ES2306294T3 - Sensor optpelectronico. - Google Patents
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Abstract
Sensor optoelectrónico con una disposición integrada de varios diodos luminosos (4, 32) dispuestos en la zona de un sistema óptico de recepción (14) para la iluminación de una zona de captación, teniendo los diodos luminosos (4, 32) asignados para la conformación de los haces de rayos unos elementos ópticos (2, 2'', 2'''', 28), que presentan forma de cuña, teniendo los diodos luminosos (4, 32) asignados cada uno exactamente un elemento en cuña (6) o zonas (20) de hasta cuatro elementos en cuña contiguos, caracterizado porque los elementos ópticos para la conformación de los haces de rayos (2, 2'', 2'''', 28) poseen propiedades ópticas que dependen de un ángulo de pendiente de una superficie inclinada (8) del elemento en cuña o de los elementos en cuña y que se diferencian entre sí en función de su posición relativa respecto al sistema óptico de recepción (14), y porque todos los elementos ópticos (2, 2'', 2'''', 28) que conforman los haces de rayos están firmemente unidos entre sí y realizados en una placa escalonada unitaria que presenta una pluralidad de escalones cuneiformes.
Description
Sensor optoelectrónico.
La invención se refiere a un sensor
optoelectrónico con una disposición integrada de varios diodos
luminosos dispuestos en la zona de un sistema óptico de recepción
para iluminar una zona de captación, teniendo los diodos luminosos
asignados unos elementos ópticos para conformar haces de rayos.
Los sensores optoelectrónicos de la clase antes
citada se conocen por el estado de la técnica y se emplean por
ejemplo tanto para la captación de objetos como en especial para la
lectura de códigos. Los sensores simples trabajan sin elementos
ópticos que conformen haces de rayos, lo que da lugar a que una
proporción relativamente grande de la luz emitida por los diodos
luminosos no llega a la zona de captación, de modo que en última
instancia la iluminación de la zona de captación no se efectúa de
modo muy eficaz.
Los sensores mejorados en comparación con esta
clase de sensores, destinados a aplicaciones exigentes, se equipan,
tal como ya se ha mencionado de entrada, con elementos ópticos
situados delante de los diodos luminosos para conformar haces de
rayos. Estos elementos ópticos que conforman haces de rayos se
ocupan de que la luz emitida por los diodos luminosos llegue lo más
íntegramente posible a la zona de captación, de modo que en este
caso se puede conseguir una mayor eficacia en la iluminación.
A pesar de estar previstos elementos que
conforman haces de rayos, sin embargo no es posible todavía con
los sensores optoelectrónicos conocidos obtener en la zona de
captación los perfiles de iluminación deseados en cada caso que se
necesitan para aplicaciones concretas. Por ejemplo, en muchas
aplicaciones es deseable asegurar una iluminación lo más homogénea
posible de la zona de captación. En otras aplicaciones puede
desearse sin embargo también una iluminación más intensa de la zona
de captación en sus bordes (incremento en los bordes). En sensores
optoelectrónicos que consten de diodos luminosos dispuestos sobre
una superficie rectangular es por ejemplo deseable a menudo que la
luz emitida por estos diodos luminosos sea dirigida lo más
íntegramente posible sobre una zona de captación cuadrada.
Esta clase de perfiles de iluminación con sus
características respectivas no se pueden generar o no se pueden
generar en calidad suficiente por los sensores optoelectrónicos de
la clase citada inicialmente.
El documento US 2001/045512 A1 da a conocer un
sensor optoelectrónico conforme al preámbulo de la reivindicación
1.
El documento
US-A-4 958 067 describe un sensor
optoelectrónico para captar la posición de un objeto, en el que un
elemento del sensor para la transmisión de la luz presenta una cara
posterior escalonada para reflejar un haz de luz en la forma
deseada en dirección hacia un fotodetector del sensor.
El documento
EP-A-1 010 992 se refiere a un
sistema óptico que comprende una placa fotoconductora plana que por
su cara posterior presenta unos rebajes en forma de cuña para la
reflexión y desviación de un rayo de luz incidente o de salida.
Por el documento JP 2004-170128
A se conoce un sensor optoelectrónico que dispone de un elemento que
conforma un haz de rayos que permite poder supervisar igual de bien
zonas alejadas a diferentes distancias de un fotodetector y de una
fuente de iluminación del sensor, presentando el elemento que
conforma el haz de rayos unos elementos en cuña.
