STRAHLENBÜNDELS

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zum Abschwächen auftreffenden Lichts eines Strahlenbündels.

In bestimmten technischen Einrichtungen wie beispielsweise Streulicht-Rauchmel- deeinrichtungen wird gezielt Licht in einen Nutzlichtbereich, beispielsweise in einen Streulichtbereich eingeleitet und dort eventuell auftretende Reflexionen mittels eines oder mehrerer optischen Detektoren wie beispielsweise Fotodioden und dergleichen erfasst. In Streulicht-Rauchmeldern breitet sich in der Regel nahezu monochromatisches Licht oder Infrarotstrahlung einer Laser- oder Leuchtdiode geradlinig ausgehend von der Lichtquelle in den Nutzlichtbereich aus. Wird es dort von eventuell vorhandenen Rauchpartikeln oder dergleichen gestreut, so trifft eine geringe Lichtmenge dieses gestreuten (gegebenenfalls reflektierten) Lichts auf die um den Nutzlichtbereich herum angeordneten optischen Detektoren, wodurch in diesen ein Signal erzeugt wird. Je nach Anwendungsfall kommen hierbei unterschiedliche Signalauswertungsmethoden zum Einsatz; falls eine entsprechende Bedingungen erfüllt ist, kann ein derartiger Streulicht-Rauchmelder ein Alarmsignal oder dergleichen ausgeben.

Bei diesen Anwendungsfällen ist es von großer Wichtigkeit, dass durch konstruk- tive Maßnahmen sichergestellt ist, dass neben dem Streulicht, welches tatsächlich an zu erkennenden in dem Nutzlichtbereich befindlichen Partikeln gestreut bzw. reflektiert wurde, möglichst wenig vagabundierendes Licht auf die optischen De- tektoren trifft. Vagabundierendes Licht ist Licht, welches beispielsweise von den Innenwänden oder dergleichen des Streulicht-Raumelders reflektiert wurde. Wenn zu viel vagabundierendes Licht auf die optischen Detektoren trifft, erzeugen die optischen Detektoren ein zu hohes Hintergrundsignal, so dass das Streulicht sich kaum von diesem Hintergrundsignal abhebt und daher schwer oder gar nicht gemessen werden kann. Insbesondere bei hochsensiblen Streulicht-Raumeldern ist eine hohe Verstärkung der Streulichtsignale nötig, die bei hohen Hintergrundsignalen zu einer Übersteuerung der Verstärker führen würde. Zur Abschwächung bzw. Absorption unerwünschten Lichts sind sogenannte Lichtfallen bekannt. Aus der Druckschrift DE 10 2005 045 280 B3 ist beispielsweise ein optischer Distanzsensor mit einer derartigen Lichtfalle bekannt, wobei die Lichtfalle in unmittelbarer Nähe der Lichtquelle angeordnet ist, um Streulicht, welches sich unmittelbar von der Lichtquelle in eine andere Richtung als die Nennrichtung des auszusendenden Strahlenbündels ausbreitet, zu absorbieren. Diese herkömmliche Lichtfalle weist einen relativ komplizierten Aufbau auf, wobei Empfangslichtstrahlen derart in der Lichtfalle reflektiert werden, dass sich diese totlaufen und nicht mehr aus der Lichtfalle herausgeführt werden. Zu diesem Zweck sieht die herkömmliche Lichtfalle vor, dass Oberflächen innerhalb der Lichtfalle aufgeraut werden oder Faltenstrukturen aufweisen.

Die aus der DE 10 2005 045 280 B3 bekannte Lichtfalle weist also einen relativ komplizierten Aufbau auf, um auftreffendes Licht wirksam zu absorbieren. Die herkömmliche Lichtfalle ist im Übrigen seitlich zu einem fotooptischen Empfänger angeordnet und dient dazu, lediglich an diesem Empfänger, d. h. an dessen Oberfläche, reflektiertes Licht abzuschwächen. Mithin ist diese herkömmliche Lichtfalle nicht dazu geeignet, bei einer Anordnung, wie sie in einem Streulicht- Rauchdetektor oder dergleichen vorliegt und bei welcher der von der Lichtquelle ausgesendete Lichtstrahl (Strahlenbündel) nicht direkt auf einem Empfängerele- ment geführt wird, diesen direkt auftreffenden und relativ energiestarken Lichtstrahl ausreichend zu absorbieren und somit daran zu hindern, in den Nutzlichtbereich zurückreflektiert zu werden.

