(57)【要約】      （修正有）【課題】偏光を用いた物体の検出を改善する。【解決手段】監視領域（２０）内へ偏光した光線（１８）を送出するための発光器（１２）と、監視領域（２０）内で反射された光線（２６）を特定の偏光特性で受光して受信信号を生成するための受光器（３２）と、受光信号を評価することにより監視領域（２０）内の物体（２２、２４）を検出するための制御及び評価ユニット（３４）と、前面パネル（４０）とを備える光電センサ（１０）。前記前面パネル（４０）は応力複屈折のないものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
監視領域（２０）内へ偏光した光線（１８）を送出するための発光器（１２）と、前記監視領域（２０）内で反射された光線（２６）を特定の偏光特性で受光して受信信号を生成するための受光器（３２）と、前記受光信号を評価することにより前記監視領域（２０）内の物体（２２、２４）を検出するための制御及び評価ユニット（３４）と、前面パネル（４０）とを備える光電センサ（１０）において、
前記前面パネル（４０）が応力複屈折のないものであることを特徴とする光電センサ（１０）。
【請求項２】
前記発光器（１２）の前に発光側偏光フィルタ（１６）が配置されていること、及び／又は、前記受光器（３２）の前に受光側偏光フィルタ（２８）が配置されていることを特徴とする請求項１に記載のセンサ（１０）。
【請求項３】
前記発光側偏光フィルタ（１６）が前記前面パネル（４０）の手前における前記光線（１８）の光路内にある最後の素子として配置されていること、及び／又は、前記受光側偏光フィルタ（２８）が前記前面パネル（４０）の背後における反射光線（２６）の光路内にある最初の素子として配置されていることを特徴とする請求項２に記載のセンサ（１０）。
【請求項４】
前記監視領域（２０）内に配置された、協力する反射器（２２）を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のセンサ（１０）。
【請求項５】
前記光線（１８）を前記監視領域（２０）へ周期的に偏向させるための可動式の偏向ユニット（４２、４６）を備えるレーザスキャナとして構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のセンサ（１０）。
【請求項６】
前記前面パネル（４０）が周状に延在するカバー状であることを特徴とする請求項５に記載のセンサ（１０）。
【請求項７】
前記前面パネル（４０）がポリメチルメタクリレートから成ることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のセンサ（１０）。
【請求項８】
前記前面パネル（４０）が圧力、温度及び／又は流速を低下させた射出成形法により製造されたものであることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のセンサ（１０）。
【請求項９】
前記圧力を５％〜３０％、特に１０〜２０％だけ低下させ、前記温度を５％〜５０％、特に２５〜３５％だけ低下させ、前記流速を５〜５０％、特に２０〜３０％だけ低下させていることを特徴とする請求項８に記載のセンサ（１０）。
【請求項１０】
前面パネル（４０）が射出点を対称に配置した射出成形法により製造されたものであることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のセンサ（１０）。
【請求項１１】
光電センサ（１０）用、特に請求項１〜１０のいずれかに記載の光電センサ（１０）用の前面パネル（４０）を製造する方法において、該前面パネル（４０）を応力複屈折なしで製造することを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記前面パネル（４０）を、レーザスキャナとして構成された光電センサ用の周状に延在するカバー状に形成することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記前面パネル（４０）をポリメチルメタクリレートで製造することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記前面パネル（４０）を圧力、温度及び／又は流速を低下させた射出成形法で製造すること、特に圧力を５％〜３０％又は１０％〜２０％だけ、温度を５％〜５０％又は２５％〜３５％だけ、流速を５％〜５０％又は２０％〜３０％だけ低下させることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