El documento D5 da a conocer un sensor óptico
que presenta prismas de desviación para dividir un rayo de luz de
iluminación.
Uno de los objetivos de la invención consiste en
perfeccionar un sensor optoelectrónico de la clase citada
inicialmente, de tal modo que en la zona de captación se puedan
generar en cada caso los perfiles de iluminación deseados, debiendo
conseguirse al mismo tiempo un grado de rendimiento máximo, al
conducir sobre la zona de captación a ser posible la totalidad de
cantidad de luz emitida por los diodos luminosos.
Este objetivo se consigue de acuerdo con la
invención mediante las características de la reivindicación 1.
De acuerdo con la invención se asignan a los
diodos luminosos, en particular a todos los diodos luminosos del
sensor optoelectrónico, sendos elementos individuales para la
conformación de haces de rayos, que son adecuados para radiar la
luz emitida por el respectivo diodo luminoso en la dirección deseada
con respecto al respectivo diodo luminoso. En el sentido de la
invención se debe entender por luz fundamentalmente también la
radiación en la gama invisible, es decir por ejemplo radiación IR o
UV. Los distintos elementos ópticos que conforman los haces de
rayos pueden estar realizados de acuerdo con la invención en cuanto
a su configuración y/o posición con relación al sistema óptico de
recepción del sensor optoelectrónico de tal modo que en la zona de
captación se obtenga el perfil de iluminación deseado en cada caso
por superposición de la luz emitida por todos los diodos luminosos.
Es decir que la luz emitida por cada uno de los diodos luminosos se
puede dirigir sensiblemente en su integridad y de modo exacto a
aquella posición de la zona de captación en la que se precisa, de
modo que se pueden generar sin problemas por ejemplo perfiles de
iluminación con iluminación homogénea o perfiles de iluminación con
incremento del borde. De acuerdo con la invención también es posible
sin dificultad dirigir la luz emitida por un campo rectangular de
diodos luminosos íntegramente sobre una zona de captación cuadrada.
De acuerdo con la invención se pueden generar también cualesquiera
otras características de perfiles de iluminación.
Debido a la configuración cuneiforme según la
invención de los elementos ópticos que conforman los haces de rayos
se pueden fabricar éstos relativamente económicos y sencillos en
comparación con lentes esféricas o lentes de Fresnel, de modo que
los costes totales del sensor optoelectrónico no se incrementan de
forma importante debido a los elementos ópticos que conforman los
haces de rayos, realizados conforme a la invención.
De acuerdo con una variante conforme a la
invención, se puede asignar a un diodo luminoso exactamente un
elemento en cuña que se ocupa de la conformación y dirección del
haz de rayos deseado, referida al respectivo diodo luminoso.
Pero alternativamente existe también la
posibilidad de asignar a un diodo luminoso zonas de exactamente dos
o también de hasta cuatro elementos en cuña contiguos, lo que se
explicará más adelante a título de ejemplo sirviéndose de
exactamente dos elementos de cuña contiguos.
Al menos algunos de los elementos que conforman
el haz de rayos según la invención pueden estar diseñados de tal
modo que desvíen la luz emitida por los respectivos diodos
luminosos, por ejemplo en dirección al eje óptico del sistema
óptico de recepción. Esto es ventajoso ya que en la zona del sistema
óptico de recepción no se pueden prever diodos luminosos, de modo
que no se obtiene una iluminación suficiente en la zona de captación
situada directamente debajo del sistema óptico de recepción o en
aquella parte de la zona de captación que rodea el punto de
intersección entre el eje óptico del sistema óptico de recepción y
el plano de la zona de captación. Si de acuerdo con la invención se
dirige la luz de modo controlado a esta zona, se puede asegurar que
también esta zona será iluminada con suficiente intensidad.
Para el caso de que a un diodo luminoso se le
asigne exactamente un elemento en cuña, se puede realizar éste como
placa cuneiforme con una superficie inclinada que está prevista en
el lado orientado hacia el diodo luminoso y/o en el lado alejado
del diodo luminoso de la placa cuneiforme. Para conseguir el perfil
de iluminación necesario en cada caso se puede adaptar
individualmente la pendiente de la superficie inclinada de cada
placa cuneiforme en dos direcciones perpendiculares entre sí, a la
posición relativa entre el diodo luminoso respectivo asignado y el
sistema óptico de recepción. Mediante esta pendiente individualizada
de la superficie inclinada alrededor de dos ejes inclinados
perpendiculares entre sí se puede dirigir la luz emitida por cada
diodo luminoso con gran exactitud a la posición de la zona de
captación deseada en cada caso.
