterverbindung unter Verwendung von leitenden Folien oder ähnlichem.

Während in diesem Fall die Technik der Lichtleitfaserver bindung von Neff eine der grundlegenden Technologien für optische Leitersysteme sein kann, wurde dennoch kein prakti kables Maß, das eingebaut werden kann, vorgeschlagen, z.B. die benötigte Leiteranordnung für optische Sensoren und ähnlichem, und es wurde verlangt, ein optisches Leiter system herstellbarer Güte vorgeschlagen.

Eine wesentliche Aufgabe der Erfindung ist daher, einen optischen Sensor zu schaffen, in dem die optische Leiter einrichtung verwendet wird, um die Verknüpfungen zwischen den einander entsprechenden Sensorschaltkreisteilen zu vereinfachen, so daß die Massenproduktion des Sensors er leichtert und die Herstellungskosten gesenkt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein optischer Sensor geschaffen wird, in welchem Licht von einer Lichtprojektionseinrichtung durch eine Sensorfunktions- Einstellungseinrichtung in einen Erfassungsbereich projiziert wird, ein von einem innerhalb des Erfassungsbereichs befindlichen Objekt reflektiertes Licht von einer Lichtaufnahmeeinrich tung aufgenommen wird, die Anwesenheit oder Abwesenheit eines Objektes in einer Signalverarbeitungseinrichtung un terschieden wird durch Verarbeitung der Ausgaben der Licht aufnahmeeinrichtung. Dabei schafft die Signalverarbeitungs einrichtung ein Objekterfassungs-Signal, und die Lichtprojektions einrichtung, die Lichtaufnahmeeinrichtung und die Signal verarbeitungseinrichtung sind mittels einer optischen Lei terplatte optisch miteinander verknüpft.

In einem erfindungsgemäßen optischen Sensor mit der oben aufgeführten Anordnung können die einander entsprechenden Teile des Sensorschaltkreises mittels der optischen Leiter platte einfacher verknüpft werden, wodurch die benötigte elektrische Verbindung zwischen den einander entsprechenden Schaltkreisteilen erheblich vereinfacht werden kann und die Herstellbarkeit des Sensors erheblich verbessert werden kann. Dies alles ermöglicht eine Massenproduktion des Sen sors bei niedrigeren Herstellungskosten.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung verschiedener Ausführungs formen und den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Perspektivansicht des optischen Sensors in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform mit einem aufgelöst dargestellten Teil;

Fig. 2 einen auseinandergezogenen Perspektivschnitt des in Fig. 1 gezeigten optischen Sensors in einem leicht verringerten Maßstab;

Fig. 3 eine Seitenansicht des optischen Sensors von Fig. 1 in einem leicht vergrößerten Maßstab;

Fig. 4 bis 7 bruchstückartige Ausschnittansichten, um ein Verhältnis zwischen einer optischen Leiter platte und einer gedruckten Leiterplatte im optischen Sensor der Fig. 1 in ihren ver schiedenen Positionen darzustellen;

Fig. 8 eine Draufsicht eines Scheibenteils, der bei einem Ende einer optischen Leiterplatte im optischen Sensor von Fig. 1 angebracht ist;

Fig. 9 und 10 bruchstückartige schematische Ansichten, zur Erläuterung des Modus-Einstellknopfs einer anderen als in Fig. 1 dargestellten Ausfüh rungsform, und der bei einem optischen Sen sor der vorliegenden Erfindung angewendet werden kann;

Fig. 11 in einem Blockdiagramm eine weitere Ausfüh rungsform des optischen Sensors gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 12 in einer Perspektivansicht die lichtaufneh mende Seite des in Fig. 11 dargestellten optischen Sensors;

Fig. 13 eine Seitenansicht derselben lichtaufnehmen den Seite des in Fig. 11 dargestellten opti schen Sensors;

Fig. 14 eine Perspektivansicht der Licht projizieren den Seite des in Fig. 11 dargestellten opti schen Sensors;

Fig. 15 eine Perspektivansicht einer weiteren Aus führungsform der Licht projizierenden Seite, die in einem in Fig. 11 dargestellten opti schen Sensor verwendet werden kann;

Fig. 16 eine schematische Teilansicht einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen opti schen Sensors;

Fig. 17 eine Perspektivansicht einer weiteren Aus führungsform des erfindungsgemäßen optischen Sensors mit einem abgesetzt dargestellten Teil;

Fig. 18 eine schematische Seitenansicht des in Fig. 17 dargestellten optischen Sensors;

Fig. 19(a) bis 19(h) bruchstückartige Darstellungen zur Erläute rung der jeweiligen Erscheinungsformen der optischen Verknüpfungen in dem in Fig. 17 dargestellten optischen Sensor;

Fig. 19(i) bis 19(l) eine weitere Ausführungsform des erfindungs gemäßen optischen Sensors, wobei Fig. 19(i) eine bruchstückartige Seitenansicht ist, Fig. 19(j) ein schematisches Diagramm ist, das eine in dem in Fig. 19(i) dargestellten optischen Sensor verwendete Lichtmengen einstelleinrichtung darstellt, Fig. 19(k) in einer Perspektivansicht einen lichtab schirmenden Knopf der Einstelleinrichtung von Fig. 19(j) darstellt und Fig. 19(l) ebenfalls eine Perspektivansicht einer wei teren Ausführungsform des lichtabschirmen den Knopfes darstellt;

Fig. 20 eine schematische Seitenansicht einer weite ren Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Sensors;

Fig. 21 eine bruchstückartige Perspektivansicht eines Mechanismus für Lichtmengenänderungen, der in einem erfindungsgemäßen optischen Sensor verwendet wird;

Fig. 22 bis 24 erläuternde Ansichten des Lichtmengenände rungsmechanismus von Fig. 21;

Fig. 25 ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen dem Drehwinkel des Exzenternockens und der gesteuerten Lichtmenge in dem Lichtmengen änderungsmechanismus von Fig. 21 darstellt;

Fig. 26 eine bruchstückartige Perspektivansicht einer weiteren Ausführungsform des Licht mengenänderungsmechanismus für den erfin dungsgemäßen optischen Sensor;

Fig. 27 bis 29 erläuternde Ansichten der Wirkungsweise des Lichtmengenänderungsmechanismus von Fig. 26;

Fig. 30 ein erläuterndes Diagramm einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen opti schen Sensors unter Verwendung einer Ana morphotlinse;

Fig. 31 bis 33 erläuternde Ansichten der Wirkungsweise des optischen Sensors von Fig. 30;

Fig. 34 bis 36 erläuternde Ansichten weiterer Ausführungs formen des erfindungsgemäßen optischen Sen sors unter Verwendung der Anamorphotlinsen,; und

Fig. 37 bis 39 erläuternde Ansichten über die Wirkungsweise des optischen Sensors von Fig. 34.