前記前面パネル（４０）を射出成形法で製造し、その際、成形型内への注入を対称的に行う及び／又は注入ノズルの下方に材料タンクをあてがうことを特徴とする請求項１１〜１４のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１又は１１のプレアンブルに記載の光電センサ及び前面パネルの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
監視領域内の物体認識は光電センサの最もよくある課題の１つである。これはしばしば物体までの距離といった物体属性の特定と結びつけられる。センサの中には、協力する標的を検出する、あるいは協力する標的がもはや認識されなくなったら直ちに反応するという、やや特殊な機能を持つものがある。
【０００３】
この種のセンサで構造が簡単なものの一つに反射型光遮断機がある。この装置では、光源から監視領域の反対側の端に設置された反射器に向けて光線が発射され、該反射器により光線が反射されて反射型光遮断機へ戻ってくる。光線が遮られると反射型光遮断機の受光器が全く受光しなくなるか、少なくとも光量が減るため、物体認識機能が発動される。
【０００４】
ところが、鏡面状の物体や非常に明るい物体が光路に進入すると、多量の光が戻ってくるため、光遮断機が「光線の遮断なし」と誤認識する可能性がある。この問題は偏光を用いることにより解決できる。協力する標的として再帰反射器を用いれば、偏光した発射光線の偏光状態は維持され、偏光方向の回転だけが生じる。従って、適切に交差して配置された偏光フィルタを受光器の手前で用いれば、受光光線はほとんど妨害されずに通過することができる。一方、発射光線が鏡、鏡面又は明るい物体により拡散反射された場合は、偏光方向が変化しないか、光が偏光特性を失うため、受光光線は偏光フィルタによりほぼ完全に弱められてしまう。これにより、鏡や明るい物体による光線の遮断も認識することができる。
【０００５】
より複雑なセンサの一例にレーザスキャナがある。レーザスキャナは、偏向ユニットを用いて、レーザから生じた光線で周期的に監視領域を掃引する。この光線が監視領域内の物体の表面で拡散反射され、センサ内で評価される。偏向ユニットの角度位置から物体の角度位置が推定され、更に光伝播時間を基に光速を用いてレーザスキャナから物体までの距離も推定される。監視平面の走査は通常、発射光線を回転鏡に当てることにより達成される。発光器、受光器並びに付属の電子機器及び光学系は装置内で固定的に取り付けられており、一緒に回転することはない。もっとも、回転鏡を一体で運動する走査ユニットと置き換えることも考えられる。例えば、特許文献１では発光器と受光器を有する測定ヘッド全体が回転する。
【０００６】
特許文献２は冒頭で説明した原理による反射型光遮断機の一例を開示している。しかし該文献では、従来の全ての反射型光遮断機の場合と同様、偏光状態も維持されることに十分な注意が払われていない。即ち、実際にはセンサの光路内で様々な光学素子が偏光状態の維持に影響を及ぼし、その結果、偏光の回転がもはや合わなくなるため、光の損失はもとより、誤検出にさえつながる。言い換えれば、受光側の偏光フィルタに再入射する際の偏光特性は単純な理論的構成に従ったものにはならない。ところが、特許文献２は発光側及び受光側の光学系にも前面パネルにも言及しておらず、従って偏光状態に対するそれらの妨害作用への言及はなおさらない。実際には例えば、偏光の光路内のプラスチックレンズが偏光をほぼ完全に打ち消してしまう。
【０００７】
