CN107479149B - 具有监控分光路径的光学元件 - Google Patents

Abstract

一种具有监控分光路径的光学元件，包含一个透镜，及一个滤镜。该透镜围绕一条参考直线设置，并且包括平行该参考直线的一个第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七表面、一个第一曲面组、一个第二曲面组，及一个第三曲面组，该第三表面凹陷形成一个凹槽。该滤镜设置于该第三表面且遮闭该凹槽，该滤镜包括一个第一、第二镜面。一道光束由该第一曲面组导入该透镜后，穿透该第四表面至该第一镜面，该光束的一部分依序经由该第一镜面折射、该第二镜面反射、该第一镜面折射及该第五表面折射后，透过该第三曲面组向该透镜外导出；该光束的另一部分依序经由该第一镜面反射、该第六表面折射及该第七表面反射后，由该第二曲面组向该透镜外导出。

Description

具有监控分光路径的光学元件

技术领域

本发明涉及一种光学元件，特别是涉及一种具有监控分光路径的光学元件。及

背景技术

本案申请人所研发且已向钧局提出发明专利的一种具有监控分光路径的光学元件申请案(包括第CN106405750号专利案、第CN205404900专利案及第201710413439.0号申请案)，其中，该光学元件的光源是介于监控用侦检感光器与光纤间，若需要将监控用侦检感光器设置于光源与光纤间作使用时，前述案件所提及的技术无法加以实施，并且，第201710413439.0号申请案中提及的监控用侦检感光器更是远离光源，此种配置方式会造成该光学元件的体积较庞大，使用上较为不便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种将监控用侦检感光器设置于光源与光纤间的具有监控分光路径的光学元件。

本发明的具有监控分光路径的光学元件，包含一个透镜，及一个滤镜。

该透镜围绕一条参考直线设置，并且包括平行该参考直线的一个第一表面、一个第二表面、一个第三表面、一个第四表面、一个第五表面、一个第六表面、一个第七表面、相间隔地形成于该第一表面的一个第一曲面组与一个第二曲面组，及一个形成于该第二表面的第三曲面组，该第三表面凹陷形成一个凹槽，该凹槽由平行该参考直线且分别对应该第一表面及该第二表面的该第四表面、该第五表面、该第六表面及该第七表面相互界定而成。

该滤镜设置于该第三表面且遮闭该凹槽，该滤镜包括一个面向该第四表面、该第五表面、该第六表面及该第七表面的第一镜面，及一个相对于该第一镜面的第二镜面。

其中，一道光束经由该第一曲面组引导进入该透镜内后，沿一个第一光路径穿透该第四表面前进至该第一镜面，该光束的一部分经由该第一镜面折射后，沿一个第二光路径前进至该第二镜面，接着依序经该第二镜面反射、该第一镜面折射及该第五表面折射后，前进至该第三曲面组向该透镜外导出；该光束的另一部分经由该第一镜面反射后，沿一个监控分光路径前进至该第六表面，接着依序经由该第六表面折射及该第七表面反射后，由该第二曲面组向该透镜外导出。

本发明的具有监控分光路径的光学元件，该第一曲面组具有多个沿该参考直线方向间隔排列的第一曲面，该第二曲面组具有多个沿该参考直线方向间隔排列的第二曲面，该第三曲面组具有多个沿该参考直线方向间隔排列的第三曲面。

本发明的具有监控分光路径的光学元件，该光束的一部分经由该第一镜面折射后，沿该第二光路径前进，经由该第二镜面全反射后往该第一镜面前进，该光束的另一部分经由该第六表面折射后，沿该监控分光路径前进，经由该第七表面全反射后，在由该第二曲面组向该透镜外导出。

本发明的具有监控分光路径的光学元件，该第一镜面形成有一层镀膜。

本发明的具有监控分光路径的光学元件，该第二镜面形成有一层镀膜。

本发明的具有监控分光路径的光学元件，该第一表面具有一个入射面部与一个导出面部，该第一曲面组形成于该入射面部，该第二曲面组形成于该导出面部，该光束的另一部分经由该第五表面反射后，沿一个监控分光路径前进至该第一镜面，接着依序经由该第一镜面反射及该第五表面折射后由该第二曲面组向该透镜外导出。

