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.