特許文献３では、応力光学的な複屈折が僅かしかないフレネルレンズ又は回折格子が発光光学系及び受光光学系として用いられている。これらの光学系は同時に光出射窓及び光入射窓としてケーシングの構成部品にもなっている。しかし、このような特殊な光学系への限定は大抵の場合望ましくない。その上、前面パネルにこのような光学系を装備したいという要望と、その応力を低く維持するという要求は相反する。このようなあまりに多くの要求が重荷となるため、実際にはそのような前面パネルの製造はうまくいかない。即ち、このパネルは相変わらず偏光特性に対して大きな影響を及ぼす。それに、このアプローチでは単一光線方式のシステムからより複雑なシステム（例えば出射窓乃至は前面パネルとして複雑な３次元自由形状面を有するレーザスキャナ）への拡張もできない。なぜなら、そもそもどうすれば光学系を前面パネルに統合できるかが明らかではなく、しかもその応力を低く維持するという追加条件があればなおさらだからである。
【０００８】
特許文献４は透明な対象物を認識するための光電式装置に関するものである。ただし、該センサには協力する標的はなく、発光器及び受光器が一方向光遮断機の原理に従って互いに対向するように並べられており、認識対象の物体はその間にある。発光側及び受光側に偏光子と液晶層を組み合わせたものが設けられている。これを用いて両方のフィルタの偏光方向が合った静止点が設定される。その後の稼働時には、透明な膜が偏光に所期の回転を生じさせ、発射光線が通過して受光器に達することができるようになるため、該膜が認識される。特許文献４は装置の光学素子による妨害的な偏光作用には立ち入っていない。また、その構造が特殊であるため、協力する標的を用いるセンサにその装置を転用することはできないと思われる。
【０００９】
レーザスキャナについては既に特許文献５で偏光の使用が検討されているが、それは協力する標的の確実な認識のためではなく屋外での使用のためのものである。この従来のレーザスキャナは直線偏光した光線を発する発光器を備えている。受光器の手前に偏光ビームスプリッタが配置されており、これが直交偏光成分と平行偏光成分を空間的に分離させて受光器へと導く。これにより実質的に２つの受信信号が生成され、それを別々に評価することができる。これを利用することで、屋外での使用における天候の影響を認識したり、天候の影響下でも物体を頑強に認識したりする。なぜなら、雨滴の表面でのミー散乱は他の物体の表面でのランベルト散乱と違って偏光状態が維持されるため、識別可能な霧信号又は降水信号が得られるからである。ただし、前記偏光ビームスプリッタは受光器のすぐ前にある。受信光はそこに達するまでに前面パネル、回転鏡及び受光光学系によって生じ得る偏光の妨害作用を全て受けているが、このような作用は特許文献５においても認識されていない又は議論されていない。
【００１０】
特許文献６から光学モジュールの偏光特性を分析する方法が知られている。これは前述した種類のセンサに特に関係するものではない。このような分析ではせいぜい問題点を数量化できるだけで、解決はできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】DE 197 57 849 B4
【特許文献２】DE 198 01 632 C2
【特許文献３】DE 10 2006 048 297 A1
【特許文献４】DE 43 43 457 C1
【特許文献５】EP 2 722 684 A1
【特許文献６】DD 277 122 A1
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
故に、本発明の課題は、偏光を用いた物体の検出を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この課題は、請求項１又は１１に記載の光電センサ及び前面パネルの製造方法により解決される。本発明に係るセンサは発光器を用いて、偏光した光線を監視領域内へ送出する。受光器が反射光線から受信信号を生成する。その際、特定の偏光特性を持つ受信光だけを受光器まで通過させる。これにより、偏光特性に所期の影響を及ぼさない異物を隠蔽することができる。制御及び評価ユニットが受信信号に基づいて監視領域内の物体を検出し、特に、光線が異物に当たったか、それとも偏光に影響する既知の特性を有する所期の物体に当たったかを確定する。前面パネルが、センサのケーシングのうち、送出光線が入射する領域乃至は反射光線が入射する領域を閉鎖している。
【００１４】