La pendiente de la superficie inclinada de cada
placa cuneiforme en dos direcciones perpendiculares entre sí se
puede ajustar individualmente en la forma necesaria en cada caso,
incluso si a un diodo luminoso se le asignan por ejemplo zonas de
dos o cuatro placas cuneiformes contiguas. Por ejemplo en el caso de
cuatro placas cuneiformes contiguas entre sí, el diodo luminoso se
puede disponer de modo que se encuentre frente a aquel punto en el
cual coinciden las cuatro placas cuneiformes.
En cuanto al aspecto económico se prefiere que
el elemento cuneiforme asignado a un diodo luminoso no esté
realizado como placa cuneiforme individual sino más bien como un
tramo de exactamente una banda cuneiforme o anillo cuneiforme con
una superficie inclinada que está prevista por el lado orientado
hacia el diodo luminoso y/o en el lado de la banda cuneiforme o del
anillo cuneiforme alejado del diodo luminoso. Una forma de
realización de esta clase ofrece la ventaja de que no es necesario
fabricar una pluralidad de placas cuneiformes individuales, sino
que se puede disponer una banda cuneiforme o un anillo cuneiforme de
tal modo que esté asignado a varios diodos luminosos que están
situados a lo largo de la banda cuneiforme o del anillo cuneiforme,
de modo que en última instancia le corresponde a cada diodo
luminoso únicamente un tramo de la banda cuneiforme o del anillo
cuneiforme. Las propiedades ópticas de la banda cuneiforme o del
anillo cuneiforme son constantes a lo largo de su extensión
longitudinal. Las propiedades ópticas de varias bandas cuneiformes o
anillos cuneiformes previstos en cambio se diferencian unas de
otras, y dependen de su posición relativa respecto al sistema óptico
de recepción.
La placa cuneiforme, la banda cuneiforme o el
anillo cuneiforme se pueden orientar con relación al diodo luminoso
respectivo correspondiente de tal modo que la luz emitida por este
diodo luminoso incida a ser posible en su totalidad a través de la
superficie inclinada de la respectiva placa cuneiforme o de la
respectiva banda cuneiforme o anillo cuneiforme. De este modo se
incrementa al máximo la cantidad de luz que incide sobre la zona de
captación.
El elemento en cuña asignado a un diodo luminoso
también puede estar formado como tramo de hasta cuatro,
preferentemente de exactamente dos bandas cuneiformes o anillos
cuneiformes contiguos entre sí. También en este caso es aplicable
que las propiedades ópticas de las bandas cuneiformes o de los
anillos cuneiformes son constantes a lo largo de su extensión
longitudinal, pero se diferencian entre sí de una banda cuneiforme a
otra banda cuneiforme o de un anillo cuneiforme a otro anillo
cuneiforme. Las bandas cuneiformes o anillos cuneiformes se pueden
orientar en este caso con relación al respectivo diodo que tengan
asignado de tal modo que la luz emitida por este diodo luminoso
incida aproximadamente mitad por mitad, una a través de la
superficie inclinada de una banda cuneiforme o anillo cuneiforme, y
la otra mitad a través de la superficie inclinada de otra banda
cuneiforme o anillo cuneiforme. De este modo se consigue que la luz
emitida por un diodo luminoso se subdivida en dos zonas de cantidad
luminosa que pueden experimentar una conformación de haz de rayos
diferente. En esta disposición resulta especialmente ventajoso el
hecho de que se obtiene un superior grado de rendimiento ya que se
reducen al mínimo las pérdidas de luz que aparecen en las bandas
cuneiformes o anillos cuneiformes. Esto se explicará con mayor
detalle con relación a la descripción de las figuras.
En la forma de realización última descrita se
prefiere especialmente que la superficie inclinada de cada banda
cuneiforme o de cada anillo cuneiforme esté formada por dos tramos
paralelos entre sí con inclinaciones diferentes entre sí, donde en
particular cada uno de los dos tramos forma aproximadamente la mitad
de la superficie inclinada. En este caso es ventajoso que los dos
tramos tengan una transición continua. También esta forma de
realización se describirá dentro del marco de la descripción de las
figuras.
