Anordnung zur Strahlenlenkung für elektrische Lichtschrankengeräte. Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Strahlenlenkung für elektrische Licht schrankengeräte, bei welchen ein zwischen der das Gehäuse abschliessenden Linse und dem Strahlungsscheitelpunkt angeordnetes spiegelndes Glied den Strahlengang umlenkt.
Als elektrooptische Lichtschrankenan- lagen bezeichnet man Vorrichtungen, die aus einer Lichtquelle und einer lichtempfind lichen Zelle mit angeschlossenem iVZess- oder Steuergerät bestehen und bei denen von der Lichtquelle aus ein Lichtstrahl über eine je nach Bedarf mehr oder minder lange Strecke auf die lichtempfindliche Zelle fällt. Die Wirkungsweise solcher Vorrichtungen be steht darin, dass bei Schwächung des ge nannten Lichtstrahls durch Rauch, einge schaltete Trübungen oder dergleichen bezw. bei seiner Unterbrechung durch dazwischen tretende Personen oder Gegenstände das mit der Zelle verbundene liess- oder Steuergerät anspricht.
Als Lichtquelle werden meist kleine Projektoren verwendet, die aus einer Lampe in Verbindung mit einer Linse bezw. einem geeigneten Linsensystem bestehen, und deren Projektionslichtstrahl auf die lichtempfindliche Zelle gerichtet wird. Auch vor der lichtempfindlichen Zelle pflegt man zur Lichtsammlung eine Linse bezw. ein Linsensystem anzuordnen, das seinerseits auf die Lichtquelle gerichtet wird.
Versuche haben gezeigt, dass man mit derartigen Anordnungen die güirstigsten optischen Verhältnisse erhält, wenn man ver hältnismässig lange Brennweiten vorsieht. Hiermit ist jedoch der Nachteil verbunden, dass Lichtsender und Lichtempfänger eine ziemlich langgestreckte, fast fernrohrartige Gestalt erhalten.
Eine Anordnung dieser Art, welche aus einem Gehäuse 1 mit Wandmontageplatte 2 besteht, das vorn das Linsensystem 3 trägt und im Innern die Photozelle 4 als licht empfindliches Organ enthält, zeigt Fig. 1. Man übersieht ohne weiteres, dass ein so weit in den Raum hinausstehendes Gerät leicht versehentlichen Stössen ausgesetzt ist und auch verhältnismässig leicht seine Justierung verliert.
In der Anordnung nach der Erfindung kann dieser Nachteil vermieden werden. Nach der Erfindung wird zwischen der das Gehäuse abschliessenden Linse 3 und dem Strahlungsscheitelpunkt ein spiegelndes Glied angeordnet, welches den Strahlengang umlenkt. Im Strahlenscheitelpunkt sitzt da bei zum Beispiel entweder der Glühfaden der Lampe, wenn es sich um den Strahlen sender handelt, oder eine Lochblende, hinter der die Photozelle angeordnet ist, wenn es sich um den Strahlenempfänger handelt. Auf diese Weise gelingt es, den Geräten eine sehr geringe Bautiefe zu geben, so dass sie entsprechend stabiler werden und in viel ge ringerem Masse versehentlichen Stössen ausge setzt sind. Verschiedene Ausführungsbei spiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt.
Ein Ausführungsbeispiel für einen Strah lenempfänger zeigt Fig. 2. Zur gapselung dient wiederum ein Gussgehäuse 1 mit Wandmontageplatte 2. Zwischen der Ab schlusslinse 3 und der Photozelle 4 ist ein Spiegel 5 angeordnet, der den einfallenden Strahl 6 etwa um<B>90'</B> ablenkt. Obwohl beide Systeme gleiche Brennweite besitzen, ist die Bautiefe und Stabilität des Gerätes nach Fig. 2 offenbar bedeutend geringer als die jenige des bekannten Gerätes nach Fig. 1.
Zweckmässig benutzt man als spiegelndes Glied<B>(</B>5) ein total reflektierendes Prisma. Zunächst ist es leichter, Gehäuse der frag lichen Art staubsicher abzuschliessen, als sie gegen das Eindringen von Gasen gänzlich abzudichten, wie dies zur dauernden Er haltung eines guten Oberflächenspiegels not wendig wäre. Vor allem aber reflektiert ein Spiegelprisma nur die unter einem begrenz ten Winkel einfallenden Strahlen, während es andere Strahlen in das Gehäuse hinein ab beugt, wo sie vernichtet werden. Im Licht empfänger trägt das Prisma also dazu bei, Störstrahlen, die nicht aus der vorgeschrie benen Richtung einfallen, 'von der licht empfindlichen Zelle fernzuhalten.
Weiterhin hat es sich als zweckmässig er wiesen, das spiegelnde Glied verstellbar an zuordnen. Zu seiner Verstellung wird hier bei vorzugsweise eine mikrometrische Vor richtung vorgesehen, die am besten von aussen zugänglich ist, aber nach erfolgter Einstel lung versiegelt bezw. plombiert werden kann.