本発明の出発点となる基本思想は、センサの構成要素の影響により偏光状態が変わることを抑制するということにある。本発明では、実質的に応力複屈折がない前面パネルが有利であり、何より実際に実現可能であるということを認識し、そのために製造時の様々な有利な対策を以下に提示する。即ち、本発明に係るセンサの前面パネルでは、応力誘起性の複屈折による偏光方向の回転が全く又は少なくともほとんど生じない。
【００１５】
本発明のセンサには、受光側のフィルタまでの光路上で不所望の影響による偏光特性の変化が生じない偏光を利用できるという利点がある。これにより物体認識がより頑強で信頼できるものになる。応力複屈折のない前面パネルは著しい進歩である。なぜなら、その定義からして、偏光がそこを通り抜けることは防げないからである。他の光学的な構成要素は、後でまた説明するように巧みな配置によって偏光の重要な光路から外すことができるが、前面パネルはそうはいかない。そこで、前面パネルにおいて応力誘起性の複屈折による妨害作用を回避する又は少なくとも大幅に軽減するのである。
【００１６】
発光器の前に発光側偏光フィルタが配置されていること、及び／又は、受光器の前に受光側偏光フィルタが配置されていることが好ましい。あるいは、もともと偏光しているレーザ光源の使用も考えられるが、その場合でも発光側偏光フィルタと組み合わせることは排除されない。更にまた、特定の偏光方向の光だけを記録する受光器の使用も考えられるが、その場合も、受光器上の適宜の層を受光側偏光フィルタと解釈することができる。
【００１７】
発光側偏光フィルタが前面パネルの手前における光線の光路内にある最後の素子として配置されていること、及び／又は、受光側偏光フィルタが前面パネルの背後における反射光線の光路内にある最初の素子として配置されていることが好ましい。本来なら、偏光フィルタを発光器の直後又は受光器の直前で用いることが当然と思われるだろう。そこなら偏光フィルタの口径つまりは所要の面サイズが非常に小さくなり、安価で小さい偏光フィルタで足りるからである。しかし、そのような配置では偏光が前面パネルだけでなく発光光学系及び受光光学系、そして場合によっては偏向鏡等の他の素子をも通るため、偏光方向の不所望な回転等、偏光特性に対する影響が生じてしまう。一方、光の出射前の最後の素子又は光の入射後の最初の素子として用いるという有利な配置では、他の素子が偏光特性に影響を及ぼすことはない。更に、この位置では平行光が偏光フィルタにほぼ垂直に当たるため、要求の少ない安価な偏光フィルタを利用できる。光線が偏光フィルタに斜めに入射する他の配置では、はるかに広い角度範囲を持つ光線に対処しなければならない。これは高価な偏光フィルタでなければできない。
【００１８】
センサ内の外側で前面パネルの近くという有利な配置により、偏光特性に対する発光光学系及び受光光学系の作用が軽微になるため、光学系には例えばプラスチックから射出成形法で製造した安価なレンズ等を用いることができる。なぜなら、センサの内側で応力複屈折が生じたとしてもそれはもはや重大ではないからである。また、センサ内の外側の配置には、追加部品として後から填め込まれる偏光フィルタを用いて僅かなコストで反射器認識用の装備を変更可能にできるという利点もある。そのためには前面パネルを開けるだけでよい。光学系がアクセス不能な形で保護されていることが多いセンサ内のより深い部分の光路にまで入り込む必要はない。
【００１９】
本センサは監視領域内に配置された、協力する反射器を備えていることが好ましい。この場合、送出光線は反射器に当たるように方向付けられる。反射器は偏光フィルタ同士の相互の捻転に合った既知の偏光回転を生じさせる。
【００２０】
本センサは、光線を監視領域へ周期的に偏向させるための可動式の偏向ユニットを備えるレーザスキャナとして構成されていることが好ましい。これにより、はるかに広い監視領域を検出できる。偏向ユニットは、その他の部分が静止しているセンサにおける回転鏡、又は、発光器と受光器を備える一体回転式の走査モジュールである。
【００２１】
