DE102023110469A1

DE102023110469A1 - Optoelektronischer Sensor

Info

Publication number: DE102023110469A1
Application number: DE102023110469.1A
Authority: DE
Inventors: Roland ALBRECHT; Johannes Eble; Georg Günter
Original assignee: Sick AG
Current assignee: Sick AG
Priority date: 2023-04-25
Filing date: 2023-04-25
Publication date: 2024-10-31

Abstract

Die Erfindung betrifft einen optoelektronischen Sensor zum Erfassen von in einem Überwachungsbereich anwesenden Objekten, mit zumindest einer Sendeanordnung zum Aussenden von Sendelichtsignalen, welche zum Erzeugen eines jeweiligen Sendelichtflecks auf einem im Überwachungsbereich anwesenden, zu erfassenden Objekt eingerichtet ist, und mit zumindest einer eine Empfangsachse aufweisenden Empfangsanordnung, welche eine Empfangsoptik zum Formen von Empfangslichtsignalen, die von einem zu erfassenden Objekt durch Remission auftreffender Sendelichtsignale erzeugt werden, und einen Lichtempfänger zum Empfangen der geformten Empfangslichtsignale umfasst, wobei eine jeweilige Empfangsanordnung mit einer zugeordneten Sendeanordnung eine jeweilige Biaxialanordnung bildet, bei welcher die Sendeanordnung und die Empfangsanordnung entlang einer Versatzrichtung seitlich versetzt zueinander angeordnet sind, wobei jede Sendeanordnung derart ausgestaltet ist, dass der von ihr erzeugte Sendelichtfleck eine in Richtung der genannten Versatzrichtung verlaufende Längserstreckung aufweist, über welche der Sendelichtfleck einen Intensitätsgradienten aufweist, wobei jede zugeordnete Empfangsanordnung einen Erfassungsbereich aufweist, welcher zumindest in Richtung der genannten Längserstreckung derart begrenzt ist, dass in Abhängigkeit von einer Distanz eines zu erfassenden Objekts von dem Sensor bezogen auf die Längserstreckung unterschiedliche Teilabschnitte des Sendelichtflecks erfasst werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen optoelektronischen Sensor zum Erfassen von in einem Überwachungsbereich anwesenden Objekten mit zumindest einer Sendeanordnung zum Aussenden von Sendelichtsignalen, welche zum Erzeugen eines jeweiligen Sendelichtflecks auf einem im Überwachungsbereich anwesenden, zu erfassenden Objekt eingerichtet ist, und mit zumindest einer eine Empfangsachse aufweisenden Empfangsanordnung, welche eine Empfangsoptik zum Formen von Empfangslichtsignalen, die von einem zu erfassenden Objekt durch Remission auftreffender Sendelichtsignale erzeugt werden, und einen Lichtempfänger zum Empfangen der geformten Empfangslichtsignale umfasst. Eine jeweilige Empfangsanordnung bildet mit einer zugeordneten Sendeanordnung eine jeweilige Biaxialanordnung, bei welcher die Sendeanordnung und die Empfangsanordnung entlang einer Versatzrichtung seitlich versetzt zueinander angeordnet sind.
Bei einem derartigen optoelektronischen Sensor sind die Sendeanordnungen und die Empfangsanordnungen auf der gleichen Seite des Überwachungsbereichs angeordnet. Falls ein Objekt in diesem Überwachungsbereich anwesend ist, trifft das Sendelicht auf dieses Objekt und erzeugt auf dessen Oberfläche einen Sendelichtfleck. Das Sendelicht wird von der Objektoberfläche remittiert, d.h. diffus oder spiegelnd reflektiert. Die so erzeugten Empfangslichtsignale werden von der Empfangsoptik geformt, insbesondere zumindest teilweise auf den Lichtempfänger gebündelt. Die auf den Lichtempfänger auftreffenden Empfangslichtsignale werden in entsprechende elektrische Signale umgewandelt und können von einer Auswerteeinheit ausgewertet werden.
Ein gattungsgemäßer optoelektronischer Sensor mit einer Empfangsanordnung und einer Sendeanordnung wird auch als Lichttaster bezeichnet. Weist der optoelektronische Sensor mehrere Empfangsanordnungen und/oder Sendeanordnungen auf, wird dieser auch als tastendes Lichtgitter bezeichnet.
Bei gattungsgemäßen optoelektronischen Sendern wird deren Leistungsfähigkeit von verschiedenen Faktoren bestimmt, wobei unter der Leistungsfähigkeit sowohl die Empfindlichkeit des Sensors als auch die Störanfälligkeit gegenüber falsch-positiven oder falsch-negativen Erfassungen verstanden wird. Durch die Geometrie einer jeweiligen Empfangsanordnung, d.h. insbesondere durch die Abmessungen und Abstände des Lichtempfängers und der Empfangsoptik sowie der Brennweite der Empfangsoptik, wird ein jeweiliger Erfassungsbereich der Empfangsanordnung definiert, welcher auch als Sichtfeld oder FoV (von englisch „Field of View“) bezeichnet werden kann. Bei biaxial angeordneten Sende- und Empfangsanordnungen fallen die Empfangsachse und eine Sendeachse, welche eine Symmetrieachse der Sendeanordnung ist und durch deren Geometrie bestimmt ist, nicht zusammen, sondern verlaufen parallel beabstandet oder schneiden sich in einem bestimmten Winkel. Durch eine ausreichende Größe des Erfassungsbereichs wird sichergestellt, dass die remittierte Lichtenergie maximal ausgenutzt werden kann.
Um auch bei unterschiedlichen Objektabständen eine zuverlässige Detektion von Objekten zu gewährleisten und um Triangulationseffekte, die sich aus der biaxialen Anordnung von Sende- und Empfangsanordnung ergeben, zu kompensieren, muss eine Empfangsfläche, d.h. eine durch den Erfassungsbereich und den Objektabstand definierte (virtuelle) Fläche, die gerade noch vollständig auf den Lichtempfänger abgebildet wird, signifikant größer sein als der Sendelichtfleck. Derartige Triangulationseffekte führen dazu, dass der Sendelichtfleck in Abhängigkeit von dem Abstand des Objekts von dem optoelektronischen Sensor auf verschiedene Orte auf dem Lichtempfänger abgebildet wird. Dies kann bei sehr großen oder sehr kleinen Objektabständen dazu führen, dass der Sendelichtfleck nicht oder zumindest nicht mehr vollständig auf den Lichtempfänger abgebildet wird. Hierdurch wird die Tiefe des Überwachungsbereichs in unerwünschter Weise beschränkt.