Una superficie terminal de la placa cuneiforme o
de la banda cuneiforme o del anillo cuneiforme que no presenta
superficies inclinadas puede transcurrir perpendicular a la
dirección de radiación principal del diodo luminoso. Las
superficies terminales citadas de todas las placas cuneiformes,
bandas cuneiformes o anillos cuneiformes pueden disponerse en este
caso dentro de un único plano. Si tales superficies terminales se
disponen en el lado alejado del diodo luminoso, entonces el
conjunto de todas las placas cuneiformes, bandas cuneiformes o
anillos cuneiformes puede formar un cristal frontal plano del sensor
conforme a la invención.
Todos los elementos ópticos para la conformación
de los haces de rayos están unidos firmemente y están realizados en
una placa escalonada unitaria que presenta una pluralidad de
escalones cuneiformes. De este modo ya no es necesario efectuar un
ajuste complejo de los elementos ópticos entre sí. Una placa
escalonada de esta clase que puede estar realizada por ejemplo como
pieza de fundición inyectada con mecanizado posterior, se puede
fabricar de modo especialmente económico, pudiendo fabricarse en
este caso conjuntamente en un único proceso de inyección todos los
elementos ópticos para la conformación de los haces de rayos de un
sensor optoelectrónico.
En la placa escalonada pueden estar previstos
varios anillos cuneiformes concéntricos, que en particular son
directamente contiguos entre sí. Una disposición de esta clase tiene
sentido si el sensor optoelectrónico presenta diodos luminosos
dispuestos en forma de anillo alrededor del sistema óptico de
recepción. A cada anillo de diodos luminosos se le puede asignar
entonces un anillo cuneiforme o, como alternativa,tramos de dos
anillos cuneiformes contiguos. Si la ventana de salida de luz del
sensor optoelectrónico tiene forma rectangular y los diodos
luminosos también están dispuestos en la zona de una superficie
rectangular, es ventajoso que también la placa escalonada tenga
forma rectangular, en cuyo caso al menos algunos de los anillos
cuneiformes concéntricos solamente están presentes en la placa
escalonada de forma incompleta. Una forma de realización de esta
clase también se describirá a continuación con mayor detalle dentro
del marco de la descripción de las Figuras.
Otras formas de realización preferidas de la
invención están descritas en las reivindicaciones subordinadas.
La invención se describe a continuación con
mayor detalle sirviéndose de ejemplos de realización y haciendo
referencia a las Figuras; éstas muestran:
Fig. 1 una sección a través de elementos
cuneiformes conformes a la invención con diodos luminosos dispuestos
delante,
Fig. 2 una sección a través de la placa
escalonada conforme a la invención con un diodo luminoso dispuesto
delante de un elemento cuneiforme de la placa escalonada,
Fig. 3 una sección a través de otra forma de
realización de una placa escalonada conforme a la invención con un
diodo luminoso dispuesto en la zona de dos elementos
cuneiformes.
Fig. 4 una representación tridimensional de una
placa escalonada conforme a la invención con diodos luminosos
dispuestos delante de ella, y
Fig. 5 una vista en planta de una placa
escalonada conforme a la invención.
La Fig. 1 muestra una sección a través de un
tramo de una placa escalonada 2 conforme a la invención, con diodos
luminosos 4 dispuestos delante de la placa escalonada 2. El tramo de
placa escalonada 2 representado presenta un total de tres elementos
cuneiformes realizados conforme a la invención como placas
cuneiformes 6, estando las superficies inclinadas 8 de las placas
cuneiformes 6 orientadas hacia los diodos luminosos 4.
Las superficies terminales 10 de las placas
cuneiformes 6 alejadas de los diodos luminosos 4 y de las
superficies inclinadas 8 se extienden perpendicularmente respecto a
la dirección de radiación principal A de los diodos luminosos 4, en
un plano común. En consecuencia se puede fabricar la placa
escalonada 2 como placa unitaria, que únicamente por el lado
orientado hacia los diodos luminosos 4 se mecaniza de tal modo que
se formen las superficies inclinadas 8. En este caso, la placa
escalonada 2 forma por el lado exterior un frente de aparato plano
de un sensor conforme a la invención.