Ausgehend von dieser Problemstellung liegt der vorliegenden Erfindung die Auf- gäbe zugrunde, eine Anordnung zum Abschwächen auftreffenden Lichts eines Strahlenbündels mit endlicher Aufweitung anzugeben, welche einen vergleichsweisen einfachen Aufbau aufweist und zur Absorption (zum Abschwächen) direkt auftreffenden Lichts einer Lichtquelle wie beispielsweise einer Laser-Lichtquelle oder dergleichen geeignet ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch eine Anordnung zum Abschwä- chen auftreffenden Lichts eines Strahlenbündels mit endlicher Aufweitung, welche die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 aufweist.

Insbesondere wird die Aufgabe gelöst durch eine Anordnung zum Abschwächen auftreffenden Lichts eines Strahlenbündels mit endlicher Aufweitung, vorzugswei- se direkt auftreffenden monochromatischen Lichts, wobei die Anordnung eine Lichtquelle zum Erzeugen eines Lichtbündels unpolarisierten Lichts, vorzugsweise unpolarisierten monochromatischen Lichts, einen Nutzlichtbereich, den das unpo- larisierte Licht durchläuft und vorzugsweise ausgehend von der Lichtquelle geradlinig durchläuft, sowie eine dem Nutzlichtbereich nachgeordnete und vorzugswei- se in direkter Strahlrichtung des Lichtbündels nachgeordnete Absorptionseinrichtung zum zumindest teilweisen Absorbieren auftreffenden Lichts aufweist, wobei die Absorptionseinrichtung mindestens eine in Richtung des Lichtbündels angeordnete Polarisationseinrichtung aufweist. Durch die Verwendung mindestens einer Polarisationseinrichtung ist auf überraschend einfache Weise eine zuverlässige Abschwächung des direkt auftreffenden Lichtbündels möglich, nachdem dieses den Nutzlichtbereich unpolarisiert durchlaufen hat. Dadurch, dass Polarisationseinrichtungen kostengünstig verfügbar sind, ist es somit auf ökonomisch vorteilhafte Weise einfach möglich, das durch vagabundierendes Licht erzeugte Hintergrundsignal bei Vorrichtungen wirksam zu minimieren, welche von einer derartigen Anordnung Gebrauch machen. Dies gilt ganz besonders für den Fall, dass die Absorptionseinrichtung dem Nutzlichtbereich in direkter Strahlrichtung des Lichtbündels nachgeordnet ist, mit anderen Worten also von dem gesamten relativ starken Strahlbündel beaufschlagt wird, welches beispielsweise aus einer monochromatischen Laserlichtquelle oder aus einer nahezu monochromatischen LED-Lichtquelle stammt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lösung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

So ist es beispielsweise vorgesehen, dass um den Nutzlichtbereich herum mindestens ein optischer Detektor zum Detektieren von Streulicht angeordnet ist. Wenn also nicht lediglich das Auftreten von Streulicht, welches negativ in den Nutzlichtbereich zurückwirkt, vermieden werden soll, sondern ganz gezielt um diesen Nutzlichtbereich herum eine optische Erkennung stattfindet, dann kann mit der erfindungsgemäßen Anordnung eine noch bessere Genauigkeit der optischen De- tektion erreicht werden, was das Hintergrundsignal aufgrund von ungewollt in den Nutzlichtbereich zurückgestreuten Streulicht weiter verringert.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Absorptionseinrichtung mindestens zwei in Richtung des Lichtbündels aufeinanderfol- gend angeordnete Polarisationseinrichtungen aufweist. Es hat sich überraschend herausgestellt, dass durch die aufeinanderfolgende Anordnung mindestens zweier Polarisationseinrichtungen zum Absorbieren des auftreffenden Lichtbündels die Absorptionseigenschaften nochmals signifikant verbessert werden können. In Anknüpfung an diese Weiterbildung ist es beispielsweise vorgesehen, dass die mindestens zwei Polarisationseinrichtungen einen ersten linearen Polarisationsfilter und einen zweiten linearen Polarisationsfilter aufweisen. Hierbei sind die Polarisationsrichtungen des ersten und des zweiten linearen Polarisationsfilters um 90° zueinander versetzt. Durch eine derartige Verdrehung der Polarisationsebe- nen der beiden linearen Polarisationsfilter, welche in Richtung des Lichtbündels aufeinanderfolgend angeordnet sind, kann die Absorptionswirkung nochmals verbessert werden.