Diese Notwendigkeit, den Erfassungsbereich so groß zu dimensionieren, dass auch bei unterschiedlichen Objektabständen stets eine weitgehend vollständige Erfassung des Sendelichtflecks möglich ist, führt bei bekannten Anordnungen dazu, dass eine für einen jeweiligen Abstand definierte Empfangsfläche im Verhältnis zur Größe des Sendelichtflecks in diesem Abstand vergleichsweise groß sein muss. Hierdurch reduziert sich jedoch das Signal-zu-Rausch-Verhältnis der erfassten Empfangssignale. Zudem steigt dadurch die Wahrscheinlichkeit, dass Störlicht, also Licht, das nicht von der Sendeanordnung stammt, oder Sendelichtsignale, welche in unerwünschter Weise von anderen Oberflächen als dem zu erfassenden Objekt remittiert wurden, die Empfangssignale verfälschen. Andererseits kann bei einer koaxialen Anordnung von Sende- und Empfangsanordnung, bei denen die Empfangsachse und die Sendeachse zumindest abschnittsweise zusammenfallen, zwar ein verhältnismäßig kleinerer Erfassungsbereich verwendet werden. Allerdings besteht bei solchen Anordnungen der Nachteil, dass interne Störlichtsignale, welche ein direktes internes Übersprechen von der Sendeanordnung auf die Empfangsanordnung verursachen, nur mit einem erheblichen Aufwand unterdrückt werden können.
Biaxialanordnungen weisen einen Mindest-Objektabstand auf, ab dem erst eine Objekterfassung möglich ist. Dieser kann durch den Abstand definiert werden, ab welchem der Sendelichtfleck vollständig innerhalb des Erfassungsbereichs der Empfangsanordnung liegt oder zumindest ein Teilbereich des Sendelichtflecks innerhalb des Erfassungsbereichs liegt, dessen Größe derart bemessen ist, dass die Stärke der Empfangslichtsignale oder die daraus erzeugten elektrischen Signale über einem vorgegebenen Schwellenwert liegen. Je kleiner der Mindest-Objektabstand sein soll, desto größer muss der Erfassungsbereich sein, wodurch jedoch in nachteilhafter Weise auch die Menge an erfasstem Fremd- oder Störlicht vergrößert wird.
EP 3 168 641 A1 offenbart einen optoelektronischen Sensor, bei welchem der Erfassungsbereich bzw. das FoV durch Aktivieren einer Untermenge von Empfangselementen des Lichtempfängers begrenzt wird.
EP 3 654 086 A1 offenbart ein abstandsmessendes Lichtgitter, bei dem das FoV durch eine jeweilige Blende begrenzt wird, welche sich im Fokus der zugeordneten Empfangslinse befindet.
EP 3 279 685 A1 offenbart ein abstandsmessendes Lichtgitter, bei welchem ein lang gestreckter rechteckiger Lichtfleck mit einer Freiformlinse erzeugt wird.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen optoelektronischen Sensor der eingangs genannten Art anzugeben, welcher eine verbesserte Leistungsfähigkeit aufweist.
Die Lösung erfolgt durch einen optoelektronischen Sensor mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Ein erfindungsgemäßer optoelektronischer Sensor zum Erfassen von in einem Überwachungsbereich anwesenden Objekten umfasst zumindest eine Sendeanordnung zum Aussenden von Sendelichtsignalen, welche zum Erzeugen eines jeweiligen Sendelichtflecks auf einem im Überwachungsbereich anwesenden, zu erfassenden Objekt eingerichtet ist, und zumindest eine eine Empfangsachse aufweisende Empfangsanordnung, welche eine Empfangsoptik zum Formen von Empfangslichtsignalen, die von einem zu erfassenden Objekt durch Remission auftreffender Sendelichtsignale erzeugt werden, und einen Lichtempfänger zum Empfangen der geformten Empfangslichtsignale umfasst. Eine jeweilige Empfangsanordnung bildet mit einer zugeordneten Sendeanordnung eine jeweilige Biaxialanordnung, bei welcher die Sendeanordnung und die Empfangsanordnung entlang einer Versatzrichtung seitlich versetzt zueinander angeordnet sind. Jede Sendeanordnung ist derart ausgestaltet, dass der von ihr erzeugte Sendelichtfleck eine in Richtung der genannten Versatzrichtung verlaufende Längserstreckung aufweist, über welche der Sendelichtfleck einen Intensitätsgradienten aufweist. Jede zugeordnete Empfangsanordnung weist einen Erfassungsbereich auf, welcher zumindest in Richtung der genannten Längserstreckung derart begrenzt ist, dass in Abhängigkeit von einer nachfolgend auch als Objektdistanz bezeichneten Distanz eines zu erfassenden Objekts von dem Sensor bezogen auf die Längserstreckung unterschiedliche Teilabschnitte des Sendelichtflecks erfasst werden.
Unter dem genannten Erfassungsbereich wird insbesondere ein Raumwinkelbereich verstanden, aus welchem Empfangslichtsignale von dem Lichtempfänger erfasst werden können.
Unter einer Biaxialanordnung wird insbesondere auch eine solche Anordnung verstanden, bei welcher eine Sendeanordnung die zugeordnete Empfangsanordnung konzentrisch umgibt oder eine Empfangsanordnung die zugeordnete Sendeanordnung konzentrisch umgibt. Der genannte seitliche Versatz entlang einer Versatzrichtung entspricht dann einem radialen Versatz. Beispielsweise kann der Lichtempfänger bzw. eine Lichtquelle der Sendeanordnung ringförmig ausgestaltet sein oder mehrere auf einer Kreisbahn angeordnete Einzellichtempfänger bzw. Einzellichtquellen umfassen. Die zugeordneten Empfangs- bzw. Sendeoptiken können dementsprechend als torusförmige Optiken oder als eine ringförmige Anordnung von (sphärischen) Einzeloptiken ausgestaltet sein.