In den Fig. 1 bis 3 ist eine erfindungsgemäße Ausführungs form, ein optischer Sensor 10 eines Reflexionstyps, darge stellt. Dieser enthält eine gedruckte Leiterplatte 11, an deren eine Seite Lichtprojektions- und Lichtaufnahme- Elemente und an deren anderen Seite eine optische Leiter platte 12 gehaltert ist. Die gedruckte Leiterplatte 11 enthält vorzugsweise solch ein elektrisch isolierendes Material wie Keramik, Glas oder ähnliche Platten und ein Leiterschaltkreis ist auf der Oberfläche dieses Materials ausgebildet. Elektronische Bauteile 13, wie Chips, die beispielsweise Transistoren, Kondensatoren, Widerstände und ähnliches enthalten, sind auf der Leiterplatte 11 befestigt. Lichtemittierende Elemente 14, wie eine Leuchtdiode, die sowohl eine Lichtprojektionseinrichtung als auch ein Funk tionsanzeigeelement 15 bildet, das ebenfalls als Referenz lichtquelle dient, sind auf einer untergeordneten, gedruck ten Leiterplatte 16 befestigt, die wiederum an der gedruck ten Leiterplatte 11 befestigt ist. Ein erstes lichtaufneh mendes Element 17 und eine zweite Gruppe lichtaufnehmender Elemente 18 bis 20, die eine Lichtaufnahmeeinrichtung bil den für von irgendeinem innerhalb des Fühlerbereichs vor handenen Objekt reflektierten Licht, sind in einem IC-Chip 21 ausgebildet, und dieser IC 21 ist ebenfalls auf dem bedruckten Schaltkreis 11 befestigt.

Im vorliegenden Fall weist der bedruckte Schaltkreis 11 durchführende Löcher 22 bis 27 sowohl an den den licht emittierenden Elementen 14 und 15 entsprechenden als auch an den den lichtaufnehmenden Elementen 17 und 18 bis 20 auf der einen Seite der bedruckten Leiterplatte 11 ent sprechenden Stellungen auf, so daß diese lichtemittieren den und lichtaufnehmenden Elemente um die elektronischen Bauteile mittels dieser durchführenden Löcher 22 bis 27 optisch miteinander verknüpft werden können mit der opti schen Leiterplatte 12, während diese Löcher noch zusätz lich als Positionierungshilfe bei der Befestigung der oben aufgeführten Elemente und Teile auf der gedruckten Leiterplatte 11 dienen. Falls die gedruckte Leiterplatte 11 aus einem transparenten Material mit geringer Absorptions rate hergestellt worden ist, wie transparente Keramik, trans parentes Glas oder ähnliches, ist es nicht immer notwendig, die gedruckte Leiterplatte mit durchführenden Löchern zu versehen.

Andererseits enthält die optische Leiterplatte 12 optische Wellenleiter 28 bis 34, Eingabe- und Ausgabe-Spiegelteile 35 bis 40, einen Lichtprojektions-Linsenteil 41 und einen Lichtaufnahme-Linsenteil 42. In diesem Fall kann die opti sche Leiterplatte 12 in Massenfertigung hergestellt werden und das mit geringeren Kosten unter Verwendung jeglicher Präzisions-Kunststofformtechnik oder IC-Herstellungstechnik, die auf einem jedem Fachmann bekannten, Masken verwendenden Fotoätzverfahren basiert. Zur Ausbildung der optischen Leiterplatte 12 wird vorzugsweise ein lichtempfindlicher Kunststoff verwendet, so daß die optischen Wellenleiter 28 bis 33 mittels einem eine Maske verwendenden Fotoätzver fahren hergestellt werden können. Es ist ebenfalls möglich, eine Glasplatte als Trägermaterial für die optische Leiter platte zu verwenden, in welcher die optischen Wellenleiter 28 bis 34 mittels eines Materials mit hohem Brechungskoeffi zienten, das in das Glas an vorbestimmten Stellen der Glas platte eindiffundiert ist, ausgebildet werden können, oder je nach Bedarf mit einer zweckmäßigen, anderen als oben beschriebenen Herstellungsart für optische Wellenleiter hergestellt werden können. Bei den Endteilen der optischen Wellenleiter 29 bis 31, die von dem optischen Wellenleiter 28 abzweigen, ist in der Nähe dieser Endteile ein Funktions spür-/Betätigungsbereich angeordnet, der aus einem Funk tionsanzeigeteil 43, einem Ausgabemodus-Einstellteil 44 und einem Empfindlichkeits-Einstellteil 45 besteht.

In der oben beschriebenen optischen Leiterplatte 12 wird ein von einem lichtemittierenden Element 14 emittiertes Licht P ₀ durch den Eingabe-Spiegelteil 35 hindurch (s. Fig. 4) als Eingabe dem optischen Wellenleiter 28 zugeführt, und dieses Licht P ₀ wird in einem vorbestimmten Verhältnis den jeweiligen optischen Wellenleitern 29 bis 32 zugeteilt, damit es sich dort hindurch fortsetzen kann (s. Fig. 3). Das erste abgezweigte Licht P ₁ im Wellenleiter 29 wird am Endteil des Wellenleiters 29 einer Lichteintrittsfläche 46 des Funktionsanzeigeteils 43 vom Typ eines Streukörpers zugeführt. Das auf diese Weise den Funktionsanzeigeteil 43 erreichende Licht wird in alle Radialrichtungen verstreut, so daß visuell erkennbar wird, daß der optische Sensor 10 in Betrieb ist. Das zweite abgezweigte Licht P ₂ wird dem am Endteil des optischen Wellenleiters 30 angeordneten Ausgabemodus-Einstellteil 44 zugeführt. Dieser Ausgabemodus- Einstellteil 44 enthält einen einstellbaren, flachen Platten teil 47 und einen an diesem flachen Plattenteil 47 befestig ten Bedienteil 48. Dieser flache Plattenteil 47 ist nur an einem Teilbereich in Einstellrichtung des Plattenteils 47 einer Oberfläche des Plattenteils 47, die dem Endteil des Wellenleiters 30 gegenüberliegt, nichtreflektierend ausge bildet, während der restliche Oberflächenteilbereich reflek tierend ausgebildet ist, so daß der Reflexionsfaktor am Ausgabemodus-Einstellteil 44 variiert werden kann durch Verschieben des Ausgabemodus-Einstellteils 44, um den nichtreflektierenden Oberflächenteilbereich in bezug auf den gegenüberliegenden Endteil des Wellenleiters 30 zu ver setzen, wodurch das abgezweigte Licht P ₂ als Reaktion auf die Verschiebungsgröße des Ausgabemodus-Einstellteils 44 modifiziert wird. Ein optischer Wellenleiter 33 ist derart vorgesehen, mit einem Ende dem Ausgabemodus-Einstellteil 44 gegenüberzuliegen, an diesem Ende mit dem abgezweigten Wellenleiter 30 in Dickerichtung der optischen Leiterplatte 12 zusammengefügt zu sein und von ihm abzuzweigen (s. Fig. 1), um in seitwärtiger Richtung bei einem Spiegelteil 36 zu en den, wo ein moduliertes Licht P ₂′ ansprechend auf die Ein stellung des Ausgabemodus-Einstellteils 44 durch den Wellen leiter 33 angelegt wird, das modifizierte Licht vom Spiegel teil 36 reflektiert wird und von dem Wellenleiter 33 gegen überliegenden lichtempfangenden Element 19 aufgenommen wird, wie am besten in Fig. 6 zu sehen ist.