Alternativ ist es in Anknüpfung an die vorgenannte Weiterbildung möglich, dass die mindestens zwei Polarisationseinrichtungen einen ersten zirkulären Polarisationsfilter und einen zweiten zirkulären Polarisationsfilter aufweisen. Der Polarisations-Drehsinn des ersten Polarisationsfilters in Richtung des einfallenden Lichtbündels ist hierbei gleich dem Polarisations-Drehsinn des zweiten Polarisationsfilters in Richtung des einfallenden Lichtbündels. Mit anderen Worten : Die beiden in Richtung des Lichtbündels aufeinanderfolgend angeordneten zirkulären Polarisationsfilter sind nicht gegensinnig zueinander verdreht. Im Vergleich zu den aufeinander folgend angeordneten linearen Polarisationsfiltern kann bei dieser Weiterbildung der Erfindung eine nochmals verbesserte, ausgezeichnete Absorptionswirkung erzielt werden. Es ist jedoch ebenfalls möglich, dass auch die Polarisationsrichtung des ersten zirkulären Polarisationsfilters zu derjenigen des zweiten zirkulären Polarisationsfilters um 90° versetzt ist. Bei den Weiterbildungen mit den zirkulären Polarisationsfiltern kann zusätzlich ein linearer Polarisationsfilter vorgesehen sein, welcher dem mindestens einen optischen Detektor zugeordnet ist. Mit anderen Worten : Direkt vor dem mindestens einen optischen Detektor ist ein linearer Polarisationsfilter angeordnet, während die zwei zirkulären Polarisationsfilter gleichen Drehsinns direkt in Richtung des Lichtbündels aufeinanderfolgend angeordnet sind und dieses Lichtbündel abschwächen, nachdem es den Nutzlichtbereich durchquert hat. Hierdurch kann das durch vagabundierendes Licht erzeugte Hintergrundsignal an dem mindestens einen optischen Detektor noch weiter reduziert werden. Gemäß einem weiteren Aspekt der erfindungsgemäßen Lösung ist es vorgesehen, dass die mindestens eine Polarisationseinrichtung wechselbar in einer dem Nutzlichtbereich in Richtung des Lichtbündels nachgeordneten Halterungseinrichtung aufgenommen ist. Hierdurch wird die Handhabung der Absorptionseinrichtung erleichtert und vereinfacht, beispielsweise dann, wenn die Polarisationseinrichtung bzw. die Polarisationseinrichtungen ausgetauscht werden sollen. Durch eine derartige Halterung ist zudem eine einfache Nachrüstbarkeit vorhandener Vorrichtungen möglich, welche sich der erfindungsgemäßen Anordnung bedienen sollen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der erfindungsgemäßen Lösung ist es vorgesehen, dass die Lichtquelle eine Leuchtdiode und vorzugsweise mindestens eine Linse sowie vorzugsweise mindestens eine Blende aufweist. Ein derartiges optisches System ist verhältnismäßig einfach und damit kostengünstig herzustellen und erlaubt gleichzeitig eine gezielte Beaufschlagung des Nutzlichtbereichs mit dem zu nutzenden Licht oder Infrarot- oder Ultraviolettstrahlung .