Die Sendeanordnung umfasst bevorzugt eine Lichtquelle und eine der Lichtquelle zugeordnete Sendeoptik, wobei das Aussenden der Sendelichtsignale entlang einer Sendeachse erfolgt. Der optoelektronische Sensor kann als Lichttaster mit einer Sendeanordnung und einer dieser zugeordneten Empfangsanordnung ausgestaltet sein. Prinzipiell kann der optoelektronische Sensor jedoch auch als ein tastendes Lichtgitter mit mehreren Sendeanordnungen und mehreren Empfangsanordnungen ausgestaltet sein, wobei bevorzugt die Anzahl an Sendeanordnungen und Empfangsanordnungen gleich ist und die Sendeanordnungen und Empfangsanordnungen paarweise einander zugeordnet sind. Grundsätzlich können sich die Anzahlen an Sendeanordnungen und Empfangsanordnungen auch voneinander unterscheiden, was nachfolgend noch näher erläutert wird. Wie bereits eingangs erwähnt wurde, sind die Sendeanordnung und die Empfangsanordnung auf der gleichen Seite des Überwachungsbereichs angeordnet, wodurch sich der erfindungsgemäße optoelektronische Sensor von einer Lichtschranke unterscheidet.
Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann der Intensitätsgradient einen kontinuierlichen oder auch einen zumindest abschnittsweise stufenförmigen Verlauf aufweisen.
Die Wellenlänge der Sendelichtsignale liegt bevorzugt im nahen Infrarotbereich und ist damit größer als 800 nm, so dass die Sendelichtsignale nicht sichtbar sind. Prinzipiell können die Sendelichtsignale jedoch auch in anderen sichtbaren oder nicht sichtbaren Wellenlängenbereichen liegen.
Unter dem Begriff der Intensität der Lichtsignale ist die Leistungsdichte, insbesondere die Flächenleistungsdichte, zu verstehen.
Die Empfangsanordnung „sieht“ mit ihrem begrenzten Erfassungsbereich nur einen Teilabschnitt oder Ausschnitt des Sendelichtflecks, wobei dieser Ausschnitt bevorzugt nur in der Versatzrichtung begrenzt ist. In einer Querrichtung zur Versatzrichtung betrachtet kann der Sendelichtfleck hingegen auch vollständig auf den Lichtempfänger abgebildet und entsprechend erfasst werden. Grundsätzlich kann jedoch auch eine nur teilweise in der Querrichtung begrenzte Erfassung des Sendelichtflecks vorgesehen sein. Sofern eine ausreichende Signalstärke der erfassten Empfangslichtsignale bzw. der daraus abgeleiteten elektrischen Signale gegeben ist, kann hierdurch eine verbesserte Ortsauflösung erzielt werden.
Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung „wandert“ der Sendelichtfleck bei einer Änderung der Objektdistanz derart durch den Erfassungsbereich, dass mit zunehmender Objektdistanz die Abnahme der Helligkeit durch eine sich erhöhende Lichtdichte im jeweils erfassten Teilabschnitt des Sendelichtflecks kompensiert wird. Dadurch wird es möglich, eine Empfangsanordnung mit einem kleinen FoV, d.h. mit einem reduzierten Erfassungsbereich, zu verwenden. Durch die nur ausschnittsweise Erfassung des Sendelichtflecks bezogen auf die Richtung seiner Längserstreckung wird zwar in einem gewissen Ausmaß das erfasste Nutzlicht begrenzt, was jedoch durch die in wesentlich größerem Ausmaß erfolgende Reduzierung des detektierten Umgebungslichts oder Störlichts in vorteilhafter Weise aufgewogen wird, so dass der erfindungsgemäße optoelektronische Sensor ein sehr hohes Verhältnis von Nutzsignal zu Störsignal aufweist.
Die dadurch mögliche Verkleinerung des jeweiligen Erfassungsbereichs einer Empfangsanordnung ist insbesondere bei Lichtgittern mit mehreren Empfangsanordnungen vorteilhaft. Bei Lichtgittern wird angestrebt, dass sich die Erfassungsbereiche benachbarter Empfangsanordnungen möglichst nicht überlappen, um eine gute Positionsauflösung entlang der Lichtgitterachse, d.h. der Haupterstreckungsachse des Lichtgitters, zu erreichen. Zudem kann mit dem erfindungsgemäßen optoelektronischen Sensor der „blinde“ Bereich vor der Empfangsanordnung, in dem der Lichtempfänger bei sehr kurzen Objektdistanzen den Sendelichtfleck nicht detektieren kann, minimiert werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird der Intensitätsgradient derart erzeugt, dass die in dem Erfassungsbereich erfasste Lichtmenge nicht, zumindest im Wesentlichen nicht, von der Distanz abhängt. Dies ist insbesondere so zu verstehen, dass für ein Objekt mit definierter Remissionscharakteristik die erfasste Lichtmenge zumindest weitgehend unabhängig von der Distanz ist. Unterschiedliche Oberflächeneigenschaften oder Ausrichtungen von erfassten Objekten können selbstverständlich die erfasste bzw. erfassbare Lichtmenge beeinflussen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird der Intensitätsgradient derart erzeugt, dass die Lichtintensität in einem Schnittpunkt der Empfangslichtachse mit einem jeweiligen Sendelichtfleck, welcher auf einem in einer bestimmten Distanz anwesenden Objekt erzeugt wird, mit der Distanz zunimmt. Dadurch wird gewährleistet, dass der Intensitätsgradient den gewünschten Verlauf aufweist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der Intensitätsgradient derart erzeugt, dass zwischen der Lichtintensität in dem Schnittpunkt der Empfangslichtachse mit einem jeweiligen Sendelichtfleck, welcher auf einem in einer bestimmten Distanz anwesenden Objekt erzeugt wird, und der Distanz eine quadratische, zumindest im Wesentlichen quadratische, Beziehung besteht. Dadurch wird die Abnahme der Lichtdichte in dem Empfangslichtfleck, die gemäß dem Abstandsgesetz quadratisch mit der Objektdistanz abnimmt, zumindest im Wesentlichen kompensiert. Das Merkmal „im Wesentlichen quadratische Beziehung“ ist in diesem Zusammenhang insbesondere so zu verstehen, dass bestimmte Abweichungen von einer streng quadratischen Beziehung vorhanden sein können, die beispielsweise darauf zurückzuführen sind, dass der Intensitätsgradient einen nicht-kontinuierlichen Verlauf aufweisen kann.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Sendelichtfleck als ein Lichtband ausgebildet, dessen Größe in Richtung seiner Längserstreckung um ein Mehrfaches größer ist als in Richtung seiner Quererstreckung. Der Sendelichtfleck weist somit eine lang gestreckte Gestalt auf, wobei das Mehrfache, d.h. das Verhältnis zwischen der Größe in der Längserstreckung zur Größe in Richtung der Quererstreckung, mindestens einem Faktor 2, bevorzugt mindestens einem Faktor 5 und besonders bevorzugt mindestens einem Faktor 10 entspricht. Das genannte Verhältnis hängt in der Regel von der Objektdistanz ab, da das den Sendelichtfleck erzeugende Strahlenbündel in Richtung der Längserstreckung in der Regel divergent ist, während es in Richtung der Quererstreckung in der Regel kollimiert ist, so dass die Größe des Sendelichtflecks in Richtung seiner Quererstreckung keine oder nur eine geringe Abhängigkeit von der Objektdistanz aufweist. Somit können sich die genannten Werte der Faktoren auf eine bestimmte Objektdistanz beziehen, z.B. eine vorgegebene Referenz-Objektdistanz oder eine minimale oder maximale Objektdistanz, bei der ein Objekt gerade noch erfasst werden kann.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine jeweilige Sendeanordnung mehreren, bevorzugt zwei Empfangsanordnungen zugeordnet. Somit überdeckt ein von einer Sendeanordnung erzeugter Sendelichtfleck bzw. ein Sendelichtband die Erfassungsbereiche mehrerer Empfangsanordnungen, wobei jede der einer bestimmten Sendeanordnung zugeordnete Empfangsanordnung zusammen mit dieser Sendeanordnung eine jeweilige Biaxialanordnung bildet.