本发明的具有监控分光路径的光学元件，该透镜还包括一个对应该第五表面且介于该第一表面与该第二表面间的第六表面，该光束的另一部分经由该第五表面反射后，沿一个监控分光路径前进至该第一镜面，接着依序经由该第一镜面反射、该第五表面折射，及该第六表面的反射后，由该第二曲面组向该透镜外导出。

本发明的具有监控分光路径的光学元件，该透镜还包括一个对应该第五表面的第六表面，该第五表面具有一个镜面部及一个延伸面部，该凹槽是由该第四表面、该镜面部及该延伸面部相互界定而成，该第二表面是介于该第一表面与该第六表面间，该光束的另一部分经由该第五表面的镜面部反射后，沿一个监控分光路径前进至该第一镜面，接着依序经由该第一镜面反射、该镜面部折射，及该第六表面的反射后，由该第二曲面组向该透镜外导出。

本发明的具有监控分光路径的光学元件，该光束的另一部分经由该第五表面反射后，沿一个监控分光路径前进至该第一镜面，接着依序经由该第一镜面反射及该第四表面折射后由该第二曲面组向该透镜外导出。

本发明的具有监控分光路径的光学元件，该第一曲面组具有多个沿该参考直线方向间隔排列的第一曲面，该第二曲面组具有多个沿该参考直线方向间隔排列的第二曲面，该第三曲面组具有多个沿该参考直线方向间隔排列的第三曲面。

本发明的具有监控分光路径的光学元件，该第一镜面形成有一层镀膜。

本发明的有益效果在于：沿该第一光路径前进的该光束透过该第一镜面产生反射及折射，而能分别汇聚于两个不同位置，以同时传递光讯号及监视光强度，其中，该光束的另一部分能从设置于该第一曲面组与该第三曲面组间的该第二曲面组向该透镜外导出，除了能达到改变该监控用侦检感光器的设置位置外，更能减少该光学元件的体积大小。

附图说明

本发明的其他的特征及功效，将于参照图式的实施方式中清楚地呈现，其中：

图1是本发明具有监控分光路径的光学元件的一个第一实施例的一个立体图，说明一个透镜与一个滤镜的位置关系；

图2是一个光学路径示意图，说明该第一实施例作为多通道光纤线路接头使用时的态样；

图3是该第一实施例的一个立体图，说明多个第一曲面、多个第二曲面，及多个第三曲面呈二维平行矩阵的排列态样；

图4是本发明的一个第二实施例的一个立体图，说明一个透镜与一个滤镜的位置关系；

图5是一个光学路径示意图，说明该第二实施例作为多通道光纤线路接头使用时的态样；

图6是该第二实施例的一个立体图，说明多个第一曲面、多个第二曲面，及多个第三曲面呈二维平行矩阵的排列态样；

图7是一个光学路径示意图，说明该第三实施例作为多通道光纤线路接头使用时的态样；

图8是一个光学路径示意图，说明该第四实施例作为多通道光纤线路接头使用时的态样；

图9是一个光学路径示意图，说明该第五实施例作为多通道光纤线路接头使用时的态样；及

图10是一个光学路径示意图，说明该第六实施例作为多通道光纤线路接头使用时的态样。

具体实施方式

在本发明被详细描述之前，应当注意在以下的说明内容中，类似的元件是以相同的编号来表示。

参阅图1图2与图3，本发明具有监控分光路径的光学元件的一个第一实施例，包含一个透镜1，及一个滤镜2。

该透镜1为塑胶材质所制成，但不以塑胶材质为限，也能为玻璃材质所制成。该透镜1围绕一条参考直线L设置，并且包括平行该参考直线L的一个第一表面10、一个第二表面11、一个第三表面12、一个第四表面13、一个第五表面14、一个第六表面15、一个第七表面16、相间隔地形成于该第一表面10的一个第一曲面组17与一个第二曲面组18，及一个形成于该第二表面11的第三曲面组19，其中，该第二曲面组18介于该第一曲面组17与该第三曲面组19间，该第一表面10与该第二表面11相互垂直，但不以垂直为限，该第一表面10与该第三表面12间的夹角为45度，但不以45度为限，该第一表面10与该第四表面13相互平行，但不以平行为限。该第三表面12凹陷形成一个凹槽121，该凹槽121由平行该参考直线L且分别对应该第一表面10及该第二表面11的该第四表面13、该第五表面14、该第六表面15及该第七表面16相互界定而成。

