DE2205996B2

DE2205996B2 - Faseroptische Lichtleiteranordnung, insbesondere Reflexionsschranke

Info

Publication number: DE2205996B2
Application number: DE2205996A
Authority: DE
Inventors: Wolfram 8501 Ochenbruck Henning
Original assignee: Rank Precision Industries 8500 Nuernberg GmbH
Current assignee: Rank Precision Industries 8500 Nuernberg GmbH
Priority date: 1972-02-09
Filing date: 1972-02-09
Publication date: 1975-05-15
Also published as: IT977750B; DE2205996A1; FR2171341B3; FR2171341A1; JPS4912830A; GB1386734A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine faseroptische Lichtleiteranordnung, insbesondere Reflexionsschranke, mit wenigstens zwei zur Erzielung eines gemeinsamen Gesichtsfeldes einends zusammengeführten faseroptischen Lichtleitern.

Bei der optischen Abtastung von Flächen mit Hilfe faseroptischer Lichtleiver hat man meistens einen ersten Lichtleiter, der die Abtaststelle mit einer Beleuchtungsquelle verbindet, und einem zweiten Lichtleiter, der das vom ersten Lichtleiter beleuchtete Blickfeld auf der abzutastenden Fläche mit einer Empfangseinrichtung optisch verbindet.

Damit der über den ersten Lichtleiter beleuchtete Bereich der abzutastenden Fläche auch wirklich genau dem Sichtbereich des Aufnahmelichtleiters entspricht, verwendet man meistens Anordnungen, bei denen zwei Lichtleiter einends so miteinander verbunden sind, daß die Lichtleitfasern der Lichtleiter statistisch ineinander verflochten sind. Die Herstellung derartiger Anordnungen ist jedoch außerordentlich kompliziert und teuer.

Hinzu kommt noch, daß sowohl bei einfachen Y-Anordnungen, bei denen die beiden Lichtleiter am einen Ende parallel dicht nebeneinander liegen, als auch bei den statistisch durchmischten Anordnungen die damit realisierte Reflexionsschranke nicht mit einem Arbeitsabstand »Null« betrieben werden kann, da bei einer flachen Auflage des Abtastendes auf der abzutastenden Fläche in beiden Fällen kein Licht vom einen Lichtleiter in den anderen Lichtleiter gelangen kann.

Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine faseroptische Lichtleiteranordnung insbesondere für Reflexionsschranken zu schaffen, bei der eine Durchmischung der Strahlengänge der einzelnen Lichtleiter auch bei einem Arbeitsabstand »Null«, d. h. bei direkt auf der Abtastfläche aufliegendem Tastkopf, stattfindet. Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Anordnung der eingangs genannten Art gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen, daß sich an die in der gleichen Ebene liegenden Endflächen der faseroptischen Lichtleiter ein der Durchmischung der Strahlengänge der einzelnen Lichtleiter dienender Einzelfaserlichtleiter (Integrationskammer) anschließt.

Ab einer vom jeweiligen Durchmesser der Einzelfasern der Lichtleiter bzw. dem Austrittsöffnungswinkel der Strahlung abhängenden Mindestiänge der als Einzelfaserlichtleiter ausgebildeten Integra tionskammer durchmischen sich die Strahlengänge der Einzellichtleiter bis zum vorderen Austrittsende der Integrationskammer vollständig, so daß auch bei einem direkten Aufsetzen dieses vorderen Endes der Integrationskammer auf eine reflektierende Fläche, die

ίο über den einen Lichtleiter zugeführte reflektierte Strahlung in den anderen Lichtleiter gelangt von dem sie zu einer Beobachtungs- oder Detektoreinrichtung geleitet wird. Selbstverständlich braucht die Integrationskammer mit ihrer freien Endfläche nicht di-

rekt auf die abzutastende reflektierende Fläche aufgesetzt zu werden. Auch wenn man die Integrationskammer in Abstand von der abzutastenden Fläche halt, ergeben sich gegenüber den bislang bekannten Einrichtungen iniolge der totalen Durchmischung der Strahlengänge der Einzellichtleiter in der Integrationskammer beträchtliche Vorteile.