Gemäß einem weiteren Aspekt der erfindungsgemäßen Lösung ist es vorgesehen, dass der mindestens eine optische Detektor eine Fotodiode und vorzugsweise mindestens eine Linse sowie vorzugsweise mindestens eine Blende aufweist.

Ebenso gilt auch bei diesem optischen System, dass es relativ kostengünstig be- reitgestellt werden kann und gleichzeitig eine hohe Erkennungsgenauigkeit bietet. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist es vorgesehen, dass die mindestens zwei Polarisationseinrichtungen in Richtung des Lichtbündels in einem Abstand von weniger als 5 mm und vorzugsweise von weniger als 2 mm voneinander beabstandet sind. Durch eine verhältnismäßig geringe Beabstandung der bei- den Polarisationseinrichtungen voneinander in Richtung des Lichtbündels kann die Absorptionsleistung nochmals verbessert werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist es vorgesehen, dass die mindestens eine Polarisationseinrichtung in Bezug auf die Richtung des einfallenden Lichtbündels in einem Winkel geneigt ist, wobei der Winkel zwischen dem einfallenden Lichtbündel und einer Detektorebene gebildet wird, innerhalb welcher die optische Mittelachse des mindestens einen Detektors angeordnet ist, und wobei der Winkel vorzugsweise etwa 45° beträgt. Mit anderen Worten : Die mindestens eine Polarisationseinrichtung und in bevorzugter Weise die mindestens zwei Pola- risationseinrichtungen ist bzw. sind gemeinsam relativ zum einfallenden Lichtbündel verkippt, sodass gegebenenfalls nicht von der Absorptionseinrichtung absorbiertes bzw. nicht ausreichend abgeschwächtes einfallendes Licht nicht auf dem gleichen Weg zurück reflektiert wird, auf welchem es eingefallen ist. Es kann dann, wenn die Anordnung in einem Streulichtrauchmelder zum Einsatz kommt, durch die Verkippung vielmehr auf den Boden des Streulichtrauchmelders reflektiert werden. Hierdurch wird die Leistungsfähigkeit der Anordnung dahingehend gesteigert, dass unerwünschtes Streulicht in dem Nutzlichtbereich noch besser vermieden werden kann. Die Erfindung ist auch gerichtet auf einen Streulicht-Rauchmelder mit mindestens einer Zufuhröffnung zum Zuführen von Umgebungsluft und mit einer oben beschriebenen erfindungsgemäßen Anordnung, wobei die Zufuhröffnung in einen Streulichtbereich mündet, und wobei der Streulichtbereich zumindest bereichsweise dem Nutzlichtbereich entspricht.

Nachfolgend wird eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung zum Abschwächen auftreffenden Lichts eines Strahlenbündels mit endlicher Aufweitung anhand einer Zeichnung näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen : Fig . 1 : eine perspektivische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Anordnung zum Abschwächen auftreffenden Lichts gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; Fig . 2 : eine schematische Draufsicht auf die Anordnung aus Fig. 1 ; und eine perspektivische Draufsicht auf die Anordnung aus den Figuren 1 und 2, wobei deren Absorptionseinrichtung zur besseren Veranschauli chung in Explosionsdarstellung dargestellt ist.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Anordnung 100 zum Abschwächen auftreffenden Lichts eines Strahlenbündels mit endli- eher Aufweitung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung . Die Anordnung 100 kommt hierbei beispielhaft in einem Streulicht-Rauchmelder zum Einsatz, welcher in dessen unteren Bereich eine Zuführöffnung 60 zum Zuführen von Umgebungsluft in einen (in Fig. 1 nicht näher bezeichneten) Nutzlichtbereich 50 aufweist. Innerhalb des ansonsten lichtdicht ausgebildeten Gehäuses des in Fig . 1 darge- stellten Streulicht-Rauchmelders ist vor dem Nutzlichtbereich 50 zum Zwecke von dessen Beaufschlagung mit Licht eine Lichtquelle vorgesehen, welche insgesamt mit 10 bezeichnet ist. Die Lichtquelle weist eine Leuchtdiode 11 und eine dieser Leuchtdiode 11 nachgeordnete Linse 12 auf, welcher wiederum eine Mehrzahl von Blenden 13 nachgeordnet sind, die das von der Leuchtdiode 11 ausgesandte Licht insgesamt bündeln und in den Nutzlichtbereich einleiten. Der Nutzlichtbereich 50 wird von dem unpolarisierten Licht durchlaufen, bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel in Fig . 1 geradlinig. Dem Nutzlichtbereich 50 in direkter Strahlrichtung des Lichtbündels nachgeordnet ist eine Absorptionseinrichtung 30, welche dazu dient, das auftreffende Licht zumindest teilweise zu absorbieren. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Absorptionseinrichtung 30 zwei aufeinanderfolgend angeordnete zirkuläre Polarisationseinrichtungen 31, 32 auf, deren Polarisations-Drehsinn jeweils gleich ist.