该第一曲面组17具有多个沿该参考直线L方向间隔排列的第一曲面171，该第二曲面组18具有多个沿该参考直线L方向间隔排列的第二曲面181，该第三曲面组19具有多个沿该参考直线L方向间隔排列的第三曲面191。要注意的是，所述第一曲面171、所述第二曲面181，及所述第三曲面191能为彼此相对应的一维平行矩阵排列(见图1)，也能为彼此相对应的二维平行矩阵排列(见图3)。

该滤镜2为玻璃材质所制成，但不以玻璃材质为限，也能为塑胶材质所制成。该滤镜2设置于该第三表面12且遮闭该凹槽121，该滤镜2包括一个面向该第四表面13、该第五表面14、该第六表面15及该第七表面16的第一镜面21，及一个相对于该第一镜面21的第二镜面22。

当将本发明的第一实施例作为多通道光纤线路接头使用时，所述第一曲面171是分别与多个光源3相对应，每一个光源3能发射出一道光束31，所述第二曲面181是分别与多个监控用侦检感光器5相对应，所述第三曲面191是分别与多个光纤4的接收端41相对应。

其中，每一道光束31经由该第一曲面组17引导进入该透镜1内后，沿一个第一光路径I穿透该第四表面13前进至该第一镜面21，每一道光束31的一部分311经由该第一镜面21折射后，沿一个第二光路径II前进至该第二镜面22，接着依序经该第二镜面22反射、该第一镜面21折射及该第五表面14折射后，前进至该第三曲面组19向该透镜1外导出，并聚焦于相对应光纤4的接收端41；每一道光束31的另一部分312经由该第一镜面21反射后，沿一个监控分光路径V前进至该第六表面15，接着依序经由该第六表面15折射及该第七表面16反射后，由该第二曲面组18向该透镜1外导出，并聚焦于相对应的监控用侦检感光器5，如此，即可使该监控用侦检感光器5的位置位于该光源3与该光纤4间，以减少多通道光纤线路接头的体积，且不影响原有接收光讯号强度与检测的灵敏度。

值得一提的是，该第一镜面21形成有一层镀膜211，该镀膜211能控制通过该第一镜面21的所述光束31的能量，当需要降低每一道光束31的功率时，只需要改变该镀膜211的设定，即能达到调整每一道光束31在不同光路径II、V所分配的光能量比例强度的功效。

于本第一实施例中，每一道光束31的一部分311沿该第二光路径II前进至该第二镜面22产生反射时，是通过一个形成于该第二镜面22上的镀膜221来提升每一道光束31的一部分311于该第二镜面22产生反射时的反射率，减少每一道光束31的一部分311因为产生折射而造成能量损耗，但也能利用角度的调整及既定介质不同的折射率，使每一道光束31的一部分311沿该第二光路径II前进至该第二镜面22时产生全反射，也能达到降低每一道光束31的一部分311的能量损耗的功效，并不以本说明书所公开的内容为限制。

另外，于本第一实施例中，每一道光束31的另一部分312沿该监控分光路径V前进至该第七表面16产生反射时，是借通过角度的调整及既定介质不同的折射率，使每一道光束31的另一部分312沿该监控分光路径V前进至该第七表面16时产生全反射后，再经由该第二曲面组18向该透镜1外导出，达到光导引的目的。

参阅图4、图5与图6，本发明的一个第二实施例包含一个透镜1，及一个滤镜2。

该透镜1为塑胶材质所制成，但不以塑胶材质为限，也能为玻璃材质所制成。该透镜1围绕一条参考直线L设置，并且包括平行该参考直线L的一个第一表面10、一个第二表面11、一个第三表面12、一个第四表面13、一个第五表面14、相间隔地形成于该第一表面10的一个第一曲面组17与一个第二曲面组18，及一个形成于该第二表面11的第三曲面组19，其中，该第二曲面组18介于该第一曲面组17与该第三曲面组19间，该第一表面10与该第四表面13相互平行，但不以平行为限。该第三表面12凹陷形成一个凹槽121，该凹槽121由平行该参考直线L且分别对应该第一表面10及该第二表面11的该第四表面13及该第五表面14相互界定而成。

