ERFASSUNGSBEREICHS

Beschreibung Die vorliegende Erfindung betrifft eine Radialobjektivanordnung zum Erzeugen einer optischen Abbildung eines Erfassungsbereichs, insbesondere eine Radialobjektivanordnung für einen optischen Rundumsichtsensor.

Eine Objektivanordnung für eine Rundumsichtkamera ist beispielsweise aus der DE 20 2006 013 714 U1 bekannt. Dort ist eine Rundumsichtkamera zur Umgebungsüberwachung beschrieben, welche eine zentrale Lichtumlenkeinheit in Gestalt eines Objektivs aufweist, das aus einem Erfassungsbereich kommendes Licht bricht und gerichtet weiterleitet auf eine Lichtsammeieinheit in Gestalt eines konvexen oder kegelförmigen Spiegels. Die vorbekannte Rundumsichtkamera weist Bewegungssensoren auf, die seitlich in einem Gehäusemantel der Rundumsichtkamera angeordnet sind und derart ausgerichtet sind, dass ein Bereich von 360° bezogen auf eine optische Achse der Rundumsichtkamera erfasst wird. Meldet ein Bewegungssensor eine Bewegung, erfolgt eine Auslösung der Rundumsichtkamera und die über den Spiegel reflektierten Bildinformationen werden von einem Halbleiterchip der Rundumsichtkamera in digitale Daten umgewandelt.

Nachteilig an der vorbekannten Rundumsichtkamera ist, dass für den Betrieb besagte Bewegungssensoren vorgesehen sein müssen, um ein Detektieren eines Objektes in den Erfassungsbereich sicherstellen zu können. Die DE 600 37 040 T2 offenbart eine Radialobjektivanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 . Nachteilig an der aus dieser Schrift bekannten Radialobjektivanordnung ist die ungenaue Positionierung der Lichtsammeieinheit, die in der Schrift als„allgemeiner parabolischer omnidirektionaler Spiegel" bezeichnet ist und in den dortigen Figuren mit der Bezugsziffer 1 12 gekennzeichnet ist. Dieser Spiegel ist als separates Bauelement ausgeführt und muss in Bezug auf die Lichtumlenkeinheit genau positioniert werden, was jedoch nur mit einer begrenzten Genauigkeit erfolgen kann. Aufgrund der dieser nur ungenau möglichen Positionierung ist ein auf die Beobachtungsfläche projiziertes Bild unscharf und/oder unvollständig.

Es ist eine der Erfindung zugrundliegende Aufgabe, eine Radialobjektivanordnung zum Erzeugen einer optischen Abbildung eines Erfassungsbereichs bereitzustellen, welche einen einfacheren und kompakteren Aufbau aufweist. Diese technische Aufgabe wird gelöst durch eine Radialobjektivanordnung nach Anspruch 1 . Merkmale vorteilhafter Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Radialobjektivanordnung umfasst die zentrale Lichtumlenkeinheit (im Rahmen der Beschreibung der vorliegenden Erfindung gelegentlich auch einfach als .Lichtumlenkeinheit' bezeichnet), die ausgebildet und angeordnet ist, aus dem Erfassungsbereich kommendes Licht zu brechen und zunächst gerichtet weiterzuleiten. Der Erfassungsbereich ist beispielsweise ein oberhalb bis/und/oder unterhalb der Radialobjektivanordnung liegender Bereich. Wird beispielsweise ein Mittelpunkt der Radialobjektivanordnung als Mittelpunkt eines Kugelkoordinatensystems betrachtet, so umfasst der Erfassungsbereich Koordinaten, die einen beliebigen Azimutwinkel zwischen -180 ° bis +180 ° aufweisen sowie einen Polarwinkel zwischen etwa 0 ° bis 90° und/oder 90 ° bis 180°. Der Erfassungsbereich beginnt an den äußeren Manteloberflächen der zentralen Lichtumlenkeinheit. Der Erfassungsbereich erstreckt sich unterhalb bis/und/oder oberhalb der zentralen Lichtumlenkeinheit, wobei das einfallende Licht an der äußeren Manteloberfläche eines jeweiligen der Anzahl von optischen Ringen einfällt.