Ein drittes abgezweigtes Licht P ₃ wird an einen optischen Eingabeteil des Empfindlichkeits-Einstellteils 45 angelegt, der bei einem Endteil des optischen Wellenleiters 31 ange ordnet ist. Der Empfindlichkeits-Einstellteil 45 besteht aus einem Empfindlichkeits-Einstellknopf 52, der mit einem Scheibenteil 50 versehen ist, der derart perforiert ist, daß er viele kleine Löcher 49 in vorbestimmter Verteilung unterschiedlicher Löcherdichte (s. Fig. 8), einen Bedienteil 51 und eine Reflektorplatte 53 aufweist, die dem Endteil des Wellenleiters 31 gegenüberliegt und zwischen denen sich der Scheibenteil 50 befindet. Die kleinen Löcher 49 im Scheiben teil 50 sind im vorliegenden Fall derart verteilt, daß ihre Anzahl in Umfangsrichtung allmählich ansteigt oder sinkt, so daß der Reflexionsfaktor der Reflektorplatte 53 in bezug auf das dritte abgezweigte Licht P ₃, das die kleinen Löcher 49 des Scheibenteils 50 durchdrungen hat, sich in Abhängig keit der Umdrehungsgröße des Empfindlichkeits-Einstellknopfs 52 ändert. Ein optischer Wellenleiter 34 ist derart vorge sehen, daß er verbunden mit dem abgezweigten Wellenleiter 31, der das dritte abgezweigte Licht P ₃ leitet, dem Empfind lichkeits-Einstellteil 45 gegenüberliegt, in Längsrichtung der optischen Leiterplatte 12 mit dem abgezweigten Wellen leiter 31 verbunden angeordnet ist, in seitwärtiger Richtung von ihm abzweigt, um bei einem Spiegelteil 37 zu enden, so daß ein moduliertes Licht P ₃′ ansprechend auf die Einstell drehung des Empfindlichkeits-Einstellteils 45 sich durch den optischen Wellenleiter 34 fortsetzen wird, um an dem Spiegelteil 37 reflektiert und um von dem lichtaufnehmenden Element 18, das dem Wellenleiter 34 gegenüberliegt (s. Fig. 5), aufgenommen zu werden.

Ein viertes abgezweigtes Licht P ₄ setzt sich durch den opti schen Wellenleiter 32 fort, um an einem Endteil reflektiert zu werden und von dem lichtaufnehmenden Element 20, das die sem Wellenleiter 32 gegenüberliegt, aufgenommen zu werden.

Anstelle der oben beschriebenen Beschaffenheit des Ausgabe modus-Einstellteils 44 ist es möglich, einen Ausgabemodus- Einstellteil 44 a vorzusehen, der mit einem abgestuften Teil (s. Fig. 9 und 10) versehen ist, so daß der Ausgabemodus- Einstellteil 44 a unterschiedliche Abstände d ₁ und d ₂ zum Endteil des Wellenleiters 30 aufweisen wird in Abhängigkeit von der verlagerten Stellung des Ausgabemodus-Einstellteils 44 a. Dabei ist der Abstand d ₁ relativ größer (s. Fig. 9), um den Modulationsgrad zu senken, während der Abstand d ₂ relativ geringer ist (s. Fig. 10), um den Modulationsgrad zu erhöhen. Der Scheibenteil 50 des Empfindlichkeits-Ein stellteils 45 braucht nicht kreisrund zu sein, sondern kann eine solche nichtkreisrunde Form wie eine Involvente aufweisen, so daß die zwischen dem Scheibenteil 50 und dem Endteil des Wellenleiters 31 oder 34 einander gegenüber liegenden Flächen bei Verdrehung des Empfindlichkeits- Einstellteils 45 geändert werden, wodurch die Empfindlich keitsveränderung verwirklicht werden kann, ohne den Schei benteil 50 zu perforieren.

Andererseits wird Licht aus dem lichtemittierenden Element 14 durch den Speigelteil 39 reflektiert und durch den Licht projektions-Linsenteil 41 parallelgerichtet, um als Licht bündel aus der optischen Leiterplatte 12 heraus abzustrah len. Jedes von irgendeinem Objekt, das sich im Fühlerbereich befindet, reflektierte Licht des Lichtbündels wird vom lichtaufnehmenden Linsenteil 42 gebündelt und wird von dem Spiegelteil 40 reflektiert, um auf das lichtaufnehmende Element 17 aufzufallen (s. Fig. 7).

Es wird kurz auf den Zusammenbau der oben beschriebenen Ausführungsform des optischen Sensors 10 Bezug genommen. Zuerst werden die elektronischen Bauteile 13 wie Transisto ren, Kondensatoren, Widerstände und ähnliches, die unter geordnete, gedruckte Leiterplatte 16, die die lichtemittie renden Elemente 14 und 15 enthält, und der IC-Chip 21 mit den lichtaufnehmenden Elementen 17 und 18 bis 20 auf der Leiterbahnen aufweisenden Frontseitenoberfläche der gedruck ten Leiterplatte 11 befestigt. Auf der anderen, rückwärtigen Oberfläche der gedruckten Leiterplatte 11 werden die opti sche Leiterplatte 12, die die optischen Wellenleiter 28 bis 34 enthält, die Spiegelteile 35 bis 40 und die Linsenteile 41 und 42 befestigt, wobei sie mit Hilfe der durchführenden Löcher 22 bis 27 in die richtige Position gebracht werden. Anschließend wird die gedruckte Leiterplatte 11 in ein nicht gezeigtes Gehäuse eingefügt, in welchem der Funktions anzeigeteil 43, der Ausgabemodus-Einstellteil 44 und der Empfindlichkeits-Einstellteil 45 für die oben beschriebenen Betriebsarten angeordnet sind. Die optische Leiter platte 12 wird im Gehäuse befestigt. Mit dieser Anordnung ist es möglich, die lichtemittierenden Elemente 14 und 15 mittels der optischen Wellenleiter 28 bis 34 mit den elek tronischen Bauteilen 13 zu verbinden, und die Spiegelteile 35 bis 40 und die durchführenden Löcher 22 bis 27 sind optisch mit den lichtaufnehmenden Elementen 17 und 18 bis 20 verbunden. Gemäß dieser Verbindungsanordnung können die Bestandteile des optischen Sensors 10 lediglich mittels der Positioniertätigkeit für die optische Bindung montiert werden, ohne Zuhilfenahme irgendeiner elektrischen, mecha nischen und sogar optischen Verbindungstätigkeit, wodurch die notwendige Teilezahl erheblich reduziert werden kann. Des weiteren kann die Einfachheit der Montage des optischen Sensors 10 erheblich verbessert werden, eine ausreichende Reduzierung der notwendigen Kosten leicht erreicht werden, und diese Anordnung trägt sogar zur einer Minimierung der Größe des optischen Sensors 10 bei.

Des weiteren kann in dem optischen Sensor 10 der oben be schriebenen Anordnung ein Objekt, das sich innerhalb des Fühlerbereichs befindet, entsprechend der durch das licht aufnehmende Element 17 aufgenommenen Lichtmenge aufgespürt werden. Die Erfassungsfunktion kann durch geeignete Verarbeitung des Ausgangssignals des lichtaufnehmenden Elements 19, das Licht durch den optischen Wellenleiter 33 für das modulier te Licht P ₂′, den Spiegelteil 36 und das Loch 26 empfängt, in einem Signal-Prozessor modifiziert werden. Eine geeig nete Empfindlichkeitseinstellspannung kann mittels eines Vergleichens des Ausgangs des lichtaufnehmenden Elements 18, das Licht durch den Wellenleiter 34 für das modulierte Licht P ₃′, den Spiegelteil 37 und das Loch 25 empfängt, mit dem Ausgang des lichtempfangenden Elements 20, das Licht durch den Wellenleiter 32 für das abgezweigte Licht P ₄, den Spiegelteil 38 und das Loch 27 empfängt, erzeugt werden.