该第一曲面组17具有多个沿该参考直线L方向间隔排列的第一曲面171，该第二曲面组18具有多个沿该参考直线L方向间隔排列的第二曲面181，该第三曲面组19具有多个沿该参考直线L方向间隔排列的第三曲面191。要注意的是，所述第一曲面171、所述第二曲面181，及所述第三曲面191能为彼此相对应的一个维平行矩阵排列(见图4)，也能为彼此相对应的两个维平行矩阵排列(见图6)。

该滤镜2为玻璃材质所制成，但不以玻璃材质为限，也能为塑胶或金属材质所制成。该滤镜2设置于该第三表面12且遮闭该凹槽121，该滤镜2包括一个面向该第四表面13及该第五表面14的第一镜面21。

在将本发明的第二实施例作为多通道光纤线路接头使用时，所述第一曲面171是分别与多个光源3相对应，每一个光源3能发射出一道光束31，所述第二曲面181是分别与多个监控用侦检感光器5相对应，所述第三曲面191是分别与多个光纤4的接收端41相对应。

其中，每一道光束31经由该第一曲面组17引导进入该透镜1内后，沿一个第一光路径I穿透该第四表面13前进至该第一镜面21，经该第一镜面21反射后前进至该第五表面14，每一道光束31的一部分311经由该第五表面14折射后，沿一个第二光路径II前进至该第三曲面组19向该透镜1外导出，并聚焦于相对应光纤4的接收端41；每一道光束31的另一部分312经由该第五表面14反射后，沿一个监控分光路径V前进至该第二曲面组18向该透镜1外导出，并聚焦于相对应的监控用侦检感光器5。

另外，该第一镜面21形成有一层镀膜211，该镀膜211能控制经由该第一镜面21反射的所述光束31的能量，当需要降低每一道光束31的功率时，只需要改变该镀膜211的设定，即能达到降低每一道光束31光强度的功效。

参阅图7，为本发明的一个第三实施例，与该第二实施例不同的地方在于，该第一表面10具有一个入射面部101与一个导出面部102，该第一曲面组17形成于该入射面部101，该第二曲面组18形成于该导出面部102，该光束31的另一部分312经由该第五表面14反射后，沿该监控分光路径V前进至该第一镜面21，接着依序经由该第一镜面21反射及该第五表面14折射后由该第二曲面组18向该透镜1外导出，并聚焦于相对应的监控用侦检感光器5。

参阅图8，为本发明的一个第四实施例，与该第二实施例不同的地方在于，该透镜1还包括一个对应该第五表面14且介于该第一表面10与该第二表面11间的第六表面15，每一道光束31的另一部分312经由该第五表面14反射后，沿该监控分光路径V前进至该第一镜面21，接着依序经由该第一镜面21反射、该第五表面14折射，及该第六表面15的反射后，由该第二曲面组18向该透镜1外导出，并聚焦于相对应的监控用侦检感光器5。

于本第四实施例中，每一道光束31的另一部分312沿该监控分光路径V前进至该第六表面15产生反射时，是利用角度的调整及既定介质不同的折射率，使每一道光束31的另一部分312沿该监控分光路径V前进至该第六表面15时产生全反射，再经由该第二曲面组18向该透镜1外导出，达到光导引的目的。

参阅图9，为本发明的一个第五实施例，与该第二实施例不同的地方在于，该透镜1还包括一个对应该第五表面14的第六表面15，该第五表面14具有一个镜面部142及一个延伸面部143，该凹槽121是由该第四表面13、该镜面部142及该延伸面部143相互界定而成，该第二表面11是介于该第一表面10与该第六表面15间，每一道光束31的另一部分312经由该第五表面14的镜面部142反射后，沿该监控分光路径V前进至该第一镜面21，接着依序经由该第一镜面21反射、该镜面部142折射，及该第六表面15的反射后，由该第二曲面组18向该透镜1外导出，并聚焦于相对应的监控用侦检感光器5。