Wie aus der schematischen Draufsicht aus Fig. 2 besser hervorgeht, sind um den dort gestrichelt angedeuteten Nutzlichtbereich 50 herum mehrere optische Detektoren 20a, 20b, 20c, 20d angeordnet, welche der Klassifikation eines möglicherweise in der Anordnung 100 detektierten Streulichtsignals dienen. Die optischen Detektoren 20a, 20b, 20c, 20d weisen eine Fotodiode 21a, 21b, 21c, 21d und eine dieser Fotodiode 21a, 21b, 21c, 21d nachgeordnete Linse 22a, 22b, 22c, 22d auf, welcher wiederum eine oder mehrere Blenden 23a, 23b, 23c, 23d nachgeordnet sind, welchen jeweils eine horizontal oder vertikal ausgerichtete lineare Polarisationseinrichtung 24a, 24b, 24c, 24d, beispielsweise ein linearer Polarisationsfilter zugeordnet ist.

Wie aus der perspektivischen Draufsicht aus Fig. 3 besser hervorgeht, weist die dort zur besseren Veranschaulichung in Explosionsdarstellung dargestellte Absorptionseinrichtung 30 eine Halterungseinrichtung 35 auf, welche im montierten Zustand eine gegenüber dem von der Lichtquelle den ausgesandten Lichtbündel um ca . 45° in Richtung des Bodens des Streulichtrauchmelders geneigte Halterungsfläche aufweist. An dieser Halterungsfläche sind in sehr kleinem Abstand hintereinander, bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel in einem Abstand von

2 mm hintereinander, die zirkulären Polarisationeinrichtungen 31, 32 angeordnet, welche auf sehr effektive Weise das direkt auftreffende monochromatische Licht der Leuchtdiode 11, welches durch die Linse 12 gebündelt und durch die Blenden 13 in den Nutzlichtbereich 50 geleitet wird, abschwächen, sodass dessen Intensi- tät ausreichend klein ist, dass es nicht auf unerwünschte Weise infolge von Mehrfachreflexion oder dergleichen von den optischen Detektoren 20a, 20b, 20c, 20d erfasst wird.

Es versteht sich, dass das dargestellte Ausführungsbeispiel lediglich der besseren Erläuterung dient und nicht einschränkend aufzufassen ist. Ergänzungen und Abwandlungen der erfinderischen Idee sind dem Fachmann geläufig.

Bezugszeichenliste

10 Lichtquelle

11 Leuchtdiode

12 Linse

13 Blenden

20a, 20b, 20c, 20d optischer Detektor

21a, 21b, 21c, 21d Fotodioden

22a, 22b, 22c, 22d Linsen

23a, 23b, 23c, 23d Blenden

24a, 24b, 24c, 24d lineare Polarisationsfilter

30 Absorptionseinrichtung

31 erste Polarisationseinrichtung

32 zweite Polarisationseinrichtung

35 Halterungseinrichtung

50 Nutzlichtbereich

60 Zuführöffnung

100 Anordnung zum Abschwächen auftreffenden Lichts