In den Fig. 11 bis 14 ist eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Sensors 10 dargestellt, worin im wesentlichen die Teile, die mit der oben dargestellten Ausführungsform übereinstimmen, mit den gleichen, aber um 100 erhöhten Bezugszeichen dargestellt sind. In der vorliegenden Ausführungsform sind eine Lichtprojektions einrichtung 100 und eine Lichtaufnahmeeinrichtung 102 mit einer Signalverarbeitungseinrichtung P.S.M. 101 verbunden und derart angeordnet, daß sie einander gegenüberliegen. Im Gegensatz zu der oben beschriebenen Ausführungsform in den Fig. 1 bis 10 ist die Lichtprojektionseinrichtung 100 derart beschaffen, daß sie von der Lichtaufnahmeeinrichtung 102 getrennt ist. Abgesehen von dem entfernten Lichtprojek tionssystem ist die Lichtaufnahmeeinrichtung 102 im wesent lichen gleich mit der oben beschriebenen Anordnung des op tischen Sensors 10. Andererseits enthält die Lichtprojek tionseinrichtung 100 eine gedruckte Leiterplatte 111 a, an welche die lichtemittierenden Elemente 114 und 115 und der IC-Chip 116 befestigt sind, und eine optische Leiterplatte 112 a, die eine Licht projizierende Linse 141 und einen opti schen Wellenleiter 128 a enthält. Dabei ist die optische Leiterplatte 112 a an der gedruckten Leiterplatte 111 a be festigt, so daß eine Lichtprojektion von dem lichtemittie renden Element 115 sich durch den Wellenleiter 128 a fort setzen wird, um auf den Funktionsanzeigeteil 143 aufzufal len. Das von dem lichtemittierenden Element 114 projizierte Licht in der Lichtprojektionseinrichtung 100 wird durch die Licht projizierende Linse 141 gegen die gegenüberliegende Lichtaufnahmeeinrichtung 102 abgestrahlt. Die Anwesenheit eines Objektes OJ zwischen beiden Einrichtungen 100 und 102 wird dabei gefühlt. Der Erregungszustand der Lichtprojek tionseinrichtung 100 wird mittels des Funktionsanzeige teils 143 angezeigt. Ebenfalls ist es möglich, daß eine Lichtprojektionseinrichtung 100 b mit einem einzelnen licht emittierenden Element 114 b versehen ist, zur Lichtprojizie rung mittels dieses Elements 114 b, so daß das von diesem Element 114 b projizierte Licht sich durch den optischen Wellenleiter 128 b, der sich zwischen dem lichtemittierenden Element 114 b und dem Funktionsanzeigeteil 143 b erstreckt, fortsetzen wird, um eine Funktionsanzeige mittels des Funktionsanzeigeteils 143 b zu realisieren.

Im Gegensatz zu den vorangegangenen Ausführungsformen, in welchen die elektronischen Bauteile 13 auf der einen Seite und die optische Leiterplatte 12 auf der anderen Seite der gedruckten Leiterplatte 11 befestigt sind, sind gemäß eines anderen Merkmals der vorliegenden Erfindung die elektroni schen Bausteine 13 und die optische Leiterplatte 12 auf derselben Seite der gedruckten Leiterplatte 11 befestigt, insbesondere auf der Leiterbahnen aufweisenden Seite. Zum Beispiel trägt eine in Fig. 16 dargestellte gedruckte Lei terplatte 211 auf einer Seite, die die Leiterbahnen und die entsprechenden elektronischen Bauteile 213 aufweist, einen IC-Chip 221, der sowohl eine Reihe lichtaufnehmender Ele mente als auch ein lichtemittierendes Element 215 aufweist. Zusätzlich zur lichtaufnehmenden Linse 241 ist eine opti sche Leiterplatte 212, die Spiegelteile 235 und 236 enthält, die mittels eines Abstandhalters 216 auf der optischen Lei terplatte 212 befestigt sind, auf derselben Seite der ge druckten Leiterplatte 211 vorgesehen. Falls nötig, kann eine der Optimierung dienende Bohrung 245 zwischen den lichtemittierenden Elementen und den Spiegelteilen ange ordnet werden. In der in Fig. 16 dargestellten Ausführungs form sind die entsprechenden Bauteile, auf die Bezug genom men wird, mit einem kleinen Unterschied zu den entsprechen den Bauteilen der oben angeführten Ausbildungsform der Fig. 1 bis 10 oder Fig. 11 bis 15 ausgebildet, aber es ist ebenfalls möglich, identisch zu den oben aufgeführten Aus führungsformen ausgebildete Bauteile konzentriert auf einer Seite der gedruckten Leiterplatte 211 einzufügen, um eine im wesentlichen gleiche Wirkungsweise zu erzielen. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann eine weitere Ver besserung, speziell in der Einfachheit der Montage, erzielt werden.

Gemäß eines weiteren Merkmals der vorliegenden Erfindung sind die abgezweigten Wellenleiter der optischen Leiter platte teilweise weggelassen, und es ist eine Einrichtung zum Einstellen der Lichtmenge, die sich durch die optischen Wellenleiter fortsetzt, in dem so gewonnenen Raum vorgesehen. In der in den Fig. 17 und 18 dargestellten weiteren Ausführungsform sind in einer opti schen Leiterplatte 312 zwei der Anzeige dienende Wellen leiter 329 a und 329 b zur Weiterleitung des emittierten Lichts von den lichtemittierenden Elementen 315 a und 315 b ausgebildet, abzweigende optische Wellenleiter 331 a bis 331 b zur aufgeteilten Weiterleitung eines emittierten Lichts von einem lichtemittierenden Element 315 c ausgebil det und zwei optische Wellenleiter 332 a und 332 b ausgebil det zur Weiterleitung eines vom lichtemittierenden Element 314 ausgehenden Lichtes zuerst durch den Wellenleiter 332 a und dann, von einem Spiegelteil 335 reflektiert, durch den Wellenleiter 332 b. Das reflektierte Licht wird weiterge leitet als ein Referenzlicht zum abgezweigten Wellenleiter 331 d. In der optischen Leiterplatte 312 ist eine Aussparung 328 ausgebildet, die sich derart erstreckt, als ob Zwischen glieder der abgezweigten optischen Wellenleiter 331 a bis 331 d weggelassen worden wären. Dabei sind die einander ge genüberliegenden Seitenflächen der Aussparung 228 derart ausgebil det, daß sie an Teilen, die jeweils beiden Seiten der End kanten der abgezweigten Wellenleiter 331 a bis 331 d gegen überliegen, nach außen gewölbt sind, um die Kollimatorlinsen 355 a bis 355 d und die Sammellinsen 356 a bis 356 d zu bilden, um das durch die Wellenleiter 331 a bis 331 d geleitete Licht so umzuformen, daß es in der Aussparung 328 aus im wesent lichen parallelen Lichtbündeln besteht. Ein Lichtmengen änderungsteil 345 ist in der Aussparung 328 angeordnet. Dieser Lichtmengenänderungsteil 345 enthält zwei licht abschirmende Scheiben 357 a und 357 b, die auf einer Dreh achse derart exzentrisch befestigt sind, daß sie in ent gegengesetzten Richtungen daraus herausragen, so daß, sobald der Lichtmengenänderungsteil 345 in die Aussparung 328 ein geführt ist, die Scheiben 357 a und 357 b zwei inwendig ange ordneten Wellenleitern 331 b und 331 c der abgezweigten opti schen Wellenleiter 331 a bis 331 d gegenüberliegen. Wenn der Lichtmengenänderungsteil 345 um seine Achse gedreht wird, wird die Lichtmenge, die sich durch die zwei optischen Wellenleiter 331 b und 331 c fortsetzt, mittels der Exzentri zität der Scheiben 357 a und 357 b variiert.