Die Lichtsammeieinheit ist ausgebildet und angeordnet, von der zentralen Lichtumlenkeinheit weitergeleitetes Licht zu empfangen und auf eine Beobachtungsfläche der Lichtsammeieinheit zu projizieren. Die Lichtsammeieinheit ist beispielsweise als optischer Kegel ausgestaltet, wobei eine Grundfläche des Kegels die Beobachtungsfläche bildet. Von der Beobachtungsfläche aus ist das Licht bevorzugt einer Auswerteeinheit zugeführt, die beispielsweise ausgebildet ist, eine Helligkeit zu messen und/oder eine Helligkeitsänderung zu detektieren. Die Kegelgrundfläche des Kegels ist beispielsweise kreisförmig. Je nach Anwendungsbereich kommen jedoch auch andere Formen für die Kegelgrundfläche in Betracht. Beispielsweise ist eine im Wesentlichen ellipsenförmige Kegelgrundfläche für die Erfassung eines Spielfeldes eines Sportstadions zweckmäßig.

Die Anzahl von optischen Ringen der Lichtsammeieinheit fungiert als Linse der Radialobjektivanordnung. Die optischen Ringe sind derart angeordnet, dass das aus dem Erfassungsbereich kommende Licht an der jeweiligen äu ßeren Manteloberfläche einfällt. Die zentrale Lichtumlenkeinheit kann insbesondere auch nur einen einzigen optischen Ring umfassen.

Erfindungsgemäß ist ferner vorgesehen, dass die zentrale Lichtumlenkeinheit und die Lichtsammeieinheit aus einem monolithischen Materialstück geformt sind. Das monolithische Materialstück der Radialobjektivanordnung umfasst also die zentrale Lichtumlenkeinheit und die Lichtsammeieinheit. Sowohl die Lichtsammeieinheit als auch die zentrale Lichtumlenkeinheit sind in demselben, einzigen und zusammenhängenden (monolithischen) Materialstück ausgebildet. Bei dem monolithischen Materialstück kann es sich beispielsweise um ein Plexiglasstück handeln, dass zur Ausbildung der zentralen Lichtsammeieinheit und der Lichtumlenkeinheit verarbeitet worden ist, beispielsweise durch einen Schleifvorgang.

Aufgrund der gemeinsamen Ausbildung der zentralen Lichtumlenkeinheit und der Lichtsammeieinheit in dem monolithischen Materialstück sind die zentrale Lichtumlenkeinheit und die Lichtsammeieinheit exakt aufeinander ausgerichtet. Sämtliches, aus dem Erfassungsbereich kommendes Licht wird exakt auf die die Beobachtungsfläche der Lichtsammeieinheit projiziert. Es lässt sich insbesondere in einfacher Weise sicherstellen, dass die zentrale Lichtumlenkeinheit und die Lichtsammeieinheit eine gemeinsame optische Achse aufweisen, welche entlang einer z- Achse der Radialobjektivanordnung verläuft und einen jeweiligen Mittelpunkt der Anzahl von optischen Ringen umfasst. Dieser Aspekt wird weiter unten näher erläutert werden.

Die erfindungsgemäße Radialobjektivanordnung zeichnet sich ferner durch eine einfache Linsengestaltung aus, die vorteilhaft in einem optischen Sensor und/oder in einem Kommunikationssensor integriert werden kann. Insbesondere weist die erfindungsgemäße Radialobjektivanordnung keine bewegten optischen Teile auf. Aufgrund der Ausbildung der zentralen Lichtumlenkeinheit und der Lichtsammeieinheit in dem monolithischen Materialstück sind Abstandsrelationen insbesondere zwischen der Lichtsammeieinheit und der Lichtumlenkeinheit fix und veränderlich. Bevorzugt umfasst die erfindungsgemäße Radialobjektivanordnung ausschließlich die in dem monolithischen Materialstück ausgebildete Lichtumlenkeinheit und Lichtsammeieinheit. Die Radialobjektivanordnung ist also vollständig starr und auch gegenüber Erschütterungen unempfindlich. Neben dem monolithischen Materialstück, in welchem die Lichtumlenkeinheit und die Lichtsammeieinheit ausgebildet sind, sind keine weiteren Bauteile notwendig, um die optische Abbildung zu produzieren.

Üblicherweise werden gemäß Stand der Technik zur Erzeugung von Rundumansichten bewegte Linsen oder bewegte Kameras eingesetzt. Alternativ zu bewegten Linsen oder bewegten Kameras kommen Linsen zum Einsatz, die beispielsweise 120° weite Winkel erfassen können. Demnach wären gemäß Stand der Technik drei dieser Linsen notwendig, um eine Rundumansicht zu erzeugen.