于本第五实施例中，每一道光束31的另一部分312沿该监控分光路径V前进至该第六表面15产生反射时，是利用角度的调整及既定介质不同的折射率，使每一道光束31的另一部分312沿该监控分光路径V前进至该第六表面15时产生全反射，再经由该第二曲面组18向该透镜1外导出，达到光导引的目的。

参阅图10，为本发明的一个第六实施例，与该第二实施例不同的地方在于，每一道光束31的另一部分312经由该第五表面14反射后，沿该监控分光路径V前进至该第一镜面21，接着依序经由该第一镜面21反射，及该第四表面13的折射后，由该第二曲面组18向该透镜1外导出，并聚焦于相对应的监控用侦检感光器5。

经由上述说明可知，本发明具有监控分光路径的光学元件能将作为光讯号传输的光束31分离出另一个部份312，且将其导引至各监控用侦检感光器5上，用于监控光讯号能量的结构，这种闭回路反馈机制能增加光讯号能量的稳定性，满足系统传输讯号的高频宽需求。

再者，作为光讯号传输使用的雷射光源，一般为提供最长使用寿命及最佳发光效率，需要维持在特定的工作状态，但常导致发射出能量过强的光讯号，超出各光纤4的接收端41的标准规范。为了解决这个问题，只需改变相对应镀膜211、221(见图2、图5、图7、图8与图9)的材料性质与结构，即可降低光讯号的能量，达到衰减光讯号能量的功效。

以及，透过不同光路径I、II、V的配置，使该第二曲面组18是形成于该第一曲面组17与该第三曲面组19间，也就是说当本发明作为多通道光纤线路接头使用时，该监控用侦检感光器5是介于该光源3与该光纤4间，改善了现有技术中监控用侦检感光器无法置于光源与光纤间的限制，并且，此种光路径的配置方式，使该监控用侦检感光器5较能接近该光源3，使该光学元件的整体体积较小，使用上较为便捷。

另外补充一点，本发明于上述说明书内容所提及的所述实施例中，皆以多道光束31来说明光被引导的路径，但是，仅以一道光束31进行操作，也能达到光监控及光传输的效果，并不以本说明书所公开的内容为限制。

综上所述，本发明具有监控分光路径的光学元件具有如下所述的功效及优点，所以确实能达成本发明的目的。

一、相较于现有技术中，监控用侦检感光器无法置于光源与光纤间的限制，本发明透过不同光路径I、II、V的配置，使该第二曲面组18形成于该第一曲面组17与该第三曲面组19间，进而能改变该监控用侦检感光器5是介于该光源3与该光纤4间的位置，能减少该光学元件的整体体积，具有方便使用的效果。

二、透过改变相对应镀膜211、221的材料性质与结构，即可调节光能量的大小，达成衰减光讯号能量的功效。

以上所述者，仅为本发明的实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明的范围。

Claims (11)

1.一种具有监控分光路径的光学元件，其特征在于：包含：

一个透镜，定义出一条参考直线，并包括围绕该参考直线设置且平行该参考直线的一个第一表面、一个第二表面、一个第三表面、一个第四表面、一个第五表面、一个第六表面、一个第七表面、相间隔地形成于该第一表面的一个第一曲面组与一个第二曲面组，及一个形成于该第二表面的第三曲面组，该第二曲面组介于该第一曲面组与该第三曲面组间，该第三表面凹陷形成一个凹槽，该凹槽由平行该参考直线且分别对应该第一表面及该第二表面的该第四表面、该第五表面、该第六表面及该第七表面相互界定而成；及

一个滤镜，设置于该第三表面且遮闭该凹槽，该滤镜包括一个面向该第四表面、该第五表面、该第六表面及该第七表面的第一镜面，及一个相对于该第一镜面的第二镜面；

其中，一道光束经由该第一曲面组引导进入该透镜内后，沿一个第一光路径穿透该第四表面前进至该第一镜面，该光束的一部分经由该第一镜面折射后，沿一个第二光路径前进至该第二镜面，接着依序经该第二镜面反射、该第一镜面折射及该第五表面折射后，前进至该第三曲面组向该透镜外导出，该光束的另一部分经由该第一镜面反射后，沿一个监控分光路径前进至该第六表面，接着依序经由该第六表面折射及该第七表面反射后，由该第二曲面组向该透镜外导出。