Des weiteren ist auf der oberen Seite der optischen Leiter platte 312 eine Kerbe 358 ausgebildet, um wiederum einen Teil des Wellenleiters 331 a der abgezweigten Wellenleiter 331 a bis 331 d zu unterbrechen. Ein Ausgabemodus-Einstell teil 344 ist in der Kerbe 358 verschiebbar eingefügt. Funk tionsanzeigeteile 343 a und 343 b sind derart angeordnet, daß sie den Endkanten der anzeigenden optischen Wellenleiter 329 und 329 b gegenüberliegen. Es sind Lichtprojektions linsenteile 341 und lichtaufnehmende Linsenteile 342 mit der gleichen Struktur wie in den vorangegangenen Ausfüh rungsformen auf der gedruckten Leiterplatte 311 vorgesehen. Des weiteren ist ein IC-Chip 321 vorgesehen, der lichtauf nehmende Elemente 317, 318, 319 a, 319 b und 320 enthält und der die gleiche Anordnung wie in den vorstehenden Ausfüh rungsformen aufweist, ausgenommen der zahlenmäßigen Anpas sung an die abgezweigten Wellenleiter. Dieser IC ist eben falls auf der gedruckten Leiterplatte 311 befestigt.

In der vorliegenden Ausführungsform bewirkt die Anwesen heit eines Objektes innerhalb des Fühlbereichs, daß ein Signalverarbeitungskreis das funktionsan zeigende, lichtemittierende Element 315 a erregt, um von dort eine Weiterleitung des Lichts zum Funktionsanzeige teil 343 a zu bewirken, welches dadurch als Anzeige für eine Erfassung dient, wohingegen die Erregung des licht emittierenden Elements 315 b aufgrund einer Annäherung eines Objektes an den Fühlerbereich bewirkt, daß der andere Funk tionsanzeigeteil 343 b als Anzeige für eine Annäherung dient. Durch Verschieben des Ausgabemodus-Einstellteils 344 in nerhalb der Kerbe 358 wird andererseits die Lichtmenge im ersten optischen Wellenleiter 331 a, in welchem das Licht von dem lichtemittierenden Element 315 c im wesentlichen die gleiche Wirkung hat wie das Licht des Funktionsanzeige elements 15 der in den Fig. 1 bis 10 dargestellten Ausfüh rungsform, variiert und die Spürfunktion kann dadurch ge wechselt werden. Mit einer Rotationsverschiebung des Licht mengenänderungsteils 345 in der Aussparung 228 kann die Lichtmenge, die von dem lichtemittierenden Element 315 c zu den zwei abgezweigten optischen Wellenleitern 331 b und 331 c geleitet wurde, variiert werden, und es kann die gleiche Einstellbarkeit wie bei dem optischen Wellenleiter des oben aufgeführten optischen Sensors 10, bezogen auf die Mehrzahl der Wellenleiter 331 b und 331 c, verwirklicht werden. Durch die optischen Wellenleiter 332 a und 332 b, die sowohl dem lichtemittierenden Element 314 als auch dem abgezweigten optischen Wellenleiter 331 d zugeordnet sind, ermöglichen es, jede Schwankung des durch das lichtemittierende Element 314 abgegebenen Lichtes auszugleichen, da ein Lichteingangs signal sowohl von dem lichtemittierenden Element 314 als auch von dem lichtemittierenden Element 315 c erhalten wird.

In der vorliegenden Ausführungsform kann die optische Ver bindung zwischen den jeweiligen lichtemittierenden Elemen ten 315 a bis 315 c und den abgezweigten optischen Wellen leitern 331 a bis 331 d mittels jeglicher der in den Fig. 19(a) bis 19(h) dargestellten verschiedenen Anordnungen erreicht werden. Dabei zeigt Fig. 19(a), daß das Licht vom licht emittierenden Element 315 vom Spiegelteil reflektiert wird, um auf die Endkante des Wellenleiters 331 aufzufallen. In Fig. 19(b) ist dargestellt, wie das Licht direkt auf den Wellenleiter 331 auffällt. Fig. 19(c) zeigt, daß das Licht direkt auf ein End-Spiegelteil des Wellenleiters 331 auf fällt, um sich durch diesen fortzusetzen. In den Fig. 19(d) und 19(e) ist dargestellt, wie das Licht direkt auf ein Endprismateil an der Endkante des Wellenleiters 331 auf fällt, um sich durch diesen fortzusetzen. In den Fig. 19(f), 19(g) und 19(h) ist dargestellt, wie das Licht auf Sammel linsen auffällt, die an den Endkanten des jeweiligen Wellen leiters 331 vorhanden sind.

In Fig. 19(i) ist eine weitere optimale Ausführungsform dargestellt, in welcher mehrere abzweigende optische Wellenleiter teilweise entfallen sind, in welcher des weiteren Einstelleinrichtungen für die Lichtmenge, die durch die Wellenleiter geleitet wird, ebenfalls in dem durch das Aussparen entstandenen Raum angeordnet sind. Eine optische Leiterplatte 312′ dieser Ausführungsform ist derart ausge bildet, daß sie vier abzweigende optische Wellenleiter 331 a′ bis 331 d′ aufweist zur aufgeteilten Weiterleitung dadurch, daß von einem lichtemittierenden Element 315 c′ projizierten Lichtes und ein weiterer optischer Wellen leiter 332 a′ vorhanden ist, einer Lichteingabevon einem lichtemittierenden Element 314′ zur Lichtprojizierung und um diese Lichteingabe als Referenzlicht an einen 331 d′ der abgezweigten optischen Wellenleiter anzulegen. In die ser optischen Leiterplatte 312′ isteine Aussparung 328′ vorgesehen, welche zwei 331 b′ und 331 c′ der abzweigenden Wellenleiter unterbricht, wobei sich diese beiden zwischen den beiden anderen der vier Wellenleiter befinden. An den jeweils den Lichtelementen 314′ und 315 c′ gegenüberliegen den Eckteilen der optischen Leiterplatte 312′ sind Sammel linsen 356 a′ und 356 b′ in Form von Ausbuchtungen vorgesehen. Des weiteren sind an Positionen auf einer Seitenkante der optischen Leiterplatte 312′, an denen Endkanten der abzwei genden optischen Wellenleiter 331 a′ und 331 b′ angeordnet sind und wo die lichtaufnehmenden Elemente 317′, 318′, 319 a′, 319 b′ und 320′ eines IC-Chips 321′ optisch miteinander ver bunden sind, Kollimatorlinsen 355 a′ bis 355 d′ in Form von Ausbuchtungen vorgesehen. Es ist zu bemerken, daß, obwohl in der Zeichnung nicht speziell dargestellt, derartige funktionsanzeigende Wellenleiter, Lichtprojektions- und lichtaufnehmende Linsenteile in ähnlicher Weise wie in den oben aufgeführten Ausführungsformen vorgesehen werden kön nen.