Demgegenüber müssen weder die erfindungsgemäße Radialobjektivanordnung als solche noch die darin enthaltenen Elemente, insbesondere nicht die zentrale Lichtumlenkeinheit, zum Erzeugen der optischen Abbildung eines Rundumbereichs nicht bewegt oder positioniert werden. Daher zeichnet sich die erfindungsgemäße Radialobjektivanordnung auch durch eine hohe Lebensdauer aus, da die Ortsfestigkeit sowohl der Radialobjektivanordnung als auch der darin befindlichen optischen Elemente im Gegensatz zu beweglichen Teilen keinen Verschleiß herbeiführt. Dadurch, dass keine beweglichen optischen Elemente vorgesehen sind, werden durch eine fehlerhafte Bewegung optischer Elemente begründete Messfehler vollständig vermieden.

Aufgrund des einfachen und kostengünstigen Aufbaus eignet sich die erfindungsgemäße Radialobjektivanordnung hervorragend für eine Massenproduktion. Darüber hinaus ist der Hardwareeinsatz für Optik und Sensorik signifikant reduziert.

Die erfindungsgemäße Radialobjektivanordnung eignet sich insbesondere, um in den technischen Gebieten der Bewegungserkennung, Bewegungsdetektion, Bilderkennung und der Lichtintensitätsbestimmung sowie im Bereich der Datenkommunikation eingesetzt zu werden. Insbesondere eignet sich die erfindungsgemäße Radialobjektivanordnung zum Erzeugen einer Abbildung einer 360 °-Rundumsicht des Erfassungsbereichs. Die erfindungsgemäße Radialobjektivanordnung eignet sich ferner insbesondere, im Rahmen eines bewegungsfreien Sensors für Kommunikationssignale und/oder Umgebungsabbildungen eingesetzt zu werden. Die Radialobjektivanordnung taugt sowohl für den Taggebrauch als auch für den Nachtgebrauch.

Nachfolgend werden weitere Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Radialobjektivanordnung beschrieben. Die zusätzlichen Merkmale dieser weiteren Ausführungsbeispiele können zur Bildung weiterer Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, sofern sie nicht ausdrücklich als alternativ zueinander beschrieben sind. Die Radialobjektivanordnung ist bevorzugt durch eine selbsttragende Konstruktion gebildet, welche vor einer Verwendung bevorzugt keine Kalibrierung oder Justage erfordert. Vielmehr ist die Radialobjektivanordnung nach ihrer Herstellung ohne weiteres einsatzbereit. Dies ergibt sich insbesondere aus der Verwendung des monolithischen Materialstücks.

Ein jeweiliger der Anzahl von optischen Ringen umfasst bevorzugt eine innere Manteloberfläche, welche in eine der radialen Richtung entgegengesetzte Richtung weist. Die zentrale Lichtumlenkeinheit ist bevorzugt ausgebildet, das aus dem Erfassungsbereich kommende Licht über die jeweilige innere Manteloberfläche auszukoppeln und an die Lichtsammeieinheit weiterzuleiten.

Dabei soll die Formulierung .Anzahl von optischen Ringen' nicht etwa suggerieren, dass die Radialobjektivanordnung mehrere Bauteile umfasst. Vielmehr umfasst die Radialobjektivanordnung bevorzugt nur ein einziges Bauteil, nämlich besagtes monolithisches Materialstück, in welchem die Lichtsammeieinheit und die Lichtumlenkeinheit ausgebildet sind. Die .Anzahl' der optischen Ringe, die - wie gesagt - auch Eins betragen kann, ergibt sich durch die Ausgestaltung der äußeren und/oder inneren Manteloberflächen. Dabei können in Abhängigkeit des gewünschten Erfassungsbereichs verschiedene Krümmungswinkel bzw. Anschrägungswinkel und/oder Wölbungen gewählt werden (was an späterer Stelle genauer erläutert werden wird), sodass quasi eine Mehrzahl von optischen Ringen entsteht. Jedenfalls sind sämtliche optische Ringe der Lichtumlenkeinheit in dem monolithischen Materialstück ausgebildet, sodass die Radialobjektivanordnung stets im Wesentlichen nur dieses Materialstück umfasst und keinerlei weitere Komponenten. Keine Komponenten der Radialobjektivanordnung müssen bewegt oder positioniert werden, um eine die optische Abbildung zu gewinnen. Die zentrale Lichtumlenkeinheit ist bevorzugt ausgebildet, das aus dem Erfassungsbereich kommende Licht derart zu brechen, dass ein Lichttransport im Strahlengang, also beim Durchtreten der Beobachtungsfläche, einen parallelen Verlauf aufweist. Ferner ist die zentrale Lichtumlenkeinheit bevorzugt derart ausgebildet, dass Licht au ßerhalb des parallelen Verlaufs an einer oberen und/oder einer unteren Manteloberfläche der zentralen Lichtsammeleinheit gestreut und/oder gedämpft wird. Dieses gestreute und/oder gedämpfte Licht verliert sich dadurch im Rauschen. Mit diesem Ansatz sind die Lichtbrechung und der Lichttransport an einfache Berechnungsalgorithmen gebunden.