前面パネルは周状に延在するカバー状であることが好ましい。「周状に延在する」とは前面パネルが少なくとも走査光線の角度範囲内を覆っているということを意味する。そのためにはカバーの幾何学的形状が偏向ユニットの回転軸を中心とする回転体状であることが有利である。ここで、カバーは３６０度にわたって延在している必要はなく、光線が走査する角度領域にわたって延在してさえいればよい。典型的な形状は円柱又は円錐の側面の少なくとも一部に相当するものであるが、例えば球体や楕円体、足つきグラス等、より複雑な輪郭も考えられる。従って、大まかに言えばカバーとは３次元的な自由形状面のことである。このような形状では非常に大きな応力が生じるため、応力誘起性の複屈折が生じることがまず予期されるが、ここで提示した対策によりそれを防ぐことができる。
【００２２】
前面パネルはＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）から成ることが好ましい。この材料は応力誘起性の複屈折が比較的生じにくいため非常に好適である。
【００２３】
前面パネルは圧力、温度及び／又は流速を低下させた射出成形法により製造されたものであることが好ましい。これらは、応力の発生をできるだけ抑えるために低下させることが有利である射出パラメータの３つの例である。製造を全体的に注意深く、ゆっくりと行い、材料を十分に安静にすることで、該材料が所望の形状に順応し、応力のない状態でその形状を維持できるようにする。これにより、応力を相当に低下させ、応力誘起性の複屈折による偏光特性の変化をほぼ完全に防ぐことができる。
【００２４】
前記の場合、圧力は５％〜３０％だけ、温度は５％〜５０％だけ、そして流速は５〜５０％だけ低下させることが特に好ましい。これにより重要な射出パラメータの引き下げも数量化される。相対的な低下の基準はＰＣ（ポリカーボネート）等のプラスチックを原料とする従来の前面パネルの射出成形であるが、後者の場合は相当な応力が残ることになる。圧力を１０％〜２０％、温度を２５％〜３５％、そして流速を２０％〜３０％低くすれば特に有利であることが分かった。
【００２５】
前面パネルは射出点を対称に配置した射出成形法により製造されたものであることが好ましい。対称性の基準となるのは光学的な作用面、つまり送出光線乃至は反射光線の通過領域である。言い換えれば、前面パネル又はカバーの形状を有する成形型内への注入が対称且つ同心状に行われる。そのためには特に、前面パネルの光学的な作用面まで対称且つ放射状に延在する流路を設ける。
【００２６】
本発明に係る製造方法では、光電センサ用の前面パネル、特に本発明に係る光電センサの前記実施形態のいずれかのための前面パネルを応力複屈折なしで製造する。
【００２７】
また、前面パネルは、レーザスキャナとして構成された光電センサ用の周状に延在するカバー状に形成することが好ましい。前面パネルはＰＭＭＡで製造することが好ましい。前面パネルは圧力、温度及び／又は流速を低下させた射出成形法で製造することが好ましく、特に圧力を５％〜３０％又は１０％〜２０％だけ、温度を５％〜５０％又は２５％〜３５％だけ、流速を５％〜５０％又は２０％〜３０％だけ低下させることが好ましい。前面パネルは、成形型内への注入を対称的に行う射出成形法で製造することが好ましい。製造の際のこれらの手法の利点は既に述べた通りである。
【００２８】
好ましくは注入ノズルの下方に材料タンクをあてがうようにする。これにより成形型内への流入の前に応力を均一に緩和することができる。故に、材料は既にほぼ応力がなくなった状態で流入する。圧力、温度及び流速を低下させた緩やかで丁寧な製造を行った場合でさえ僅かに応力が生じることがあるが、それは成形型内への流入後に再び解消することができる。
【００２９】
以下、本発明について、更なる特徴及び利点をも考慮しつつ、模範的な実施形態に基づき、添付の図面を参照しながら詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】偏光と応力複屈折のない前面パネルとを用いた光電センサの概略図。
【図２】レーザスキャナとしての光電センサの別の実施形態であって、応力複屈折のない前面パネルが３次元的なカバー状であるものを示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１は本発明に係る光電センサ１０の一例である反射型光遮断機の概略図である。これは単独で又は光格子の一部として用いられる。例えばレーザダイオード（これはＶＣＳＥＬ（垂直共振器面発光レーザ）又は端面放射型発光器として構成されていてもよい）を有する発光器１２が発光光学系１４を用いて発光側偏光フィルタ１６を通して監視領域２０内へ光線１８を送出する。