Bei dieser Ausgestaltung sind insbesondere zwei Fälle umfasst. Zum einen kann der Lichtgradient einen monotonen Verlauf mit einer minimalen Intensität an einem Ende und einer maximalen Intensität am gegenüberliegenden Ende aufweisen. Hierbei erfassen die mehreren, bevorzugt zwei Empfangsanordnungen verschiedene Teilabschnitte des Sendelichtflecks. Dabei wird in Kauf genommen, dass die von den jeweiligen Empfangsanordnungen erfassten Helligkeiten aufgrund der unterschiedlichen Lichtintensitäten in den jeweils erfassten Teilabschnitten entsprechend des seitlichen Abstands der Empfangsanordnungen variieren können. Somit kann sich das Signal-zu-Rausch-Verhältnis zwischen diesen mehreren Empfangsanordnungen unterscheiden. Zum anderen ist es denkbar, einen Intensitätsgradienten mit einem nicht monotonen Verlauf zu erzeugen, wobei der Lichtgradient beispielsweise symmetrisch ausgestaltet ist und ein Intensitätsmaximum in der Mitte und eine beidseitig der Mitte in Richtung der Längserstreckung abnehmende Lichtintensität aufweisen kann. Die mehreren, bevorzugt zwei Empfangsanordnungen können insbesondere symmetrisch auf einander gegenüberliegenden Seiten der Sendeanordnung angeordnet sein, so dass die eine Empfangsanordnung die eine Hälfte des Lichtbands und die andere Empfangsanordnung die andere Hälfte des Lichtbands erfasst. Aufgrund der Symmetrien können hier Helligkeitsunterschiede vermieden werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Sendeanordnung eine Lichtquelle und eine der Lichtquelle zugeordnete Sendeoptik, wobei eine für einen jeweiligen Sendelichtstrahl wirksame Brennweite und/oder ein für einen jeweiligen Sendelichtstrahl wirksamer Umlenkwinkel der Sendeoptik derart in Abhängigkeit von dem Abstrahlwinkel des Sendelichtstrahls variiert, dass der Intensitätsgradient derart erzeugt wird, dass die in dem Erfassungsbereich erfasste Lichtmenge zumindest im Wesentlichen nicht von der Distanz abhängt. Unter einem Sendelichtstrahl wird ein gedachter Lichtstrahl innerhalb eines den Sendelichtfleck erzeugenden Strahlenbündels verstanden, wobei in Abhängigkeit von der Objektdistanz jeweils ein anderer Sendelichtstrahl die Empfangsachse im Sendelichtfleck, d.h. im Auftreffort des Sendelichts auf einem zu erfassenden Objekt, schneidet. Der Begriff „wirksamer Umlenkwinkel“ ist so zu verstehen, dass für einen bestimmten Sendelichtstrahl in Abhängigkeit von dessen Abstrahlwinkel von der Lichtquelle eine Strahlumlenkung oder -ablenkung um einen vorgegebenen Winkel durch die Sendeoptik erfolgt. Dies kann beispielsweise durch eine Keil- oder Prismenkomponente der Sendeoptik bewirkt werden.
Die Brennweite bzw. der Umlenkwinkel der Sendeoptik variiert somit entlang der Hauptebene der Sendeoptik, bevorzugt zumindest im Wesentlichen in Richtung der Längserstreckung des Sendelichtflecks. Mit anderen Worten weist die Sendeoptik in Abhängigkeit von einem Ort in ihrer Hauptebene, an dem ein Sendelichtstrahl auf die Sendeoptik trifft, eine jeweilige vorgegebene Brennweite auf bzw. lenkt einen auftreffenden Sendelichtstrahl in eine vorgegebene Richtung ab.
Es erfolgt dabei sozusagen eine Aufweitung eines den Sendelichtfleck erzeugenden Strahlenbündels in Richtung der Längserstreckung des Sendelichtflecks, wobei die Aufweitung nicht gleichförmig erfolgt, sondern sozusagen derart, dass ein Maß der Aufweitung für Bereiche des Intensitätsgradienten mit gewünschter geringerer Intensität größer ist als ein Maß der Aufweitung für Bereiche des Intensitätsgradienten mit gewünschter höherer Intensität. Mit abnehmender Lichtintensität im Intensitätsgradienten ist also das Strahlenbündel zunehmend stärker aufgespreizt. Bevorzugt variieren dazu sowohl die Brennweite als auch der Umlenkwinkel entlang der Hauptebene der Sendeoptik.