Die Anzahl von optischen Ringen sind bevorzugt ausgebildet, einen Lichttransport in einem parallelen Strahlengang bereitzustellen und/oder in einem fokussierten Lichttransport mit totaler Reflektion. Bei einer Ausführungsform haben die Anzahl von optischen Ringen jeweils eine Form eines Hohlzylinders, wobei der Außenradius des jeweiligen Hohlzylinders bevorzugt ein Vielfaches der Höhe beträgt. Bevorzugt beträgt auch der Innenradius des jeweiligen Hohlzylinders ein Vielfaches der Höhe. Beispielsweise beträgt der Außenradius etwa 10 bis 120 mm. Die Höhe eines jeweiligen optischen Rings beträgt beispielsweise 1 ,5 bis 7 mm. Die Höhe der bevorzugt als optischer Kegel ausgebildeten Lichtsammeleinheit ist beispielsweise identisch zu der Gesamthöhe aller optischen Ringe. Der Abstand der Lichtsammeleinheit zur zentralen Lichtumlenkeinheit kann bei der Herstellung der Radialobjektivanordnung durch Ausbilden der Lichtsammeleinheit und der Lichtumlenkeinheit in dem monolithischen Materialstück eingestellt werden.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Lichtsammeleinheit der Radialobjektivanordnung als optischer Kegel oder Zylinder ausgestaltet, wobei eine Grundfläche des Kegels bzw. des Zylinders die Beobachtungsfläche bildet, auf die das weitergeleitete Licht von der Lichtsammeleinheit projiziert wird. Das von der Lichtsammeleinheit gesammelte Licht fällt also bevorzugt senkrecht auf die Beobachtungsfläche. Von dort aus kann es beispielsweise auf eine fotoresistive Fläche gerichtet werden, welche bevorzugt an einer Auswerteeinheit, wie ein Kameramodul, angeschlossen ist. Der Mittelpunktswinkel des optischen Kegels ist beispielsweise konstant und beträgt beispielsweise 45 Grad. Je nach Anwendungsbereich ist zumindest ein Teil der Kegeloberfläche bei einer Ausführungsform der Radialobjektivanordnung beispielsweise konkav und/oder konvex und/oder linsenförmige ausgebildet.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die Lichtsammeleinheit und die zentrale Lichtumlenkeinheit der Radialobjektivanordnung eine gemeinsame optische Achse auf, welche entlang einer z-Achse der Radialobjektivanordnung verläuft und einen jeweiligen Mittelpunkt der Anzahl von optischen Ringen umfasst. Die Anzahl von optischen Ringen haben also eine gemeinsame Mittelachse, die entlang der z-Achse verläuft. Die Mittelachse der Lichtsammeleinheit verläuft ebenfalls entlang dieser z- Achse. Beispielsweise verläuft diese z-Achse in Lotrichtung und bei einer Ausführungsform sind die Anzahl von optischen Ringen der zentralen Lichtumlenkeinheit sowie die Lichtsammeleinheit lotrecht übereinander angeordnet. Dies kann in vorteilhafter Weise insbesondere dadurch erreicht werden, dass die Lichtsammeleinheit und die Lichtumlenkeinheit in dem monolithischen Materialstück ausgebildet werden.

Die bevorzugt als Hohlzylinder ausgestalteten optischen Ringe definieren einen Innenraum, dessen zentrale Achse die gemeinsame Mittelachse bildet. Die Lichtsammeleinheit ist bevorzugt derart angeordnet, sprich: derart in dem monolithischen Materialstück ausgebildet, dass ihre optische Achse ebenfalls auf die gemeinsame Mittelachse fällt, also mit dieser identisch ist. Die Lichtsammeleinheit kann wahlweise in dem Innenraum oder unterhalb bzw. oberhalb des Innenraums angeordnet sein, wobei die optische Achse der Lichtsammeleinheit stets auf die optische Achse der zentralen Lichtumlenkeinheit fällt.