Zwischen den Kollimatorlinsen 355 a′ bis 355 d′ der optischen Leiterplatte 312′ und den lichtaufnehmenden Elementen 318′ bis 320′ des IC-Chips 321′ ist eine wie in den Fig. 19(j) und 19(k) dargestellte Lichtmengen-Dämpfungseinrichtung 350′ angeordnet. Diese Dämpfungseinrichtung 350′ enthält eine Dämpfungsplatte 351′, die vier dämpfende Teile 351 a′ bis 351 d′ aufweist, die zu den Kollimatorlinsen 355 a′ bis 355 d′ passen, und einen lichtabschirmenden Knopf 353′, der in einem nicht gezeigten Gehäuse gelagert ist, durch Drehung verschiebbar ist und einen Schlitz 352′ aufweist, der auf grund der Knopfverschiebung mit einem oder mehreren Dämp fungsteilen 351 a′ bis 351 d′ in ein Überlappungsverhältnis oder daraus herausgebracht werden kann. Im vorliegenden Fall kann der Schlitz 352′ des Knopfes 353′ auch durch ein derartiges Durchführungsloch 352′′, wie in dem lichtabschir menden Knopf 353′′ der Fig. 19(l) dargestellt ist, ersetzt werden.

In dem optischen Sensor dieser Ausführungsform können so wohl im wesentlichen die gleiche Lichtprojizierung und Lichtaufnahme in bezug auf den Fühlbereich mittels der Lichtprojektionseinrichtung, die das lichtemittierende Element 314′ enthält, ausgebildet werden, als auch mit den Lichtaufnahmeeinrichtungen der vorangegangenen Ausführungs formen. Während ein projiziertes Licht von dem lichtemittie renden Element 315 c′ mittels eines zweckmäßigen Spiegelteils als Eingabe-Licht den abzweigenden optischen Wellenleitern 331 a′ bis 331 d′ zugeführt wird, wird ein Ausgabe-Licht von den Kollimatorlinsen 355 a′ bis 355 d′ durch die Lichtmengen- Dämpfungseinrichtung 350′ zu einem der Optimierung dienen den Spiegelteil geleitet, dadurch gespiegelt und auf die lichtaufnehmenden Elemente 318′ bis 320′ aufgeteilt, und es kann die gleiche Wirkungsweise wie in den vorangegange nen Ausführungsformen verwirklicht werden. Im vorliegenden Fall ist ein Lichtmengenänderungsteil verschiebbar in der Aussparung 328′ angeordnet, um das durch die zwei abge zweigten optischen Wellenleiter 331 b′ und 331 c′ durchge leitete Licht zu modulieren. Als Lichtmengenänderungsteil kann einer der unter Bezugnahme auf die Fig. 21 oder 26 später beschriebenen Teile Verwendung finden. Gemäß der Anordnung in Fig. 16 können sowohl die optische Leiter platte als auch die elektronischen Bauteile auf derselben die Leiterbahnen aufweisenden Seite des gedruckten Schalt kreises befestigt sein, und das sowohl in den in den Fig. 17 bis 19 gezeigten Ausführungsformen als auch in der vor liegenden Ausführungsform. Die gemeinsame Montage auf derselben Seite ist besonders vorteilhaft und kann eben falls in einer weiteren Ausführungsform, auf die im folgen den unter Bezugnahme auf die Fig. 20 Bezug genommen wird, angewendet werden.

Fig. 20 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform des optischen Sensors, in der die optische Verknüpfung zwi schen den abgezweigten optischen Wellenleitern 431 a bis 431 e und den entsprechenden Wellenleitern 431 a′ bis 431 d′ mittels eines Prismas 460 dargestellt ist. Das von den an den Eckkanten der Wellenleiter 431 a bis 431 d befindlichen Kollimatorlinsen 455 a bis 455 d projizierte Licht wird in nerhalb des Prismas 460 total reflektiert, und auf die an den Eckkanten der entsprechenden abgezweigten Wellen leiter 431 a′ bis 431 d′ befindlichen Sammellinsen 456 a bis 456 d zugeführt. In diesem Fall kann die Empfindlichkeits einstellung durch Einfügung einer solch perforierten dreh baren Scheibe, wie sie in Fig. 8 dargestellt ist, zwischen den jeweiligen Kollimatorlinsen 455 a bis 455 d und dem Prisma 460 verwirklicht werden. Die übrige Anordnung und Wirkungsweise dieser Ausführungsform ist die gleiche wie bei den vorangegangenen Ausführungsformen.

In den Fig. 21 bis 24 ist eine weitere Lichtmengenänderungs anordnung, die in den erfindungsgemäßen optischen Sensor eingebaut werden kann, dargestellt. In dieser Anordnung ent hält ein Lichtmengenänderungsteil 545 zwei Exzenternocken 557 a und 557 b, die auf einer um die Achsrichtung drehbaren Welle befestigt sind, in Axialrichtung voneinander getrennt sind und einen Phasenunterschied entsprechend einem Winkel von 90° aufweisen. Die Eszenternocken 557 a und 557 b sind derart angeordnet, daß sie einer Aussparung 528 gegenüberliegen, um teilweise zwei abgezweigte optische Wellenleiter 531 und 531 c einer optischen Leiter platte 512 zu unterbrechen, während eine gegabelte und elastische lichtabschirmende Platte 553, die an zwei Enden jeweils eine abgewinkelte Fahne 554 a und 554 b aufweist, zwischen dem Lichtmengenänderungsteil 545 und der optischen Leiterplatte 512 angeordnet ist, so daß die gegabelten Enden der lichtabschirmenden Platte 553 mittels der Exzen ternocken 557 a und 557 b dazu gezwungen werden, nacheinander jede der beiden abgewinkelten Fahnen 554 a und 554 b in die Aussparung 528 einzutauchen, damit diese dort als Unterbrecherteil entweder des Wellenleiters 531 b oder des Wellenleiters 531 c angeordnet sind. Ansprechend auf die Verdrehung des Lichtmengenänderungsteils 554 werden die Fahnen 554 a und 554 b durch die Exzenternocken 557 a und 557 b dazu gebracht, in die Aussparung 528 einzutauchen oder herauszugehen. Ansprechend auf den Eintauchgrad kann die Menge des sich in den Wellenleitern 531 b und 531 c fortsetzenden Lichtes variiert werden. Dies wird anhand der Kurven in Fig. 25 dargestellt, in welcher die Lichtmenge D der Wellenleiter 531 b und 531 c auf der Ordinate und der Drehwinkel des Licht mengenänderungsteils 545 auf der Abszisse aufgetragen ist.

In den Fig. 26 bis 29 ist eine weitere Lichtmengenänderungs anordnung dargestellt. In dieser Ausführungsform enthält ein Lichtmengenänderungsteil 645 ebenfalls zwei Exzenter nocken 657 a und 657 b, die an einer axial drehbaren Welle befestigt sind, in axialer Richtung voneinander getrennt sind und winkelversetzt sind. Des weiteren ist in einer optischen Leiterplatte 612 eine Aussparung 628 vorgesehen, um teilweise zwei optische Wellenleiter 631 b und 631 c, die in der Leiterplatte 612 ausgebildet sind, zu unterbrechen. Weiterhin ist eine gegabelte Federplatte 653 auf der Leiterplatte 612 befestigt, um ihre zwei gegabelten freien Enden zwischen der Aussparung 628 und den Exzenter nocken 657 a und 657 b anordnen zu können. Dabei sind die Exzenternocken 657 a und 657 b derart angeordnet, daß sie der Aussparung 628 gegenüberliegen. Zwei lichtabschirmende Teile 654 a und 654 b sind jeweils an den freien Enden der Federplatte 653 gehaltert, um von den Exzenternocken 657 a und 657 b dazu gebracht zu werden, in die Aussparung 628 einzutauchen und herauszukommen. In den lichtabschirmenden Teilen 654 a und 654 b sind an geeigneten Stellen Durchfüh rungslöcher 655 a und 655 b vorgesehen, so daß sich die Durch führungslöcher 655 a und 655 b mit der Verschiebung der licht abschirmenden Teile 654 a und 654 b hin- und herbewegen wer den. Dabei wird die Lichtfortpflanzung durch die Wellen leiter 631 b und 631 c von anderen Bereichen der lichtabschir menden Teile 654 a und 654 b als den Durchführungslöchern 655 a und 655 b abgeschirmt, um die fortzusetzende Lichtmenge zweckmäßig zu variieren. Wenn diese lichtabschirmenden Teile 654 a und 654 b derart angeordnet sind, daß sie verschiebbar entlang, aber eng anliegend an den Umfangswandungen der Aussparung 628 sind, kann das Licht nur durch die Durch führungslöcher 655 a und 655 b gelangen, um sich durch die Wellenleiter weiter fortzusetzen. Wie in Fig. 28 gezeigt, kann verhindert werden, daß der optische Sensor durch jegliches Streulicht LL von anderen Teilen der in Fig. 29 gezeigten Vorrichtung beeinflußt wird.