Die Sendeoptik kann beispielsweise als eine refraktive oder diffraktive Optik ausgebildet sein. Auch eine Ausgestaltung der Sendeoptik als Spiegeloptik ist möglich, ebenso eine Kombination der verschiedenen Prinzipien.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform variiert die für einen jeweiligen Sendelichtstrahl wirksame Brennweite der Sendeoptik und/oder der für einen jeweiligen Sendelichtstrahl wirksame Umlenkwinkel der Sendeoptik kontinuierlich oder in diskreten Schritten. Eine kontinuierliche Variation kann beispielsweise durch eine Ausgestaltung der Sendeoptik als Freiformlinse erreicht werden. Eine Variation in diskreten Schritten kann hingegen durch eine Ausgestaltung der Sendeoptik als Stufenoptik oder durch eine aus mehreren Linsenabschnitten unterschiedlicher Brennweite und/oder Umlenkcharakteristik zusammengesetzte Sendeoptik verwirklicht werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der optoelektronische Sensor zum Bestimmen der Distanz des Objekts von dem Sensor nach dem Lichtlaufzeitverfahren eingerichtet. Hierbei wird die Lichtlaufzeit der ausgesendeten und empfangenen Lichtsignale zwischen einer Lichtquelle der Sendeanordnung und dem zugeordneten Lichtempfänger bestimmt. Hierfür können beispielsweise Einzelphotonen-sensitive Lichtempfänger wie SPADs (von englisch „Single Photon Avalanche Detector“) oder SPAD-Arrays als Lichtempfänger eingesetzt werden. Bei einer Ausgestaltung des optoelektronischen Sensors als abstandsmessender Sensor auf der Basis des Lichtlaufzeitverfahrens zeigen sich die erfindungsgemäßen Vorteile in besonderer Weise, da die zur Durchführung notwendigen Lichtempfänger, insbesondere die genannten SPADs bzw. SPAD-Arrays besonders empfindlich auf Störlicht reagieren. Bereits einzelne Photonen können ein Empfangselement fälschlicherweise aktivieren, so dass dieses für die Laufzeitmessung eines einzelnen Sendelichtsignals nicht mehr verwendet werden kann bzw. fehlerhafte Abstandswerte liefert.
Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen optoelektronischen Sensors und dessen vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird diese Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Es zeigen:

1 eine schematische Querschnittsdarstellung eines optoelektronischen Sensors gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
2 eine schematische Querschnittsdarstellung einer beispielhaften Sendelinse;
3 eine schematische Querschnittsdarstellung eines optoelektronischen Sensors gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel; und
4 eine geometrische Skizze.

Im Folgenden werden gleiche oder gleichartige Elemente mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
1 zeigt einen optoelektronischen Sensor 10 mit einer Sendeanordnung 20 und einer Empfangsanordnung 30, welche im Ausführungsbeispiel in einem gemeinsamen Gehäuse integriert sind.
Die Sendeanordnung umfasst eine Lichtquelle 22 und eine der Lichtquelle 22 zugeordnete Sendeoptik 24. Die von der Sendeanordnung 20 erzeugten Sendelichtsignale werden schematisch und beispielhaft durch die beiden Sendelichtstrahlen 26.1, 26.2 repräsentiert.
Die Empfangsanordnung 30 umfasst eine Empfangsoptik 34 zum Formen von Empfangslichtsignalen, welche von einem zu erfassenden Objekt durch Remission auftreffender Sendelichtsignale erzeugt werden, und einen Lichtempfänger 32 zum Empfangen der geformten Empfangslichtsignale. Die optische Achse der Empfangsanordnung wird im Folgenden als Empfangsachse 39 bezeichnet. Die Empfangsanordnung 30 weist einen Erfassungsbereich 38 auf, welcher in 1 durch zwei gestrichelte Linien begrenzt ist und auch als Sichtfeld oder Field of View (FoV) bezeichnet werden kann. Zur Begrenzung des Erfassungsbereichs 38 ist eine zwischen dem Lichtempfänger 32 und der Empfangsoptik 34 angeordnete Blende 36 vorgesehen.
Die Sendeanordnung 20 und die Empfangsanordnung 30 bilden eine Biaxialanordnung, bei welcher die Sendeanordnung 20 und die Empfangsanordnung 30 entlang einer Versatzrichtung V seitlich versetzt zueinander angeordnet sind.
Die Sendeanordnung 20 ist derart ausgestaltet, dass die von ihr erzeugten Sendelichtsignale in Form eines Sendelichtbündels emittiert werden und auf einem im Überwachungsbereich 12 anwesenden Objekt (nicht dargestellt) einen jeweiligen Sendelichtfleck 40.1 bis 40.3 erzeugen. Jeder Sendelichtfleck 40.1 bis 40.3 weist eine lang gestreckte Form auf und kann daher auch als Lichtband bezeichnet werden. Die Haupterstreckungsrichtung eines jeweiligen Sendelichtflecks 40.1 bis 40.3 verläuft in Richtung der Versatzrichtung V. In 1 entsprechen die verschiedenen Sendelichtflecke 40.1 bis 40.3 unterschiedlichen Distanzen eines zu erfassenden Objekts von dem Sensor 10. Daher ist der Sendelichtfleck 40.2, welcher auf einem sich in mittlerer Objektdistanz befindenden Objekt erzeugt wird, kleiner als der Sendelichtfleck 40.3, der auf einem sich in einer größeren Distanz befindenden Objekt erzeugt wird, und größer als der Sendelichtfleck 40.1, der auf einem sich in einer kleineren Objektdistanz befindenden Objekt erzeugt wird. Objekte, welche sich näher an dem optoelektronischen Sensor 10 befinden als ein Objekt, auf welchem der Sendelichtfleck 40.1 erzeugt wird, können nicht mehr von der Empfangsanordnung 30 erfasst werden. Der entsprechende Abstandsbereich wird auch als blinder Bereich 44 bezeichnet.
Die Sendelichtflecke 40.1 bis 40.3 weisen einen Intensitätsgradienten auf, wobei die in dem Sendelichtfleck auftretende Helligkeit in der Darstellung von 1 von rechts nach links abnimmt. Somit repräsentieren Bereiche mit einer dunkleren Graustufe eine hohe Lichtintensität und Bereiche mit einer helleren Graustufe eine niedrige Lichtintensität.