Zum Erfassen des aus dem Erfassungsbereich kommenden Lichts weist bei einer bevorzugten Ausführungsform der Radialobjektivanordnung wenigstens einer der Anzahl von optischen Ringe eine relativ zur z-Achse angeschrägte äu ßerer Manteloberfläche auf, welche in eine radiale Richtung, also in einer von der z-Achse abgekehrten Richtung, weist. Eine Normale der äu ßeren Manteloberfläche liegt also nicht senkrecht zur z-Achse, sondern in einem äußeren Anschrägungswinkel von beispielsweise 70 ° bzw. 1 10°. Die äu ßere Manteloberfläche der Lichtumlenkeinheit kann auch voneinander verschiedene Anschrägungswinkel aufweisen, sodass es angemessen ist, von der .Anzahl der optischen Ringe' zu sprechen, wobei ein jeweiliger der optischen Ringe einen separaten Anschrägungswinkel und/oder Innen- und/oder Außendurchmesser aufweist, der sich von den Anschrägungswinkeln und/oder Innen- und/oder Au ßendurchmessern der übrigen Ringe unterscheiden kann.

Durch die Wahl des Anschrägungswinkels kann definiert werden, welcher Erfassungsbereich von der Radialobjektivanordnung abzugreifen ist. Dabei ist grundsätzlich auf die zu beobachteten Flächenbereiche abzustellen. Mit einer solchen Festlegung sind eine Beobachtungshöhe und eine Entfernung der Objekte fixiert, d.h. die Bestimmung der Brennpunkte zur Schärfeneinstellung. Umfasst die zentrale Lichtumlenkeinheit nicht nur einen optischen Ring, sondern mehrere, so können die Anschrägungswinkel durchaus voneinander verschieden gewählt werden, so dass das einfallende Licht stets zur Lichtsammeleinheit weitergeleitet wird. Mehrere optische Ringe definieren unterschiedliche Beobachtungsbereiche des Erfassungsbereichs. Die Lichtsammeleinheit projiziert das weitergeleitete Licht sodann auf die Beobachtungsfläche.

Ist die Lichtsammeleinheit als Kegel ausgebildet, so ist dieser bevorzugt derart angeordnet, dass ein Mittelpunkt der Grundfläche des Kegels sowie eine Kegelspitze ebenfalls auf der z-Achse liegen, also auf der gemeinsamen optischen Achse der Lichtsammeleinheit und der zentralen Lichtumlenkeinheit. Dabei ist die zentrale Lichtumlenkeinheit mit der Anzahl von optischen Ringen derart angeordnet, dass das weitergeleitete Licht auf die Kegelmanteloberfläche einfällt und sodann von dem Kegel auf die Grundfläche, also auf die Beobachtungsfläche projiziert wird, bevorzugt derart, dass das projizierte Licht senkrecht durch die Grundfläche/Beobachtungsfläche fällt. Dazu weist die angeschrägte äußere Manteloberfläche bevorzugt einen konkaven Umfangsverlauf auf.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Radialobjektivanordnung umfasst wenigstens einer der Anzahl der optischen Ringe der zentralen Lichtumlenkeinheit zum Weiterleiten des Lichts eine relativ zur z-Achse angeschrägte innere Manteloberfläche, welche zur z-Achse weist. Ein entsprechender innerer Anschrägungswinkel ist bevorzugt derart gewählt, dass die zentrale Lichtumlenkeinheit das einfallende Licht auf die Kegelmanteloberfläche der Lichtsammeleinheit weiterleitet, so dass diese das weitergeleitete Licht auf die Beobachtungsfläche projizieren kann.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Radialobjektivanordnung weist wenigstens einer der optischen Ringe eine im Wesentlichen trapezförmige Querschnittsfläche auf. Dabei sind der innere Anschrägungswinkel und der äu ßere Anschrägungswinkel bevorzugt derart gewählt, dass das weitergeleitete Licht auf die Kegelmanteloberfläche der Lichtsammeieinheit weitergeleitet wird, so dass die Lichtsammeieinheit das weitergeleitete Licht auf die Beobachtungsfläche projizieren kann.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Radialobjektivanordnung weist die Beobachtungsfläche der Lichtsammeieinheit einen konvexen Umfangsverlauf auf. In dieser Weise ist ein Brennpunkt exakt definiert. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Radialobjektivanordnung ist die Anzahl von optischen Ringen schichtartig aufeinander angeordnet. Bevorzugt liegen die optischen Ringe jeweils parallel zueinander.

Das monolithische Materialstück, in welchem die zentrale Lichtumlenkeinheit mit der Anzahl der optischen Ringe und die Lichtsammeieinheit ausgebildet sind, umfasst bevorzugt einen transparenten optischen Werkstoff. Der Werkstoff des monolithischen Materialstücks kann in Abhängigkeit des Anwendungsbereichs frei gewählt werden. Beispielsweise handelt es sich bei dem monolithischen Materialstück um ein optisches Glas, ein Quarzglas und/oder um Acryl.