Gemäß eines weiteren Kennzeichens der vorliegenden Erfin dung wird in der Lichtaufnahmeeinrichtung eine Lichtauf nahmelinse verwendet, die eine Anamorphotlinse enthält, die einen gebündelten Lichtstrahl verlängert, der an einem Positionsabtastelement angelegt worden ist zum Aufspüren der Position eines Elements in einem Fühlerbereich als Reaktion auf ein von diesem Objekt reflektiertes Licht. Dabei ge schieht die Verlängerung in eine Richtung, die in bezug auf die Bewegungsrichtung des gebündelten Lichtstrahls senk recht steht. Wie in den Fig. 30 und 31 dargestellt, ist eine Lichtaufnahmeeinrichtung 702 vorgesehen, die zweck dienlich von einer Lichtprojektionseinrichtung 700 beabstan det ist und eine lichtaufnehmende Anamorphotlinse 742 ent hält, wohingegen eine Positionsabtasteinrichtung 721 hinter der Anamorphotlinse 742 angeordnet ist. Die Positionsabtast einrichtung 721 enthält zwei Fotodioden 721 a und 721 b, de ren Berührungslinie AL derart angeordnet ist, daß sie diago nal verläuft in bezug auf eine Gerade, die sich in Bewegungs richtung (durch den Pfeil M dargestellt) des gebündelten Lichtpunkts S, der die lichtaufnehmende Anamorphotlinse 742 durchdrungen hat, erstreckt.

In dieser Vorrichtung wird das Licht von der Lichtprojek tionseinrichtung 700 projiziert. Ein von den Objekten OJ 1, OJ 2 oder OJ 3, die sich in dem Fühlbereich in einer Entfer nung R ₁, R ₂ oder R ₃ von der Lichtprojektionseinrichtung 700 befinden, reflektiertes Licht wird, sobald es die licht aufnehmende Anamorphotlinse 742 durchdringt, gebündelt und bildet auf der Positionsabtasteinrichtung 721 einen gebün delten Lichtpunkt S 1, S 2 oder S 3. Auf dieser Positions abtasteinrichtung 721 nimmt jeder gebündelte Lichtpunkt eine Position entsprechend der Entfernung des Objektes an, wie in Fig. 30 zu sehen ist. Die Positionsabtastein richtung 721 liefert einen Ausgangsstrom, in dem das Ver hältnis I _A/I _B der Ausgänge beider Fotodioden 721 a und 721 b in Abhängigkeit von der Stellung des gebündelten Lichtpunk tes variiert. Daher kann die Entfernung eines Objektes auf der Grundlage des Verhältnisses I _A/I _B des Ausgangsstroms erhalten werden. Im vorliegenden Fall sind die auf die Ent fernung zu dem Objekt ansprechenden gebündelten Lichtpunkte S 1 bis S 3 jeweils in einer Richtung, die senkrecht auf der Bewegungsrichtung M des Lichtpunktes steht, derart gestreckt, daß sie geradlinig sind, wie in Fig. 31 zu sehen ist. Da durch wird die Verteilung der Beleuchtungsstärke der gerad linig verlaufenden gebündelten Lichtpunkte auf der Projek tionsabtasteinrichtung 721 immer im wesentlichen konstant gehalten, selbst dann, wenn sich das Objekt OJ quer zum Fühlbereich in eine Richtung bewegt, die senkrecht zur Zeichenebene von Fig. 30 verläuft, oder, besonders wenn das Objekt sich in einer Position befindet, die senkrecht in bezug auf die Zeichenebene von der optischen Achse des Lichts der Lichtprojektionseinrichtung 700 abweicht, was sowohl in den Fig. 32(a) bis 32(c) als auch in den Fig. 33(a) bis 33(c) zu sehen ist. Mit anderen Worten, das Abtasten eines Objekts, das die optische Achse in senkrechter Richtung in bezug auf die Zeichenebene durchquert, führt zu einer solchen Änderung der Beleuchtungsstärke LU, wie in den Kurven der Fig. 33 gezeigt, aber zu einer solch konstanten Beleuchtungsvertei lung, daß das Verhältnis I _A/I _B der Positionsabtast-Signale I _A und I _B, die von den Fotodioden 721 a und 721 b erzeugt werden, sich nicht ändern wird und genaue Positions- und Entfernungs-Signale immer erhalten werden können.

Es ist ebenfalls von Vorteil, Positionsabtastein richtungen 821, 821 a und 821 b nach Fig. 34 bis 36 zu verwen den, die drei oder mehr zusammengefügte Fotodioden enthal ten. Wenn z.B. die Positionsabtasteinrichtung 821 drei Foto dioden (s. Fig. 34) enthält und der gebündelte Lichtpunkt S näher an einer Schmalseite der Positionsabtasteinrichtung 821 angelegt wird (s. Fig. 37), wird die Beleuchtungsver teilung LU der geradlinig verlaufenden gebündelten Licht punkte durch die Anamorphotlinse über die gesamte Positions abtasteinrichtung 821 im wesentlichen konstant gehalten, kann aber nicht vollständig konstant gehalten werden. Voraus gesetzt das Objekt OJ im Fühlbereich durchquert die opti sche Achse in bezug auf die Zeichnungsebene in senkrechter Richtung, wird die Beleuchtungsstärke LU, wie in den Fig. 38(a) bis 38(c) dargestellt, verlaufen. Besonders der in Fig. 38(a) dargestellte Zustand zeigt, daß die Ausgabe der links außen befindlichen Fotodiode derart ansteigt, daß sie so hoch ist, daß es nicht mehr möglich ist, eine genaue I _A/I _B-Information zu erhalten. In diesem Fall, wie in den Fig. 34 bis 36 gezeigt, in denen spitzwinklige, dreieck förmige Fotodioden in Längsrichtung der Positionsabtastein richtungen 821, 821 a und 821 b ineinandergeschachtelt sind, d.h. in Bewegungsrichtung M des gebündelten Lichtpunktes, sind die Fotodioden in jeder Einrichtung derart angeordnet, daß ein Ausgabesignal I _A von einer Gruppe von Fotodioden er halten wird, einschließlich von denjenigen, die an beiden Breitseiten angeordnet sind, während das andere Ausgangs signal I _B von einer anderen Fotodiode oder einer Gruppe von Fotodioden, die nur innerhalb angeordnet sind, erhalten wird. Es ist möglich, daß das Entfernungs-Signal I _A/I _B eines Objektes, das sich innerhalb des Fühlbereichs in eine Richtung quer zur optischen Achse bewegt, größer wird, als der genaue Wert der tatsächlichen Entfernung R, d.h. das durch die Positionsabtasteinrichtung 821 ausgegebene Signal wird von einer Signalverarbeitungseinrichtung dahingehend erkannt, daß es einer größeren Entfernung als der tatsächlichen Ent fernung entspricht. Weiterhin ist es ermöglicht, ein Auf treten irgendeiner fehlerhaften Funktion zuverlässig zu verhindern, die aufgrund einer ungleichen Signalerzeugung (s. Fig. 38(a)) auftreten kann, und zwar in bezug auf ein Objekt, das nun beginnt, sich quer zum Fühlbereich zu bewe gen, aber nicht in Richtung hin zur Lichtaufnahmeeinrich tung. Weiterhin ist es möglich, zur Positionsermittlung eine Einrichtung zu verwenden, die in der US-PS 46 33 077 (oder der DE-PS 34 07 210) offenbart worden ist.