Wie in 1 gut zu erkennen ist, werden in Abhängigkeit von der Objektdistanz, unterschiedliche Teilabschnitte 42.1 bis 42.3 der Sendelichtflecke 40.1 bis 40.3 erfasst, wobei die jeweilige Länge eines erfassten Teilabschnitts 42.1 bis 42.3 durch die Weite des Überwachungsbereichs 38 bei der zughörigen Objektdistanz bestimmt ist. Die Sendelichtflecke 40.1 bis 40.3 sind im geometrischen Sinn einander ähnlich, wobei die distanzabhängige Erfassung von unterschiedlichen Teilabschnitten 42.1 bis 42.3 so zu verstehen ist, dass bei einer gedachten normierenden Skalierung der Sendelichtflecke 40.1 bis 40.3 auf die gleiche Größe die mitskalierten Teilabschnitte 42.1 bis 42.3 sich voneinander unterscheiden und insbesondere an unterschiedlichen Längspositionen innerhalb der skalierten Sendelichtflecke 40.1 bis 40.3 liegen. Die Sendeanordnung 20 wird dabei bevorzugt derart optimiert, dass der Intensitätsgradient in dem Sendelichtbündel bzw. in dem Sendelichtfleck 40.1 bis 40.3 derart erzeugt wird, dass die in dem Erfassungsbereich 38 erfasste Lichtmenge möglichst wenig von der Distanz abhängt. Somit kann in äquivalenter Weise das distanzabhängige Erfassen unterschiedlicher Teilabschnitte 42.1 bis 42.3 der Sendelichtflecke 40.1 bis 40.3 auch als ein distanzabhängiges Erfassen unterschiedlicher Raumwinkelbereiche des Sendelichtbündels verstanden werden. Die Berechnung des Intensitätsverlaufs in dem Intensitätsgradienten wird nachfolgend noch näher erläutert.
Die Erzeugung des Intensitätsgradienten kann beispielsweise mit Hilfe einer als Freiformlinse ausgestalteten Sendeoptik 24 erfolgen, wie sie beispielhaft in 2 dargestellt ist. Die exakte Form der Freiformlinse 24 hängt von der jeweiligen Ausgestaltung der Lichtquelle 22 ab. Da der von der Freiformlinse 24 erzeugte Intensitätsgradient einen kontinuierlichen Verlauf aufweist, unterscheidet sich die Form der Freiformlinse 24 auf den ersten Blick nicht von einer normalen sphärischen Linse.
Die in 2 dargestellte spiegelsymmetrische Ausgestaltung der Sendeoptik 24 ist für eine nicht dargestellte Abwandlung des optoelektronischen Sensors 10 konstruiert, welcher zwei Empfangsanordnungen 30 aufweist, welche auf einander gegenüberliegenden Seiten einer Sendeanordnung 20 angeordnet sind. Die gemeinsame Sendeanordnung 20 bildet somit mit jeder der seitlich versetzt angeordneten Empfangsanordnungen 30 eine jeweilige Biaxialanordnung. Dementsprechend weisen die Sendelichtflecke 40.1 bis 40.3 bei dieser Abwandlung einen in der Versatzrichtung V verlaufenden Intensitätsgradienten auf, bei dem mittig ein Intensitätsmaximum vorliegt und davon ausgehend die Intensität zu beiden Rändern hin abnimmt.
3 zeigt einen optoelektronischen Sensor 110, dessen Aufbau und Geometrie in wesentlichen Merkmalen dem optoelektronischen Sensor 10 von 1 entsprechen. Daher werden nachfolgend nur die wesentlichen Unterschiedsmerkmale näher erläutert.
Anstelle der als Freiformlinse ausgestalteten Sendeoptik 24 ist eine als Stufenlinse ausgestaltete Sendeoptik 124 vorgesehen. Die Sendeoptik 124 weist im Ausführungsbeispiel drei verschiedene Linsensegmente 126.1 bis 126.3 auf, welche jeweilige Sendelichtbündel 128.1 bis 128.3 erzeugen, welche sich sowohl hinsichtlich ihrer Intensität als auch hinsichtlich ihres Abstrahlwinkels voneinander unterscheiden. Beispielsweise kann das Sendelichtbündel 128.2 eine hohe Lichtintensität, das Sendelichtbündel 128.3 eine mittlere Lichtintensität und das Sendelichtbündel 128.1 eine geringe Lichtintensität aufweisen. Die Sendelichtbündel 128.1 bis 128.3 können sich teilweise überlappen. Die Ausgestaltung der Sendeoptik 124 erfolgt derart, dass der aus allen Sendelichtbündeln 128.1 bis 128.3 zusammengesetzte Intensitätsgradient in einem jeweiligen Sendelichtfleck den gewünschten Verlauf aufweist, wobei Intensitätssprünge oder Intensitätsstufen in Kauf genommen werden können, wenn zumindest näherungsweise sichergestellt wird, dass die in dem Erfassungsbereich 38 erfasste jeweilige Lichtmenge auch bei unterschiedlichen Distanzen des den Sendelichtfleck remittierenden Objekts zumindest im Wesentlichen konstant bleibt.
Mit Bezug auf 4 wird nun beispielhaft und schematisch erläutert, auf welche Weise eine geeignete Intensitätsverteilung für den Intensitätsgradienten berechnet werden kann. Der Abstand zwischen der optischen Achse der Sendeanordnung 20 oder der Sendeachse 28 und der optischen Achse der Empfangsanordnung 30 oder der Empfangsachse 39 soll a_R-S betragen. Es soll hierfür eine gewünschte Intensitätsverteilung in einem Referenz-Sendelichtfleck 40 bestimmt werden, welcher auf einem Objekt in einem Abstand d von dem optoelektronischen Sensor erzeugt wird. Die Lichtintensität im Referenz-Sendelichtfleck 40 im Schnittpunkt mit der Empfangsachse 39 und einem Sendelichtstrahl 26.1 beträgt I₀. Es können nun weitere Sendelichtstrahlen 26.2 bis 26.5 definiert werden, welche von dem gleichen Punkt ausgehen wie der Sendelichtstrahl 26.1 und die Empfangsachse 39 in einem jeweiligen Abstandsverhältnis $\frac{d}{v}$
schneiden, wobei der Teiler v eine Zahl größer 1 ist. Die von einem dieser Sendelichtstrahlen 26.2 bis 26.5 im Referenz-Sendelichtfleck 40 erzeugte Intensität beträgt gemäß dem Abstandsgesetz $\frac{l_{0}}{v^{2}}$
Ein Sendelichtstrahl 26.2 bis 26.5, welcher im Referenz-Sendelichtfleck 40 einen Abstand a von der Empfangsachse 39 aufweist, schneidet die Empfangsachse 39 in einem Abstand $d \cdot \frac{a_{R - S}}{a + a_{R - S}}$
Daraus ergibt sich, dass die Intensität im Schnittpunkt eines Sendelichtflecks in diesem Abstand d mit der Empfangsachse 39 $I (a) = I_{0} \cdot {(\frac{a_{R - S}}{a + a_{R - S}})}^{2}$
beträgt. Die gewünschte Intensitätsverteilung kann numerisch mit Hilfe einer Vielzahl von gedachten Sendelichtstrahlen konstruiert werden oder durch Überführen dieses Prinzips in eine analytische Formel ermittelt werden.