Ein zwischen der zentralen Umlenkeinheit und der Lichtsammeieinheit befindlicher Zwischenraum ist bevorzugt mit einem Gas befüllt, wie beispielsweise Luft. Es kommen aber auch je nach gewünschtem Grad der Lichtbrechung und/oder Lichtdämpfung andere Gase in Betracht. Die Erfindung ist keinesfalls auf die Verwendung von Luft als Gas für den Zwischenraum beschränkt. Zum Verhindern des Austritts des Gases kann die Radialobjektivanordnung mit einem Abdeckungsmittel versehen werden, das an dem monolithischen Materialstück angeordnet ist, um das Gas in dem Zwischenraum zu halten. Erfindungsgemäß wird ferner ein optischer Sensor zum Überwachen eines Erfassungsbereichs vorgeschlagen, der eine Radialobjektivanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden bei der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren deutlich.

Es zeigen: Fig. 1 A schematisch und exemplarisch eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform einer Radialobjektivanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 1 B schematisch und exemplarisch eine Seitenansicht der ersten

Ausführungsform; schematisch und exemplarisch eine Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform einer Radialobjektivanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung; schematisch und exemplarisch eine Seitenansicht der zweiten Ausführungsform; und

Fig. 2C schematisch und exemplarisch eine Seitenansicht einer Abwandlung der zweiten Ausführungsform.

Fig. 1 A zeigt schematisch und exemplarisch eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform 100 einer Radialobjektivanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung. Fig. 1 B zeigt schematisch und exemplarisch dazu eine Seitenansicht dieser ersten Ausführungsform 100. Die sechs gestrichelten Vertikallinien stellen horizontale Abmessungen bei der Radialobjektivanordnung 100 dar. Die Radialobjektivanordnung 100 umfasst eine zentrale Lichtumlenkeinheit 120 sowie eine mittig dazu ausgebildete Lichtsammeieinheit 160. Obschon die zentrale Lichtumlenkeinheit 120 und die Lichtsammeieinheit 160 als separate Komponenten dargestellt sind, sei bereits an dieser Stelle betont, dass für alle Ausführungsformen gilt, dass ein monolithisches Materialstück der Radialobjektivanordnung die zentrale Lichtumlenkeinheit 120 und die Lichtsammeieinheit 160 umfasst. Sowohl die Lichtsammeieinheit 160 als auch die Lichtumlenkeinheit 120 sind in dem monolithischen Materialstück ausgebildet.

Ein Kugelkoordinatensystem, auf das im Folgenden Bezug genommen wird, beinhaltet die eine fiktive z-Achse 102 sowie eine senkrecht dazu liegende fiktive x-Achse 104, die auch als y-Achse bezeichnet werden könnte. Die Radialobjektivanordnung 100 dient dem Erzeugen einer optischen Abbildung eines Erfassungsbereichs, der sich bei der dargestellten Ausführungsform unterhalb der Radialobjektivanordnung 100 befindet. In Kugelkoordinaten ausgedrückt umfasst der Erfassungsbereich der Radialobjektivanordnung 100 Koordinaten mit einem Azimutwinkel zwischen -180° und 180° einen Polarwinkel zwischen 90 ° und 180° beispielsweise zwischen 100 ° und 175° sowie einen Radius, der größer ist als der größte Außenradius der zentralen Lichtumlenkeinheit 160.

Die Radialobjektivanordnung 100 ist beispielsweise in einer Laterne angeordnet und überwacht einen unterhalb der Laternenlampe befindlichen Erfassungsbereich, so dass die Laterne in Abhängigkeit einer Anwesenheit eines Objekts in diesem Erfassungsbereich eingeschaltet oder ausgeschaltet werden kann. Ein anderer Anwendungsbereich ist die Tierbeobachtung. Die Radialobjektivanordnung 100 bildet dazu beispielsweise einen Teil der Optik einer Kamera für die Tierbeobachtung. So kann ein unterhalb der Beobachtungsposition der Kamera befindlicher Erfassungsbereich in Abhängigkeit der Anwesenheit eines Tiers für eine Präsenzmeldung und/oder eine Bilderzeugung verwendet werden. Die Radialobjektivanordnung 100 ist beispielsweise in einer Höhe von 2 m über Grund angeordnet. Die zentrale Lichtumlenkeinheit empfängt aus dem Erfassungsbereich kommendes Licht 10, bricht dieses und leitet es gerichtet weiter zur Lichtsammeleinheit 160. Die Lichtsammeleinheit 160 empfängt das weitergeleitete Licht 12 und projiziert dieses auf eine Beobachtungsfläche 1 10 der Lichtsammeleinheit 160. Von dort aus kann das Licht einer Kamera oder einer Fotozelle zum Zwecke einer Auswertung zugeführt werden.