2.根据权利要求1所述的具有监控分光路径的光学元件，其特征在于：该第一曲面组具有多个沿该参考直线方向间隔排列的第一曲面，该第二曲面组具有多个沿该参考直线方向间隔排列的第二曲面，该第三曲面组具有多个沿该参考直线方向间隔排列的第三曲面。

3.根据权利要求1所述的具有监控分光路径的光学元件，其特征在于：该光束的一部分经由该第一镜面折射后，沿该第二光路径前进，经由该第二镜面全反射后往该第一镜面前进，该光束的另一部分经由该第六表面折射后，沿该监控分光路径前进，经由该第七表面全反射后，在由该第二曲面组向该透镜外导出。

4.根据权利要求1所述的具有监控分光路径的光学元件，其特征在于：该第一镜面形成有一层镀膜。

5.根据权利要求1所述的具有监控分光路径的光学元件，其特征在于：该第二镜面形成有一层镀膜。

6.一种具有监控分光路径的光学元件，其特征在于：包含：

一个透镜，定义出一条参考直线，并包括围绕该参考直线设置且平行该参考直线的一个第一表面、一个第二表面、一个第三表面、一个第四表面、一个第五表面、相间隔地形成于该第一表面的一个第一曲面组与一个第二曲面组，及一个形成于该第二表面的第三曲面组，该第二曲面组介于该第一曲面组与该第三曲面组间，该第三表面凹陷形成一个凹槽，该凹槽由平行该参考直线且分别对应该第一表面及该第二表面的该第四表面及该第五表面相互界定而成；及

一个滤镜，设置于该第三表面且遮闭该凹槽，该滤镜包括一个面向该第四表面及该第五表面的第一镜面，该第一镜面形成有一层镀膜；

其中，一道光束经由该第一曲面组引导进入该透镜内后，沿一个第一光路径穿透该第四表面前进至该第一镜面，经该第一镜面反射后前进至该第五表面，该光束的一部分经由该第五表面折射后，沿一个第二光路径前进至该第三曲面组向该透镜外导出，该光束的另一部分经由该第五表面反射后，沿一个监控分光路径前进至该第二曲面组向该透镜外导出。

7.根据权利要求6所述的具有监控分光路径的光学元件，其特征在于：该第一表面具有一个入射面部与一个导出面部，该第一曲面组形成于该入射面部，该第二曲面组形成于该导出面部，该光束的另一部分经由该第五表面反射后，沿一个监控分光路径前进至该第一镜面，接着依序经由该第一镜面反射及该第五表面折射后由该第二曲面组向该透镜外导出。

8.根据权利要求6所述的具有监控分光路径的光学元件，其特征在于：该透镜还包括一个对应该第五表面且介于该第一表面与该第二表面间的第六表面，该光束的另一部分经由该第五表面反射后，沿一个监控分光路径前进至该第一镜面，接着依序经由该第一镜面反射、该第五表面折射，及该第六表面的反射后，由该第二曲面组向该透镜外导出。

9.根据权利要求6所述的具有监控分光路径的光学元件，其特征在于：该透镜还包括一个对应该第五表面的第六表面，该第五表面具有一个镜面部及一个延伸面部，该凹槽是由该第四表面、该镜面部及该延伸面部相互界定而成，该第二表面是介于该第一表面与该第六表面间，该光束的另一部分经由该第五表面的镜面部反射后，沿一个监控分光路径前进至该第一镜面，接着依序经由该第一镜面反射、该镜面部折射，及该第六表面的反射后，由该第二曲面组向该透镜外导出。

10.根据权利要求6所述的具有监控分光路径的光学元件，其特征在于：该光束的另一部分经由该第五表面反射后，沿一个监控分光路径前进至该第一镜面，接着依序经由该第一镜面反射及该第四表面折射后由该第二曲面组向该透镜外导出。

11.根据权利要求6所述的具有监控分光路径的光学元件，其特征在于：该第一曲面组具有多个沿该参考直线方向间隔排列的第一曲面，该第二曲面组具有多个沿该参考直线方向间隔排列的第二曲面，该第三曲面组具有多个沿该参考直线方向间隔排列的第三曲面。