Nimmt man für eine vereinfachende beispielhafte Betrachtung an, dass der Erfassungsbereich 38 auf die Empfangsachse 39 reduziert ist, wird bei einem Objektabstand d der remittierte Anteil des die Intensität I₀ aufweisenden Sendelichtstrahls 26.1 erfasst. Der Sendelichtstrahl 26.5 weist bei diesem Objektabstand d lediglich $\frac{1}{16}$
der Intensität I₀ des Sendelichtstrahls 26.1 auf. Bei einer Verringerung des Objektabstands auf $\frac{1}{4}$
des ursprünglichen Abstands d wird nunmehr das in dem Schnittpunkt des Sendelichtstrahls 26.5 mit der Empfangsachse 39 remittierte Licht erfasst. Aufgrund des Abstandsgesetzes steigt die Intensität des Sendelichtstrahls 26.5 im verringerten Abstand $\frac{d}{4}$
auf das 16-fache seiner Intensität im Abstand d an. Somit erreicht die Lichtintensität wieder den ursprünglichen Wert I₀, so dass von der Empfangsanordnung 30 unter der Voraussetzung einer unveränderten Remission im Abstand $\frac{d}{4}$
die gleiche Lichtmenge erfasst wird wie im Abstand d.
Aus geometrischen Gründen kann sich unter Umständen jedoch mit zunehmendem Abstand d die Größe des auf einem Objekt erzeugten Sendelichtflecks 40 vergrößern, wodurch sich eine mögliche Sicherheitsoptimierung für die Objektdistanz d ergibt, die hier als optimierte Maximalreichweite des Sensors beziehungsweise als optimierter Maximalarbeitsabstand d_max bezeichnet wird. Zur Abschätzung dieses optimierten Maximalarbeitsabstands d_max wird zunächst ein Abstand a₅₀ von der Empfangsachse 39 betrachtet, bei dem die Intensität I(a) im Sendelichtfleck 40 auf 50% der Intensität I₀ des Sendelichtstrahls 26.1 abgenommen hat. Für diesen Abstand a₅₀ ergibt sich aus Gleichung (1) $a_{50} = (\sqrt{2} - 1) \cdot a_{R - S}$
Um eine möglichst zuverlässige Detektion zu gewährleisten, sollte eine Bildgröße B_LQ eines Abbildes oder Bildes der Lichtquelle 22 auf einem Objekt auf den Abstand a₅₀ abgestimmt werden. Hieraus ergibt sich die folgende zu erfüllende Bedingung für die Bildgröße B_LQ: $B_{L Q} < 2 \cdot a_{50}$
Die Bildgröße B_LQ der Lichtquelle 22 in einer Objektdistanz d hängt von der Brennweite f_S der Sendeoptik 24 und der Größe G_LQ der Lichtquelle 22 ab. Unter der Bedingung d >> f_S gilt für die Bildgröße B_LQ der Lichtquelle 22: $B_{L Q} = \frac{d}{f s} \cdot G_{L Q}$
Aus den Gleichungen (2) bis (4) ergibt sich somit für die Objektdistanz d die Bedingung $d < 2 \cdot (\sqrt{2} - 1) \cdot \frac{a_{R}_{- S} \cdot f_{S}}{G_{L Q}}$
Für eine beispielhafte Konfiguration eines optoelektronischen Sensors mit einer Brennweite der Sendeoptik 24 fs = 15 mm, einer Größe der Lichtquelle 22 G_LQ = 50 µm und einem Abstand zwischen der Sendeachse 28 und der Empfangsachse 39 a_R-S = 5 mm ergibt sich aus Gleichung (5) eine Objektdistanz d kleiner als ein optimierter Maximalarbeitsabstand d_max = 1,24 m.
Aufgrund der endlichen Ausdehnungen der Sendeoptik 24 besteht auch eine optimierte untere Grenze für die Objektdistanz d. Es hat sich gezeigt, dass die Objektdistanz d vorteilhafterweise größer als ein minimaler Arbeitsabstand d_min sein sollte, der etwa die Größenordnung von d_min = 10 · a_R-S besitzt.
Die Vorteile der beispielhaften Ausführungsformen zeigen sich in besonderer Weise bei einem optoelektronischen Sensor mit Lichtlaufzeitmessung zur Abstandsbestimmung. Insbesondere für die Erfassung von Objekten mit geringer Remission ist hierfür ein möglichst großes Signal-zu-Rausch-Verhältnis erwünscht.
Mit zunehmender Objektdistanz d nimmt das Signal entsprechend mit $\frac{1}{d^{2}}$
ab. Aufgrund der biaxialen Anordnung von Sendeanordnung 20 und Empfangsanordnung 30 und der Ausrichtung des Erfassungsbereichs 38 ist es notwendig, den Sendelichtfleck in der Versatzrichtung V so aufzuweiten, dass auch im Nahbereich Sendelicht in den Erfassungsbereich 38 der Empfangsanordnung 30 fällt. Damit würde sich bei einer Sendeanordnung, die einen homogenen Sendelichtfleck erzeugt, die erfassbare Intensität mit zunehmender Objektdistanz erheblich verringern, wodurch sich auch das Signal-zu-Rausch-Verhältnis entsprechend verschlechtert. Die erfindungsgemäße Erzeugung des Sendelichtbündels bzw. des Sendelichtflecks 40, 40.1 bis 40.3 mit einem entsprechend angepassten Lichtgradienten minimiert diese Intensitätsabnahme, so dass über den gesamten Distanzbereich, innerhalb dessen eine Objekterfassung erfolgen kann, ein weitgehend konstantes Signal-zu-Rausch-Verhältnis vorliegt, so dass die Mindestremission eines zu erfassenden Objekts, welche für eine Detektion notwendig ist, weitgehend unabhängig von der Objektdistanz ist.