Die zentrale Lichtumlenkeinheit 120 umfasst einen ersten optischen Ring 122, einen zweiten optischen Ring 124 sowie einen dritten optischen Ring 126. Die optischen Ringe 122, 124 und 126 sind ortsfest in der Radialobjektivanordnung 100 angeordnet, nämlich im besagten monolithischen Materialstück ausgebildet. Als Material für das monolithische Materialstück kommt beispielsweise ein Acryl, optisches Glas, Plexiglas oder ein sonstiger transparenter Werkstoff in Betracht.

Die Lichtsammeleinheit 160 ist bei dem gezeigten Beispiel als Kegel ausgebildet, dessen Grundfläche die Beobachtungsfläche 1 10 bildet. Die zentrale Lichtumlenkeinheit 120 leitet das einfallende Licht 10 auf eine Kegelmanteloberfläche 160-1 der Lichtsammeleinheit 160, so dass diese das Licht auf die Beobachtungsfläche 1 10 projizieren kann. Die zentrale Lichtumlenkeinheit 120 und die Lichtsammeieinheit weisen eine gemeinsame optische Achse auf, welche entlang einer z-Achse 102 der Radialobjektivanordnung 100 verläuft und einen jeweiligen Mittelpunkt der Anzahl von optischen Ringen 122, 124 und 126 umfasst. Beispielsweise verläuft die z-Achse 102 in Lotrichtung, so dass die Lichtsammeieinheit 160 und die optischen Ringe 122, 124 und 126 lotrecht übereinander angeordnet sind.

Die Lichtsammeieinheit 160 ist derart angeordnet, dass die Beobachtungsfläche 1 10 senkrecht zur z-Achse 102 liegt und dass eine Kegelspitze 160-2 ebenfalls auf der z- Achse 102 liegt.

Zum Erfassen des aus dem Erfassungsbereich kommenden Lichts 10 umfasst jeder der optischen Ringe 122, 124 und 126 eine relativ zur z-Achse 102 angeschrägte äußere Manteloberfläche 122-1 , 124-1 bzw. 126-1 . Diese äußeren Manteloberflächen 122-1 , 124-1 und 126-1 weisen jeweils in radiale Richtung. Ein entsprechender äu ßerer Anschrägungswinkel ist derart gewählt, dass ein Strahlengang, wie er in Fig. 1 B schematisch dargestellt ist, realisiert wird. Beispielsweise erfolgt die Anschrägung einer jeweiligen äu ßeren Manteloberfläche gemäß einer Parabelgleichung, welche einen konvexen oder konkaven Verlauf definiert. Der äußere Anschrägungswinkel kann aber je nach Erfassungsbereich variiert werden. Ebenso können dazu die angeschrägten äu ßeren Manteloberflächen 122-1 , 124-1 und 126-1 einen jeweiligen konkaven Umfangsverlauf aufweisen. Zum Weiterleiten des Lichts umfassen die optischen Ringe 122, 124 und 126 eine relativ zur z-Achse 102 angeschrägte innere Manteloberfläche 122-2, 124-2 bzw. 126-2, welche zur z-Achse 102 weisen, also entgegengesetzt zur radialen Richtung. Auch ein entsprechender innerer Anschrägungswinkel ist derart gewählt, dass ein in Fig.l B schematisch dargestellter Strahlengang realisiert werden kann. Durch die Wahl des äu ßeren Anschrägungswinkels und durch die Wahl des inneren Anschrägungswinkels ist sichergestellt, dass die zentrale Lichtumlenkeinheit 120 das aus dem Erfassungsbereich kommende Licht 10 auf die Kegelmanteloberfläche 160-1 der Lichtsammeieinheit 160 weiterleitet, so dass diese das weitergeleitete Licht 12 auf die Beobachtungsfläche 1 10 projizieren kann. Die projizierten Lichtstrahlen durchkreuzen die Beobachtungsfläche 1 10 in einer Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zur Beobachtungsfläche 1 10 liegt, also in etwa parallel zur z-Achse 102. Im Ergebnis weisen die optischen Ringe 122, 124 und 126 jeweils eine im Wesentlichen trapezförmige Querschnittsfläche auf. Die optischen Ringe 122, 124 und 126 sind schichtartig aufeinander und parallel zueinander angeordnet in dem monolithischen Materialstück ausgebildet.

In einem zwischen der zentralen Umlenkeinheit 120 und der Lichtsammeieinheit 160 vorhandenen Zwischenraum 150 befindet sich ein Gas, wie beispielsweise Luft.