Los rayos luminosos emitidos por los diodos
luminosos 4, sufren una primera refracción al penetrar en la placa
escalonada 2 en la zona de las superficies inclinadas 8, y una
segunda vez al salir de la placa escalonada 2 en la zona de las
superficies terminales 10, y por lo tanto quedan desviados respecto
a la dirección de radiación principal A de los diodos luminosos 4
en la dirección deseada en cada caso. Mediante la magnitud del
ángulo de inclinación de las superficies inclinadas 8 se puede
ajustar así la desviación deseada en cada caso. La pendiente de las
superficies inclinadas 8 se puede ajustar para ello tanto alrededor
de un eje de inclinación que transcurra perpendicularmente respecto
al plano del dibujo, como también, en caso de necesidad, alrededor
de un eje de inclinación que transcurra en el plano del dibujo, de
arriba hacia abajo. El ajuste de la superficie inclinada alrededor
del eje de inclinación citado en último caso sin embargo no es
posible si en lugar de placas cuneiformes individuales se utilizan
bandas cuneiformes o anillos cuneiformes tal como ya se ha
mencionado anteriormente.
El ajuste de la pendiente de las superficies
inclinadas 8 en todas las direcciones permite por una parte de
forma ventajosa dirigir la luz radiada por los diodos luminosos
exactamente en la dirección deseada en cada caso pero por otra
parte esta adaptación individual de las superficies inclinadas 8 a
cada uno de los diodos luminosos 4 entraña una gran complejidad.
Esta complejidad se puede reducir mediante el empleo de bandas
cuneiformes o anillos cuneiformes, lo que permite todavía una
desviación controlada de la luz emitida por los diodos luminosos 4
que es suficiente para la mayoría de las aplicaciones.
Las pendientes de las superficies inclinadas 8
se pueden elegir distintas entre sí, de modo que la superposición
de la luz emitida por todos los diodos luminosos 4 da lugar en
última instancia al perfil de iluminación deseado en cada caso en
la zona de captación del sensor optoelectrónico.
La Fig. 2 muestra una representación que se
corresponde en lo esencial con la representación según la Fig. 1,
habiéndose representado aquí por motivos de claridad solamente a
título de ejemplo un único diodo luminoso 4 junto con la totalidad
de los rayos de luz emitidos por él. La placa escalonada 2' según la
Fig. 2 presenta en total cuatro superficies inclinadas 8', que
tienen todas ellas pendientes diferentes respecto a la dirección
de radiación principal A del diodo luminoso 4. Frente a cada
superficie inclinada 8' está dispuesto un diodo luminoso 4, de los
cuales solamente está representado uno en la Fig. 2. Contiguo a
aquella zona 12 de la placa escalonada 2' que no presenta
superficies inclinadas 8' está previsto un sistema óptico de
recepción 14.
La pendiente de las superficies inclinadas 8'
respecto a la superficie terminal 10' va aumentando en el ejemplo
de realización representado de un elemento cuneiforme a otro
elemento cuneiforme según va aumentando la distancia del sistema
óptico de recepción 14, de modo que los rayos luminosos emitidos por
los diodos luminosos 4 sufren una mayor refracción según aumenta la
distancia del sistema óptico de recepción 14. Pero en principio las
superficies inclinadas 8' pueden tener una inclinación cualquiera,
en particular también con independencia de la distancia al sistema
óptico de recepción 14, para generar de este modo los perfiles de
iluminación deseados en cada caso.
Es ventajoso si la característica de radiación
de los diodos luminosos 4, el tamaño y la orientación de las
superficies inclinadas 8' y la distancia entre los diodos luminosos
4 y las superficies inclinadas 8' se elige de tal modo que la luz
emitida por un diodo luminoso 4 incida a ser posible en su totalidad
sobre la superficie inclinada 8' que le corresponde. Este criterio
se refiere a los rayos luminosos indicados en la Fig. 2 por B
incluida la doble flecha. Todos estos rayos luminosos salen de la
superficie terminal 10' después de haber penetrado en la placa
escalonada 2' a través de la superficie inclinada 8' correspondiente
al diodo luminoso 4.