Befestigt man nämlich eines der be schriebenen Geräte mit seiner Montageplatte (2) an der Wand, so würde man bei fest stehender Anordnung der optischen Teile die genaue optische Ausrichtung der Linsenachse nur durch Einschieben entsprechender Unter- legscheiben oder dergleichen, das heisst durch mühseliges Ausprobieren finden können, ein Nachteil, der durch bewegliche Anordnung des spiegelnden Gliedes (5) in Geräten nach Fig. 2 vermieden werden kann.
Zur Durchführung der mikrometrischen Verstellung bedient man sich am besten des bekannten Dreischrauben-Prinzipes , das heisst man benutzt drei in bezug auf die Achse der Linse um etwa 120' versetzte Einstellschrauben, die den Spiegel fest halten. Der Spiegel selbst bezw. das ihn er setzende Prisma wird * hierbei zweckmässig auf einer Platte befestigt, die entgegen dem Zug oder Druck von einer oder mehreren Federn durch die drei gegeneinander versetz ten Schrauben festgehalten wird.
Einen Strahlensender bezw. einen Strah lenempfänger dieser Art zeigen die Fig. 3 und 4. Gemäss Fig. 3 befindet sich zwischen der Abschlusslinse 3 und der Glühlampe 7 ein total reflektierendes Prisma 8, das auf einer Metallplatte 9 befestigt ist, die von den Einstellschrauben 10 und 11 entgegen dem Drucke der Federn 12 und 13 festgehalten wird. Die Schrauben 10 und 11 liegen im Innern von Näpfchen, die nach erfolgter Ein stellung mit einer Plombiermasse vergossen und so versiegelt werden können. Nahezu gleichartig ist die gemäss Fig. 4 für den Lichtempfänger gewählte Anordnung.
Die Glühlampe 7 (Fig. 3) ist hier durch eine Photozelle 4 ersetzt. Weiterhin ist nach Fig. 4 zwischen dem Prisma 8 und der Photozelle 4 in der Brennpunktsebene des Linsensystemes 3 eine Lochblende 14 ange bracht, deren Lochöffnung diesen Brenn punkt eng umgreift. Auf diesem Wege er reicht man, dass nur praktisch parallel zu einander auf die Linse 3 auffallende Strah len als geschlossenes Bündel bis auf die Photozelle 4 gelangen. Durch Schwenken des Prismas 8 kann man also jeweils eine ganz bestimmte Einstrahlungsrichtung wählen, von der aus allein das Licht auf die Zelle 4 zu gelangen vermag, während alle aus an derer Richtung einfallende Strahlen von der Zelle ferngehalten werden.
Selbstverständlich kann man eine solche Blende (14) auch in Fig. 2 zwischen dem Spiegel 5 und der Photozelle 4 vorsehen.
Als besonders wertvoll hat die Erfindung sich für die Herstellung von Lichtschranken erwiesen, die zur Überbrückung grösserer Entfernungen (zum Beispiel für Zwecke der Überwachung von Eisenbahnübergängen, zur Grenzabsperrung und dergleichen) die nen. Bei derartigen Geräten benötigt man natürlich sowohl auf Seiten des a Strahlen senders als auch auf Seiten des Strahlen empfängers sehr lichtstarke Objektive.
Es würde zunächst naheliegend sein, zu diesem Zwecke den Durchmesser der verwendeten Linsen bezw. Linsensätze (Objektive) ent sprechend zu vergrössern. Dies führt jedoch schon bald zu kostspieligen optischen Hilfs mitteln, dass hierdurch die Wirtschaftlich keit in Frage gestellt wird. Die Erfindung hingegen ermöglicht es, von normalen, als Massenware handelsüblichen Linsensätzen auszugehen und durch geeignete Vereinigung einer Anzahl von derartigen optischen Hilfs mitteln für verhältnismässig billigen Preis ein Gerät zu bauen, dessen Reichweite an dern Geräten mit grossen und kostspieligen Objektiven gleichwertig ist und das trotz dem die gleiche optische Genauigkeit besitzt wie kostspielige Geräte mit entsprechend grossem Objektiv.
Es können in diesem Falle eine Reihe von Linsen sternförmig um eine Achse an geordnet und über je einen Spiegel (bezw. über je ein Spiegelprisma) einer gemein samen, in der genannten Achse angeordneten Lichtquelle bezw. lichtempfindlichen Zelle zugeordnet werden. Die Gestalt eines auf diesem Wege entstehenden Strahlensenders zeigen die Fig. 5 bis 7, und zwar in Vorder ansicht (Fig. 5), im Horizontalschnitt nach t-u (Fig. 6) und im Vertikalschnitt nach VI-w (Fig. 7).
Anderseits zeigen den Auf bau eines entsprechenden Strahlenempfängers die Fig. 8 bis 10, und zwar Fig. 8 wiederum eine Vorderansicht, Fig. 9 einen Horizontal schnitt nach t-it und Fig. 10 einen Verti kalschnitt nach v-w.