【００３２】
監視領域では光線１８が協力する反射器２２に当たる。これは、例えば再帰反射器のように、偏光状態を維持するか、偏光を決まった方法で回転させる。物体２４が光線１８の光路内にあると、反射器２２の代わりにその物体２４が光線を受ける。いずれの場合も少なくとも光線１８の一部が直反射又は拡散反射される。反射された光線２６は受光側偏光フィルタ２８と受光光学系３０を通って受光器３２へ導かれ、そこで例えばフォトダイオード、ＡＰＤ（アバランシェフォトダイオード）又はＣＣＤ若しくはＣＭＯＳチップによって電気的な受信信号に変換される。２つの偏光フィルタ１６、２８は反射器２２の作用により生じる偏光の回転に合わせて偏光方向を互いに捻転させている。光学的なクロストーク、特に偏光フィルタ１６、２８の表面でそれぞれ反射される利用されない成分のクロストークはこの構成により大幅に回避されるが、受光鏡胴等によって更に低減させることができる。
【００３３】
光線１８を生成するため乃至は電気的な受信信号を得るために、制御及び評価ユニット３４が発光器１２及び受光器３２と接続されている。制御及び評価ユニット３４は、マイクロプロセッサ、ＡＳＩＣ又はＦＰＧＡのようなデジタル部品を少なくとも１つ含んでいることが好ましい。その場合、受信信号は制御及び評価ユニット３４へ渡される前又はその際にデジタル化されるが、これは特に図示していない。制御及び評価ユニット３４は受信信号が反射器２２又は物体２４のいずれに由来するかを識別する。光路内に物体２４がある場合、通常、反射器２２から期待される偏光状態の維持又は回転は見られない。故に、物体２４からの反射光線２６の場合、受光器３２には光がほとんど到着しない。なぜなら受光側偏光フィルタ２８がそのような光を阻止するからである。これにより、例えばパラメータ設定された又は教え込まれた閾値との比較によって反射器２２と物体２４が区別される。この区別の際、物体２４が偏光を無偏光又は部分偏光にして反射することがあり、そのときに受光側偏光フィルタ２８を通過できる成分も維持される可能性がある、ということを考慮する必要がある。つまり、閾値等の区別の基準は、関連する距離範囲全体にわたって反射器２２以外の物体２４からどの程度の量の光が来ると期待されるかに応じて決めなければならない。例えば、単純な閾値の代わりに、協同しない物体２４から予期される信号に基づき、距離依存的な信号強度曲線を保存しておくことができる。協同しない物体２４の距離依存的な信号曲線と協力する反射器２２との間隔が大きくなればなるほど、より良好な区別が可能となる。
【００３４】
一実施形態では適宜の二値的な物体認識信号が、ここではスイッチ出力として構成されたインターフェイス３６に出力される。即ち、スイッチ出力は光線１８が反射器２２に当たっている間は「オフ」の状態であり、物体２４が反射器２２の前に入ってくると「オン」の状態になる。もちろん、これらの状態を逆に表現してもよい。スイッチ信号は後段の処理プロセスのために、特に自動化技術において利用される。このようなセンサ１０の好ましい取り付け箇所の一つはベルトコンベアの近くである。そこでは、搬送される各物体２４がそれぞれ光線１８内に入った後、再び光線の外に出る。また、スイッチ出力の代わりに、他の情報を出力できる別のインターフェイス３６を設けることも考えられる。例えば、制御及び評価ユニット３４が位相法又はパルス法で光伝播時間を測定して反射器２２又は物体２４までの距離を測定することが考えられる。そうすれば、特に反射器２２が事前に設定可能な一定の距離範囲にまだ存在するかどうかを監視することができる。
【００３５】
センサ１０はケーシング３８で保護されている。ケーシングのうち、送出光線１８が出射したり反射光線２６が入射したりする前側の領域が前面パネル４０で閉鎖されている。
【００３６】
図１に示したセンサ１０の具体的な光学的構造は単に模範的なものと理解すべきである。図示した二軸型の配置の代わりに同軸型の配置や自動コリメーション型の配置も可能である。発光及び受光光学系１４、３０は簡単な集光レンズとしてしか描かれていないが、これは適宜の任意の光学系の代表例である。
【００３７】