Una parte de la radiación emitida por el diodo
luminoso 4 incide en las dos zonas señaladas por 16 sobre escalones
formados entre dos superficies inclinadas contiguas 8'. La radiación
que incide sobre estas dos zonas escalonadas 16 finalmente se
pierde, y no puede emplearse para la iluminación de la zona de
captación. En concreto y con respecto a la radiación que incide
sobre la zona escalonada superior 16 se produce un efecto
fotoconductor dentro de la placa escalonada 2', de modo que
finalmente esta radiación sale de modo indeseado lateralmente fuera
de la placa escalonada 2'. La parte de luz que incide sobre la zona
escalonada inferior 16 es reflejada por el escalón a través de la
superficie terminal 10' de tal modo que finalmente se conduce a lo
largo de la zona de captación que ha de ser iluminada. Las partes
de radiación citadas, influenciadas por las zonas escalonadas 16
sin embargo son tan reducidas que un sensor optoelectrónico con una
placa escalonada 2' según la Fig. 2 puede trabajar sin embargo en
la forma deseada según la invención.
Otras partes de radiación del diodo luminoso 4
inciden sobre superficies inclinadas contiguas 8' que no están
asignadas al diodo luminoso 4 dibujado en la Fig. 2. Estas partes de
radiación sufren entonces una refracción en las superficies
inclinadas contiguas 8' y se conducen en su mayor parte de la forma
deseada a la zona de captación. Las correspondientes zonas de
radiación luminosa están identificadas en la Fig. 2 por C, incluida
la doble flecha.
Del recorrido de la totalidad de los rayos
luminosos dibujados en la Fig. 2 se puede deducir que éstos están
refractados esencialmente aproximadamente en dirección hacia el
sistema óptico de recepción 14, lo cual es razonable ya que
partiendo del sistema óptico de recepción no puede tener lugar
ninguna iluminación de la zona de captación. En consecuencia y de
acuerdo con la invención, los diodos luminosos que rodean el sistema
óptico de recepción 14 se ocupan de la iluminación de la zona de
captación incluso directamente frente al sistema óptico de
recepción 14, gracias a las superficies inclinadas 8' previstas
conforme a la invención.
Si la placa escalonada 2' según la Fig. 2 está
realizada como placa escalonada con simetría de rotación se pueden
formar alrededor del sistema óptico de recepción 14 unos anillos
concéntricos de diodos luminosos 4 que se ocupan entonces de una
iluminación óptima de la zona de captación.
La Fig. 3 muestra una forma de realización
mejorada respecto a la Fig. 2, en la que el diodo luminoso 4
representado de nuevo sólo a título de ejemplo está dispuesto
directamente frente a una zona escalonada 18, de tal modo que la
luz emitida por el diodo luminoso 4 incide aproximadamente mitad por
mitad sobre superficies inclinadas contiguas 8'' de la placa
escalonada 2''.
Ya que la radiación emitida por el diodo
luminoso 4 en la zona escalonada 18 está orientada esencialmente en
dirección paralela al trazado de los escalones, la radiación emitida
prácticamente no se ve influenciada por la zona escalonada 18, lo
que incrementa el rendimiento de la disposición total.
Las superficies escalonadas 8'' de la placa
escalonada 2'' presentan en su zona intermedia respectivamente una
inflexión, de modo que a ambos lados de la inflexión presentan
propiedades ópticas diferentes. La pendiente de las superficies
inclinadas 8'' está adaptada en consecuencia mitad por mitad a aquel
diodo luminoso 4 que se encuentra más próximo de la respectiva zona
de la superficie inclinada. En cuanto al diodo luminoso 4
representado en la Fig. 3 únicamente a título de ejemplo, las dos
zonas 20 están adaptadas al diodo luminoso representado, mientras
que las zonas contiguas 22 y 24 están adaptadas a los diodos
luminosos contiguos al diodo luminoso 4, que no están representados
en la Fig. 3. Los ángulos de inflexión de las superficies inclinadas
contiguas 8'' pueden diferir entre sí, tal como está representado
en la Fig. 3.
En la Fig. 3 se ha vuelto a indicar mediante B,
incluida la doble flecha, aquella proporción de luz que pasa a
través de las zonas 20 de las superficies inclinadas 8'' y por lo
tanto incide directamente en la forma deseada sobre la zona de
captación.
En la forma de realización según la Fig. 3, la
proporción de luz que incide sobre las zonas escalonadas contiguas
16' es mínima, de modo que aquí prácticamente no se produce ninguna
pérdida de luz.
Las proporciones de luz que pasan a través de
las zonas 22, 24 de las superficies inclinadas 8'' no asignadas en
principio al diodo luminoso 4 están identificadas en la Fig. 3
mediante C, incluida una doble flecha, y llegan en su mayor parte a
la zona de captación, de modo que estas proporciones de radiación no
se pierden.