Bezugszeichenliste

10, 110: optoelektronischer Sensor
12: Überwachungsbereich
20: Sendeanordnung
22: Lichtquelle
24: Sendeoptik, Freiformlinse
26.1 bis 26.5: Sendelichtstrahl
28: Sendeachse
30: Empfangsanordnung
32: Lichtempfänger
34: Empfangsoptik
36: Blende
38: Erfassungsbereich
39: Empfangsachse
40, 40.1 bis 40.3: Sendelichtfleck
42.1 bis 42.3: Teilabschnitt des Sendelichtflecks
44: blinder Bereich
124: Sendeoptik, Stufenlinse
126.1 bis 126.3: Linsensegment
128.1 bis 128.3: Sendelichtbündel
V: Versatzrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 3168641 A1 [0008]
EP 3654086 A1 [0009]
EP 3279685 A1 [0010]

Claims

Optoelektronischer Sensor (10, 110) zum Erfassen von in einem Überwachungsbereich (12) anwesenden Objekten, mit zumindest einer Sendeanordnung (20) zum Aussenden von Sendelichtsignalen, welche zum Erzeugen eines jeweiligen Sendelichtflecks (40, 40.1 - 40.3) auf einem im Überwachungsbereich (12) anwesenden, zu erfassenden Objekt eingerichtet ist, und mit zumindest einer eine Empfangsachse (39) aufweisenden Empfangsanordnung (30), welche eine Empfangsoptik (34) zum Formen von Empfangslichtsignalen, die von einem zu erfassenden Objekt durch Remission auftreffender Sendelichtsignale erzeugt werden, und einen Lichtempfänger (32) zum Empfangen der geformten Empfangslichtsignale umfasst, wobei eine jeweilige Empfangsanordnung (30) mit einer zugeordneten Sendeanordnung (20) eine jeweilige Biaxialanordnung bildet, bei welcher die Sendeanordnung (20) und die Empfangsanordnung (30) entlang einer Versatzrichtung (V) seitlich versetzt zueinander angeordnet sind, wobei jede Sendeanordnung (20) derart ausgestaltet ist, dass der von ihr erzeugte Sendelichtfleck (40, 40.1 - 40.3) eine in Richtung der genannten Versatzrichtung (V) verlaufende Längserstreckung aufweist, über welche der Sendelichtfleck (40, 40.1 - 40.3) einen Intensitätsgradienten aufweist, wobei jede zugeordnete Empfangsanordnung (30) einen Erfassungsbereich (38) aufweist, welcher zumindest in Richtung der genannten Längserstreckung derart begrenzt ist, dass in Abhängigkeit von einer Distanz eines zu erfassenden Objekts von dem Sensor (10, 110) bezogen auf die Längserstreckung unterschiedliche Teilabschnitte (42.1. - 42.3) des Sendelichtflecks (40, 40.1 - 40.3) erfasst werden.
Optoelektronischer Sensor (10, 110) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Intensitätsgradient derart erzeugt wird, dass die in dem Erfassungsbereich (38) erfasste Lichtmenge zumindest im Wesentlichen nicht von der Distanz abhängt.
Optoelektronischer Sensor (10, 110) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Intensitätsgradient derart erzeugt wird, dass die Lichtintensität in einem Schnittpunkt der Empfangsachse (39) mit einem jeweiligen Sendelichtfleck (40, 40.1 - 40.3), welcher auf einem in einer bestimmten Distanz anwesenden Objekt erzeugt wird, mit der Distanz zunimmt.
Optoelektronischer Sensor (10, 110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Intensitätsgradient derart erzeugt wird, dass zwischen der Lichtintensität in dem Schnittpunkt der Empfangsachse (39) mit einem jeweiligen Sendelichtfleck (40, 40.1 - 40.3), welcher auf einem in einer bestimmten Distanz anwesenden Objekt erzeugt wird, und der Distanz eine zumindest im Wesentlichen quadratische Beziehung besteht.
Optoelektronischer Sensor (10, 110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sendelichtfleck (40, 40.1 - 40.3) als ein Lichtband ausgebildet ist, dessen Größe in Richtung seiner Längserstreckung um ein Mehrfaches größer ist als in Richtung seiner Quererstreckung.
Optoelektronischer Sensor (10, 110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine jeweilige Sendeanordnung (20) mehreren, bevorzugt zwei Empfangsanordnungen (30), zugeordnet ist.
Optoelektronischer Sensor (10, 110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeanordnung (20) eine Lichtquelle (22) und eine der Lichtquelle (22) zugeordnete Sendeoptik (24, 124) umfasst, wobei eine für einen jeweiligen Sendelichtstrahl (26.1 - 26.5) wirksame Brennweite und/oder ein für einen jeweiligen Sendelichtstrahl (26.1 - 26.5) wirksamer Umlenkwinkel der Sendeoptik (24, 124) in Abhängigkeit von dem Abstrahlwinkel des Sendelichtstrahls (26.1 - 26.5) variiert, bevorzugt derart variiert, dass der Intensitätsgradient derart erzeugt wird, dass die in dem Erfassungsbereich (38) erfasste Lichtmenge zumindest im Wesentlichen nicht von der Distanz abhängt.
Optoelektronischer Sensor (10, 110) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die für einen jeweiligen Sendelichtstrahl (26.1 - 26.5) wirksame Brennweite der Sendeoptik (24, 124) und /oder der für einen jeweiligen Sendelichtstrahl (26.1 - 26.5) wirksame Umlenkwinkel der Sendeoptik (24, 124) kontinuierlich oder in diskreten Schritten variiert.
Optoelektronischer Sensor (10, 110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der optoelektronische Sensor (10, 110) zum Bestimmen der Distanz des Objekts von dem Sensor (10, 110) nach dem Lichtlaufzeitverfahren eingerichtet ist.