ただし、偏光フィルタ１６、２８は、図示したように偏光フィルタ１６、２８と監視領域２０との間の光路内にある光学的な構成要素ができるだけ少なくなるように配置することがとりわけ有利である。特に、偏光が発光光学系１４及び受光光学系３０を貫通しないようにする必要がある。これにより、例えば自由形状面のレンズを持つ光学系等、任意の複雑な光学系１４、３０をプラスチックで安価に作製することができる。このような光学系では恐らく応力誘起性の複屈折が非常に大きくなるが、前記のように偏光フィルタ１６、２８を配置すれば複屈折の影響はない。そのようなレンズは凸状の構造体、つまり通常の集光レンズであってフレネルレンズ等ではない。また、レンズは前面パネル４０から独立した独自の構成要素である。
【００３８】
前面パネル４０だけが偏光フィルタ１６、２８と監視領域２０との間に唯一の光学素子として残っている。前面パネル４０も自由形状面やプラスチック製であることが多い。従って、後述する本発明に係る対策がなければ、前面パネル４０は光の偏光方向に不所望な変化を生じさせる。光学的な観点からすると偏光フィルタ１６、２８を前面パネル４０の向こうの外側に配置することが理想的であろうが、それはできない。なぜなら、そうするとそれらがもはや前面パネル４０に保護されなくなり、外部環境の影響にさらされてしまうからである。
【００３９】
そこで、本発明では前面パネル４０が応力複屈折なしで形成される。そのための有利な対策の一つは、割れや応力のない製造と両立できる範囲内でパネルを薄くすることである。応力複屈折のない前面パネル４０を可能にする要素として一般的に考えられるのは、使用する材料、幾何学的形状、そして製造プロセスである。そのうち幾何学的形状は構造設計及び光学設計を通じて先に決まっているのが通例であるし、製造プロセスは複雑な３次元の幾何学的形状も扱うことができなければならない。
【００４０】
ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）が特に好適な材料であることが分かった。これにも応力複屈折が生じる傾向は確かにあるが、それは従来から使用されているプラスチックほどではない。後者の典型例としてここではＰＣ（ポリカーボネート）を挙げる。
【００４１】
前面パネル４０の製造には射出成形法を用いることが好ましいが、ある一定の修正を行うことが前提となる。これはまず一般的な射出パラメータに関するものであり、それを低くすることで、応力がそもそも全く生じないようにするか、所望の最終的な形状で固まるまでに応力を解消できるようにする。即ち、ポリカーボネートから成る従来の前面パネルの場合の通常の射出パラメータと比べて、本発明に係る前面パネル４０は、好ましくは、圧力を１０％〜２０％だけ、及び／又は、温度を２５％〜３５％だけ、及び／又は、流速を２０％〜３０％だけ低下させた状態で製造される。
【００４２】
これらの値は意図的に単なる相対値で提示している。前面パネル４０の詳しい幾何学的形状が決まれば、ポリカーボネートに用いられる通常の射出パラメータの絶対的な数値を基準点として完全に挙げることができるため、それらの値から、前の段落で提示したのパーセント表記の低下量に応じて、本発明に係る製造（特にＰＭＭＡを用いた製造）のための絶対的な数値を導き出すことができる。しかし、幾何学的形状に応じてポリカーボネートについての数値は変わる。故に、実際には絶対値ではなく、先に挙げたような相対的な低下量が重要である。
【００４３】
また、有利な方法では、光学的な作用面、つまり前面パネル４０のうち光線１８と反射光線２６の本来の通過領域に対して対称且つ同心状に注入が行われる。これを支援するには、例えば光学的な面まで対称且つ放射状に延在する流路を通じて、注入ノズルの表面に直接、注入材料を均一に分配すればよい。注入ノズルの下方に前記光学的な面に対して対称にタンクを置けばそのプロセスが支援され、所望の型枠形状への流入の前に圧力が均一に緩和される。割れの発生を避けるため、特定の領域を平滑化して成型品を取り出し易くすることが有利である。
【００４４】
図１に示したセンサ１０は比較的単純であるため、幾何学的形状があまり複雑ではない前面パネル４０で十分である。しかし、前述の製造プロセスでは、レーザスキャナの前面パネル４０又はカバーに必要とされるような、要求の高い３次元的な自由形状の幾何学的形状を持つ応力複屈折のない前面パネル４０でも製造可能である。