También la placa escalonada 2'' según la Fig. 3
puede realizarse con simetría de rotación del mismo modo que ya se
ha descrito con relación a la Fig. 2.
La Fig. 4 muestra una representación en
principio tridimensional de una placa escalonada 26 con simetría de
rotación con anillos cuneiformes concéntricos 28 que rodean una zona
central 30 de la placa escalonada 26. La zona central 30 está
realizada aquí como placa plana paralela, de manera que se puede
asignar a un sistema óptico de recepción 14 según las Fig. 2 y 3,
sin influir de modo relevante en la radiación que penetra en el
sistema óptico de recepción 14. Alternativamente puede estar
realizada la zona central 30 también como orificio pasante,
obteniéndose el mismo efecto. También es posible la realización como
lente de recepción o zona de lente de un sistema óptico de
recepción.
Los anillos cuneiformes 28 que rodean
concéntricamente la zona central 30 están previstos frente a anillos
luminosos 32, que también están dispuestos concéntricamente
alrededor de la zona central 30, encontrándose los diodos luminosos
32 respectivamente frente a un escalón formado entre dos anillos
cuneiformes 28, de acuerdo con la Fig. 3. Para ello los diodos
luminosos 32 están dispuestos dentro de un campo esencialmente
rectangular, tal como corresponde a la forma de construcción usual
de los sensores optoelectrónicos. Esto significa que al emplear la
placa escalonada 26 según la Fig. 4 ésta se corta a lo largo de las
líneas dibujadas de trazos en la Fig. 4, de modo que también la
placa escalonada 26 presenta esencialmente la forma de un
rectángulo.
Una placa escalonada de esta clase está
representada en planta en la Fig. 5. Se reconoce bien la zona
central 30 que está rodeada de anillos cuneiformes concéntricos 28,
de los cuales sin embargo los exteriores son incompletos debido a
la forma rectangular de la placa escalonada 26. En la Fig. 5 se han
dibujado con línea de trazos las inflexiones que según la Fig. 3
están presentes en las superficies inclinadas 8'', que separan por
ejemplo la zona 20 según la Fig. 3 de la zona 22 según la Fig.
3.
- 2
- Placa escalonada
- 2'
- Placa escalonada
- 2''
- Placa escalonada
- 4
- Diodos luminosos
- 6
- Placas cuneiformes
- 8
- Superficies inclinadas
- 8'
- Superficies inclinadas
- 8''
- Superficies inclinadas
- 10
- Superficies terminales
- 10'
- Superficies terminales
- 12
- Zona
- 14
- Sistema óptico de recepción
- 16
- Zona escalonada
- 16'
- Zona escalonada
- 18
- Zona escalonada
- 20
- Zona
- 22
- Zona
- 24
- Zona
- 26
- Placa escalonada
- 28
- Anillos cuneiformes
- 30
- Zona central
- 32
- Diodos luminosos
Claims (10)
1. Sensor optoelectrónico con una disposición
integrada de varios diodos luminosos (4, 32) dispuestos en la zona
de un sistema óptico de recepción (14) para la iluminación de una
zona de captación, teniendo los diodos luminosos (4, 32) asignados
para la conformación de los haces de rayos unos elementos ópticos
(2, 2', 2'', 28), que presentan forma de cuña, teniendo los diodos
luminosos (4, 32) asignados cada uno exactamente un elemento en cuña
(6) o zonas (20) de hasta cuatro elementos en cuña contiguos,
caracterizado porque
los elementos ópticos para la conformación de
los haces de rayos (2, 2', 2'', 28) poseen propiedades ópticas que
dependen de un ángulo de pendiente de una superficie inclinada (8)
del elemento en cuña o de los elementos en cuña y que se
diferencian entre sí en función de su posición relativa respecto al
sistema óptico de recepción (14), y porque todos los elementos
ópticos (2, 2', 2'', 28) que conforman los haces de rayos están
firmemente unidos entre sí y realizados en una placa escalonada
unitaria que presenta una pluralidad de escalones cuneiformes.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Sensor optoelectrónico según la
reivindicación 1, caracterizado porque
por lo menos algunos de los elementos (2, 2',
2'', 28) que conforman los haces de rayos están diseñados para una
desviación de la luz emitida por los respectivos diodos luminosos
(4, 32) en dirección hacia el eje óptico del sistema óptico de
recepción (14).