In dem Gehäuse 15 sind die Objektive 16a-16f sternförmig um die Achse x-y angeordnet. Zu jedem Objektiv gehört ein Spiegel 17a-17f; durch diese Spiegel wer den die einzelnen Objektive 16a-16f der gemeinsamen Lichtquelle 18 (Fig. 5 bis 7) bezw. einer gemeinsamen Photozelle 19 (Fig. 8 bis 10) zugeordnet. Um eine genaue Justierung der Spiegel in einfacher Weise zu ermöglichen, werden die Spiegel allseitig verstellbar angeordnet. Hierzu bedient man sich -vorzugsweise einer in der oben beschrie benen Weise nach dem Dreipunktsystem mikrometrisch beweglichen Schwenkplatte.
Von den drei Schrauben dieser Schwenk platte erscheint in den Schnittzeichnungen der Fig. 6, 7, 9 und 10 natürlich jeweils nur eine.
Weiterhin hat es sich bei Strahlensendern und Strahlenempfängern der zuletzt be schriebenen Art als zweckmässig erwiesen, für jedes einzelne Objektiv (16) ein geson dertes Schirmrohr 20a-20f vorzusehen, um Nebenlichter möglichst wirkungsvoll abzu blenden.
Was nun speziell die Ausführung eines solchen Strahlensenders angeht, so hat es sich als zweckmässig er-,viesen, die Achse des Glühfadenwendels in die Achse (x-y) des gesamten Systemes zu legen, wie dieses in Fig. 6 und 7 angedeutet ist. Weiterhin haben sich verschiedene Massnahmen als zweckmässig ergeben, welche dann Bedeutung gewinnen, wenn mit gefilterten, das heisst also insbe sondere mit infraroten Strahlen gearbeitet werden soll.
In diesem Falle ist es nämlich zweckmässig, die Justierung des Strahls mit sichtbarem Licht vorzunehmen und erst nach erfolgter Justierung die Filter zur Wirkung zu bringen. Weiterhin muss bei derartigen- Geräten berücksichtigt werden, dass einwand freie Filter sich bisher in grösseren Flächen nicht wirtschaftlich herstellen lassen.
Der einfachste Weg zur Berücksichti gung dieser Tatsache besteht darin, dass man gemäss Fig. 6 und 7 jedem einzelnen Objektiv (16) einen eigenen Filter (21) zuordnet. Ist das Gerät in sich soweit ausjustiert, dass die einzelnen Strahlenbündel genau parallel verlaufen, so genügt es zur Einstellung auf ein bestimmtes Objekt, einen dieser Filter herauszunehmen und mit diesem Objektiv das Objekt anzuvisieren.
Günstiger ist es hingegen, sämtliche Strahlengänge gleichzeitig von gefiltertem Licht auf ungefiltertes oder umgekehrt um zuschalten. Der einfachste Weg hierfür be steht darin, dass man einen die Lampe 18 in Form eines Zylinders (2) umgebenden Filter benutzt, der in der Richtung der Achse x-y (Pfeil 23) verschiebbar ist, wie dies in Fig. 7 gestrichelt angedeutet wurde. Statt dessen kann man die einzelnen Filter (21) gemäss Fig. 11 auch auf einer die Lampe (18) um gebenden Trommel (24) anordnen, durch deren Drehung sie in und aus dem Strahlen gang gebracht werden.
Zweckmässig sieht man dabei in dieser Trommel zusätzliche Löcher 25 vor, welche bei ausgeschalteten Filtern das ungefilterte sichtbare Licht zu den Spiegeln (17) gelangen lassen, welche dagegen bei eingeschalteten Filtern (etwa durch eine zusätzliche Trommel 26 lichtdicht verschlossen sind.
Was anderseits den Strahlenempfänger mit mehreren Objektiven angeht, so hat es sich als zweckmässig erwiesen, die lichtemp findliche Zelle 19 in einem lichtdichten Ge häuse 27 (vergleiche Fig. 9 und 10) anzuord- nen, das für den Strahlungseinfall mit blen- denartigen Öffnungen 28 versehen ist, die jeweils im Brennpunkt des zugehörigen, von Linse und Spiegel gebildeten optischen Systemes stehen.
Um hierbei die Strahlen auf eine gemeinsame lichtempfindliche Fläche zu bringen, empfiehlt es sich, die optische Anordnung so zu wählen, dass die einfallen den Strahlen gemäss Fig. 9 und 10 von den den einzelnen Linsen (16) zugeordneten Spie geln (17) in spitzem Winkel auf die Achse a-y des gesamten Systemes geführt werden. Benutzt man als lichtempfindliche Zelle eine Photozelle, so gibt man dieser zweckmässig gemäss Fig. 9, 10 und 12 die Form eines Pilzes, dessen Haube auf der Innenseite die lichtempfindliche Schicht 29 trägt und deren Unterteil für den Lichteintritt in Richtung der Pfeile 30 freigehalten ist.