In Fig. 39 ist ein weiterer optischer Sensor dargestellt, in welchem eine Lichtaufnahmeeinrichtung 902 eine licht aufnehmende Anamorphotlinse 942 enthält, eine Positions abtasteinrichtung 921 und ein Prisma 960 aufweist, das zwi schen der Anamorphotlinse 942 und der Positionsabtastein richtung 921 angeordnet ist und entlang der Positionsabtast einrichtung 921 verschiebbar ist zur Einstellung der fest gesetzten Fühlbereichstrecke. Durch diese Anordnung kann die Position des gebündelten Lichtpunktes auf der Positions abtasteinrichtung 921 variiert werden und es kann, in Kom bination mit einer Positionsabtasteinrichtung der oben be schriebenen Art, eine ähnliche fehlerhafte Funktionsweise wirkungsvoll verhindert werden. Weiterhin ist es mit dieser Anordnung möglich, die benötigte Einrichtung zur Einstel lung des Fühlbereichs erheblich zu vereinfachen, Verbesse rungen bezüglich der Einfachheit des Zusammenbauens und in der Massenproduktion zu erzielen und die Zuverlässigkeit durch Verringerung der Möglichkeit fehlerhafter Funktions weisen zu erhöhen.

Claims

1. Optischer Sensor, in dem Licht von Lichtprojektions mitteln durch Sensorfunktions-Einstellmittel in einen Er fassungsbereich projiziert wird, das an einem in diesem Erfassungsbereich anwesenden Objekt reflektierte Licht von lichtaufnehmenden Mitteln aufgenommen wird und Signal verarbeitungsmittel Ausgangssignale der Lichtaufnahmemittel verarbeitet, um die Anwesenheit eines Objektes zu erkennen und um ein Objekterfassungssignal abzugeben, dadurch ge kennzeichnet, daß die Lichtprojektions-, Lichtaufnahme-, Sensorfunktions-Einstellungs- und Signalverarbeitungs mittel durch eine optische Leiterplatte optisch miteinan der gekoppelt sind.

2. Optischer Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß er des weiteren eine gedruckte Leiterplatte ent hält, wobei diese Lichtprojektions-, Lichtaufnahme-, Sensorfunktions-Einstellungs- und Signalverarbeitungsmittel und diese optische Leiterplatte auf der Oberfläche einer Seite dieser gedruckten Leiterplatte angeordnet sind.

3. Optischer Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß er des weiteren eine gedruckte Leiterplatte ent hält und daß die Lichtprojektionsmittel ein lichtemittieren des Element und ein Lichtprojektions-Linsenteil enthalten, wobei sowohl diese lichtemittierenden und lichtaufnehmenden Elemente als auch diese Sensorfunktions-Einstellmittel auf der Oberfläche einer Seite dieser gedruckten Leiterplatte angeordnet sind, während sowohl die Lichtprojektions- und lichtaufnehmenden Linsenteile als auch die optische Leiter platte auf der Oberfläche der anderen Seite dieser gedruck ten Leiterplatte angeordnet sind.

4. Optischer Sensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, daß die gedruckte Leiterplatte mit Durchführungslö chern zur optischen Kopplung der jeweiligen Elemente und Mittel beider Seiten dieser gedruckten Leiterplatte verse hen ist.

5. Optischer Sensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, daß die gedruckte Leiterplatte aus einem transparen ten Material besteht.

6. Optischer Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtprojektionsmittel ein lichtemittierendes Mit tel enthalten, die optische Leiterplatte abgezweigte opti sche Wellenleiter zur Weiterleitung des Lichts des licht emittierenden Elements enthält, einen optischen Wellen leiter zur Anzeige der Sensorfunktion enthält, einen opti schen Wellenleiter zur Schaffung eines Referenzpegels des Lichts enthält und Mittel diesen abgezweigten optischen Wellenleitern zugeordnet sind zur Änderung der Lichtmenge, die durch einen Teil der abgezweigten optischen Wellenleiter sich fortsetzt.

7. Optischer Sensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich net, daß diese optische Leiterplatte des weiteren Spiegel teile enthält, die Licht auf die optischen Wellenleiter reflektieren.

8. Optischer Sensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich net, daß diese optische Leiterplatte des weiteren mit Licht projektionslinsen versehen ist, die einen Teil dieser Licht projektionsmittel bilden, und mit Lichtaufnahmelinsen ver sehen ist, die einen Teil der Lichtaufnahmemittel bilden, wobei diese Linsen jeweils einstückig mit der Leiterplatte ausgebildet sind.

9. Optischer Sensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich net, daß diese optische Leiterplatte des weiteren mit ei nem Modusänderungsmittel versehen ist, das einem anderen Teil dieser abgezweigten optischen Wellenleiter zugeordnet ist, und mit einem Anzeigemittel versehen ist, das an einer Endkante dieses funktionsanzeigenden Wellenleiters angeordnet ist.

10. Optischer Sensor, gekennzeichnet durch Mittel, um Licht in einen Fühlbereich zu projizieren, Mittel zur Auf nahme eines von einem in diesem Fühlbereich anwesenden Objekt reflektierten Lichts, Mittel, die geeignet sind, diese Lichtprojektionsmittel mit Energie zu versorgen zur Einstellung der Sensorfunktion, und einem Signalverarbei tungsmittel zur Verarbeitung der Ausgabe-Signale dieses Lichtaufnahmemittels, um die Anwesenheit dieses Objektes zu diskriminieren und um ein Objektfühl-Signal zu schaffen, wobei dieses Lichtprojektionsmittel eine lichtaufnehmende Anamorphotlinse enthält.

11. Optischer Sensor nach Anspruch 10, dadurch gekenn zeichnet, daß dieses Lichtaufnahmemittel des weiteren ein Positionsabtastmittel enthält, das angeordnet ist, einen gebündelten Lichtfleck dieser lichtaufnehmenden Anamorphotlinse aufzunehmen, und zwei Positions-Signale I _A und I _B abgibt, wobei dieses Positionsabtastmittel mindestens drei Fotodioden enthält, von denen mindestens zwei an den beiden Außenseiten der anderen, innenseitig liegenden angeordnet sind, wobei des weiteren das Signal I _A von den beiden außen angeordneten Fotodioden erhalten wird und das Signal I _B von der innen angeordneten Foto diode geliefert wird.

12. Optischer Sensor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich net, daß dieses Positionsabtastmittel des weiteren ein Prisma enthält, das an dem Positionsabtastmittel ver schiebbar angeordnet ist, um die Position dieses gebündel ten Lichtpunktes zu modifizieren und um eine vorgegebene Objekterfassungsentfernung einzustellen.