\vskip1.000000\baselineskip
3. Sensor optoelectrónico según una de las
reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque
el elemento cuneiforme asignado a un diodo
luminoso (4) está realizado como exactamente una placa cuneiforme
(6) con una superficie inclinada (8) que está prevista en el lado
orientado hacia el diodo luminoso (4) y/o en el lado alejado del
diodo luminoso (4), estando adaptada individualmente la pendiente de
la superficie inclinada (8) de cada placa cuneiforme (6) en dos
direcciones perpendiculares entre sí, a la posición relativa entre
el diodo luminoso (4) respectivo asignado y el sistema óptico de
recepción, en particular para conseguir el perfil de iluminación
necesario en cada caso en la zona de captación.
\vskip1.000000\baselineskip
4. Sensor optoelectrónico según una de las
reivindicaciones 1 ó 2,
caracterizado porque
el elemento cuneiforme asignado a un diodo
luminoso (4) está realizado como un tramo de exactamente una banda
cuneiforme o anillo cuneiforme (28) con por lo menos una superficie
inclinada (8') que está prevista en el lado orientado hacia el
diodo luminoso (4) y/o en el lado alejado del diodo luminoso (4) de
la banda cuneiforme o del anillo cuneiforme (28).
\vskip1.000000\baselineskip
5. Sensor optoelectrónico según una de las
reivindicaciones 3 ó 4,
caracterizado porque
la placa cuneiforme, la banda cuneiforme o el
anillo cuneiforme (28) está alineado de tal modo con el diodo
luminoso (4, 32) respectivo asignado que la luz emitida por este
diodo luminoso (4, 32) pase lo más completa posible a través de la
superficie inclinada (8, 8', 8'') de la respectiva placa cuneiforme
o de la respectiva banda cuneiforme o anillo cuneiforme (28).
\vskip1.000000\baselineskip
6. Sensor optoelectrónico según una de las
reivindicaciones 1, 2 ó 5,
caracterizado porque
el elemento en cuña asignado a un diodo luminoso
(4, 32) está realizado como tramos (20) de hasta cuatro,
preferentemente de exactamente dos bandas cuneiformes o anillos
cuneiformes (28) contiguos entre sí, estando alineadas en
particular las bandas cuneiformes o los anillos cuneiformes (28) con
el respectivo diodo luminoso (4, 32) asignado de tal modo que la
luz emitida por este diodo luminoso (4, 32) pasa aproximadamente
mitad por mitad a través de la superficie inclinada (8'') de una
primera banda cuneiforme o anillo cuneiforme (28), y la otra mitad
a través de la superficie inclinada (8'') de una segunda banda
cuneiforme o segundo anillo cuneiforme (28) contiguo.
7. Sensor optoelectrónico según la
reivindicación 6,
caracterizado porque
la superficie inclinada (8'') de cada banda
cuneiforme o anillo cuneiforme (28) está formado por dos tramos
paralelos entre sí (20, 22; 20, 24) con pendientes distintas entre
sí, formando en particular cada uno de los dos tramos (20, 22; 20,
24) aproximadamente la mitad de la superficie inclinada (8''),
transformándose especialmente los dos tramos (20, 22; 20, 24) de
forma continua uno en otro.
\vskip1.000000\baselineskip
8. Sensor optoelectrónico según una de las
reivindicaciones 3 a 7,
caracterizado porque
una superficie terminal (10, 10') de la placa
cuneiforme, de la banda cuneiforme o del anillo cuneiforme (28),
que no presenta ninguna superficie inclinada (8, 8') transcurre
perpendicularmente respecto a la dirección de radiación principal
(A) del diodo luminoso (4, 32).
\vskip1.000000\baselineskip
9. Sensor optoelectrónico según una de las
reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque
la placa escalonada está realizada como pieza de
fundición inyectada con mecanizado posterior.
\vskip1.000000\baselineskip
10. Sensor optoelectrónico según la
reivindicación 9,
caracterizado porque
en la placa escalonada están previstos varios
anillos cuneiformes concéntricos (28) que en particular son
directamente contiguos, presentando la placa escalonada (26) en
particular una forma rectangular, de modo que al menos algunos de
los anillos cuneiformes concéntricos (28) solamente están presentes
de modo incompleto sobre la placa escalonada (26).
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