Zum Definieren eines Brennpunktes weist die Lichtsammeieinheit 160 einen konvexen Umfangsverlauf auf.

Das aus dem Erfassungsbereich kommende Licht 10 wird von der zentralen Umlenkeinheit 120, also über die angeschrägten äußeren Manteloberflächen 122, 124 und 126, empfangen und über die angeschrägten inneren Manteloberflächen 122-2, 124- 2 und 126-2 auskoppelt und an die Lichtsammeieinheit 160 weitergeleitet.

Fig. 2A zeigt schematisch und exemplarisch eine Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform 200 einer Radialobjektivanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung. Fig. 2B zeigt schematisch und exemplarisch eine Seitenansicht dieser zweiten Ausführungsform 200. Fig. 2C illustriert eine Abwandlung von der zweiten Ausführungsform 200, bei der kein Zwischenraum 150 zwischen den optischen Ringen 122, 124 und 126 einerseits und der Lichtsammeieinheit 160 andererseits vorgesehen ist.

Die Radialobjektivanordnung 200 ist im Wesentlichen aus denselben Komponenten gebildet wie die Radialobjektivanordnung 100, wobei bei der Radialobjektivanordnung 200 die Lichtsammeieinheit 160 in Gestalt eines Kegels umgekehrt ausgebildet ist.

Ferner ist die Lichtsammeieinheit 160 nicht oberhalb oder unterhalb der zentralen Lichtumlenkeinheit 120 ausgebildet, sondern in einem Zwischenraum 150, der durch die drei optischen Ringe 122, 124 und 126 gebildet ist, und zwar derart, dass die Kegelspitze 160-2 in einer durch eine erste Stirnseite des ersten optischen Rings 122 definierten Ebene mündet und die Grundfläche des Kegels 160, also die Beobachtungsfläche 1 10, in einer durch eine zweite Stirnseite des dritten optischen Rings 126 gebildeten Ebene. Ferner sind bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2B die inneren Manteloberflächen 122-2, 124-4 und 126-2 nicht angeschrägt, sondern liegen im Wesentlichen parallel zur z- Achse 102. Bei der Abwandlung gemäß Fig. 2C sind die inneren Manteloberflächen 122-2, 124-2, 126-6 der zentralen Umlenkeinheit 120 mit der Kegelmanteloberflächenfläche 160-1 vereint worden; wie weisen also jeweils eine entsprechende Anschrägung gegenüber der z-Achse 102 auf.

Der Mittelpunktswinkel des Kegels bei den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 2A - 2C beträgt beispielsweise 45 Grad. Die Höhe des Kegels und damit die Gesamthöhe der drei optischen Ringen 122, 124 und 126 beträgt beispielsweise 10 mm und der Durchmesser der etwa kreisförmigen Beobachtungsfläche 1 10 beträgt z.B. 25 mm. Die optischen Ringen 122, 124 und 126 haben beispielsweise einen Durchmesser von jeweils etwa 215 mm.

Die beschriebenen Ausführungsbeispiele eignen sich jeweils insbesondere, um in den technischen Gebieten der Bewegungserkennung, Bewegungsdetektion, Bilderkennung und der Lichtintensitätsbestimmung sowie im Bereich der Datenkommunikation eingesetzt zu werden. Insbesondere eignen sie sich zum Erzeugen einer Abbildung einer 360°-Rundumsicht des Erfassungsbereichs. Ferner eignen sie sich, im Rahmen eines bewegungsfreien Sensors für Kommunikationssignale und/oder Umgebungsabbildungen eingesetzt zu werden; sie taugen sowohl für den Taggebrauch als auch für den Nachtgebrauch.

Bezugszeichenliste

10 Einfallendes Licht

12 Weitergeleitetes Licht

100 Erste Ausführungsform der Radialobjektivanordnung

102 z-Achse

104 x-Achse

1 10 Beobachtungsfläche

120 Zentrale Lichtumlenkeinheit

122 Erster optischer Ring

122-1 Äu ßere Manteloberfläche des ersten optischen Rings

122-2 Innere Manteloberfläche des zweiten optischen Rings

124 Zweiter optischer Ring

124-1 Äu ßere Manteloberfläche des zweiten optischen Rings

124-2 Innere Manteloberfläche des zweiten optischen Rings

126 Dritter optischer Ring

126-1 Äu ßere Manteloberfläche des dritten optischen Rings

126-2 Innere Manteloberfläche des dritten optischen Rings

160 Lichtsammeieinheit

160-1 Kegelmanteloberfläche

160-2 Kegelspitze

200 Zweite Ausführungsform der Radialobjektivanordnung

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