【００４５】
図２はレーザスキャナとしての実施形態における光電センサ１０の概略断面図である。このレーザスキャナは大きく分けて可動式の走査ユニット４２と台座ユニット４４とを含む。走査ユニット４２は光学的な測定ヘッドである一方、台座ユニット４４には給電部、評価用電子機器、接続部等、その他の要素が収納されている。稼働時には、台座ユニット４４の駆動部４６を用いて走査ユニット４２を回転駆動することで、監視領域２０を周期的に走査する。
【００４６】
走査ユニット４２は原理的には図１のセンサ１０のように構成されている。この非常に概略的な記載のレベルでの主な違いは、走査ユニット４２が回転して、はるかに広い監視領域２０を少しずつ探査するということである。制御及び評価ユニット３４は走査ユニット４２及び台座ユニット４４内の評価用部品３４ａ〜ｂに任意に分配することができる。評価用部品３４ａ〜ｂが両方ともある場合、通信装置（図示せず）が無線で又は例えば滑り接触によりそれらを接続するとともに、走査ユニット４２及び台座ユニット４４内の電子機器を全体的に接続する。同様に回転式の走査ユニット４２への電子的な供給も用意されている。
【００４７】
制御及び評価ユニット３４は受信信号を評価し、駆動部４６を制御し、角度測定ユニット（図示せず）から信号を受け取る。角度測定ユニットは走査ユニット４２のその都度の角度位置を特定する。評価のため、好ましくは検知された物体までの距離が光伝播時間法で測定される。これにより、各スキャン周期の完了毎、つまり走査ユニット４２の回転毎に、角度と距離を通じて監視領域２０の走査平面内の全ての物体点の２次元極座標が利用可能になる。インターフェイス３６には、例えば、協力する反射器２２（図２には示さず）がまだ検出されているか否か、あるいは協力する反射器２２がどの角度及び距離において認識されるかという評価結果が供給される。
【００４８】
前面パネル４０はここでは周状に延在するカバーとしてレーザスキャナのケーシング３８の上側部分を成している。「周状に延在する」とは、前面パネル４０が走査光線１８乃至は戻り光線２６の掃引する角度範囲を覆っているという意味である。そのためには前面パネル４０が走査ユニット４２の回転軸を中心とする回転体状であることが好ましい。全てのレーザスキャナが３６０度の視野を持つわけではないから、その回転体は該当する角度範囲を覆うだけで十分である。図とは違って、前面パネル４０を、光学的に作用しない領域、特に蓋の領域において、ケーシングの不透明な部分により再び閉じ込めてもよい。
【００４９】
図示した光学的に作用する前面パネル４０の形状は円錐台の側面である。他の形状としては、円筒側面の一部、真っ直ぐではなく曲がった母線を持つ回転体（これは例えば足つきグラス状になる）、球体又は楕円体の一部、及び、何らかの適宜の複雑な３次元自由形状が考えられる。先に挙げた材料と製造ステップを用いれば、幾何学的形状に関わらず前面パネル４０を応力複屈折のないものにすることができる。
【００５０】
図示したセンサ１０の２つの構造では吸収に基づいて機能する偏光フィルタ１６、２８が用いられている。代わりに反射方式で機能する偏光フィルタを用いることも考えられる。ただし、利用されない透過成分がセンサ１０内で不所望の信号を生じさせないように配慮する必要がある。その他の光学的な構成は適宜合わせることになるが、その際、反射型の光学系１４、３０も原理的には考えられる。それでも、偏光が前面パネル４０以外の素子を通らずに済むように、偏光フィルタ１６、２８を最も外側の光学素子のままにしておくことが好ましい。前面パネル４０自体に応力複屈折がないことは変わりない。それ故、透過型又は反射型の偏光フィルタ１６、２８のいずれを用いるか、そして屈折型又は反射型の光学系１４、３０のいずれを用いるかという基本構造に関わらず、本発明の利点は維持される。
【図１】
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【図２】
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【外国語明細書】
2019204768000001.pdf