Der Querschnitt der Integrationskammer entspricht im Optimalfall dem gemeinsamen Querschnitt der zusammengefaßten faseroptischen Einzellichtleiter. wo-

2s bei mit Vorteil die Fasern der einzelnen faseroptischen Lichtleiter einends zu einem Rundlichtleiter zusammengefaßt sind. Die Enden der einzelnen Lichtleiter sind dabei, bei Verwendung zweier Lichtleiter, im Querschnitt halbkreisförmig und ergänzen sich zu einem dem Querschnitt der Integrationskammer entsprechenden Kreis. Entsprechend würde bei der Verwendung mehrerer Einzellichtleiter der Querschnitt dieses Lichtleiters einem Kreissektor entsprechen.
Die Integrationskammer soll vorteilhafterweise auswechselbar am gemeinsamen Ende der faseroptischen Lichtleiter angeordnet sein, um den Einsatz einer so gebildeten Reflexionsschranke für unterschiedliche Anwendungsfälle sowie den Austausch der Tastspitze bei einer Beschädigung zu ermöglichen.

Neben der bereits erwähnten Verwendung erfindungsgemäßer Lichtleiteranordiiungen als faseroptische Reflexionslichtschranken bei der optischen Abtastung reflektierender Flächen, die über einen der Lichtleiter beleuchtet werden, während die reflektierte Strahlung über den anderen Lichtleiter zu einer Detektoreinrichtung geleitet wird, kann man eine erfindungsgemäße Anordnung auch vorteilhaft zur gleichmäßigen Durchmischung der Strahlung verschiedener Lichtquellen heranziehen, indem man die Enden der einzelnen Lichtleiter mit den Strahlungen der jeweiligen Lichtquellen beaufschlagt, um am Ausgangsende der Reflexionskammer die einzelnen Strahlungsanteile homogen durchmischt abnehmen zu können.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich an Hand der folgenden Beschreibung sowie der Figuren der Zeichnung. Dabei zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung für eine zwei Lichtleiter enthaltende Reflexionsschranke,

F i g. 2 in einer vergrößerten Darstellung den die Einzellichtleiter verkoppelnden Strahlengang,

F i g. 3 einen Schnitt Hl-IIl durch die Anordnung nach F i g. 1 und
F i g. 4 eine teilweise geschnittene Ansicht einer erfindungsgemäßen Anordnung mit abnehmbarer Integrationskammer.

Die beiden faseroptischen Lichtleiter 1 und 2 laufen in einer in F i g. 1 nicht dargestellten gemeinsamen

Endhülse zusammen und treten an einer gemeinsamen faseroptischen Endfläche 5, 6 aus. An diese gemeinsame Endfläche schließt sich ein Einzeifaserlichtleker 7 an, dessen benachbarte Endfläche 8 möglichst unmittelbar an den Endflächen 5 und 6 der Einzellichtleiter anliegt und die Fläche der zusammengefaßten Lichtleiter 1 und 2 überdeckt Dieser Einzellichtleiter 7 dient als Integrationskammer für die Strahlengänge der beiden EinzelHchtleiter 1 und 2.

Wie man aus F i g. 2, bei der die freie Endfläche 9 der lntegratiosskammer 7 direkt auf die abzutastende reflektierende Fläche 10 aufgesetzt ist, erkennt, erfolgt ab einer bestimmten Mindestlänge der Integrationskammer (die vom öffnungswinkel der Strahlung der Einzelfasern abhängt) eine totale Durchmischung der Strahlengänge des faseroptischen Lichtleiters 1 mit den des faseroptischen Lichtleiters 2. Auf diese Weiss tritt dann etwa die Hälfte des an der Fläche 10 reflektierten Anteils derjenigen Strahlung, die durch die Lichtquelle 11 in die freie Endfläche 3 des Lichtleiters 1 eingestrahlt wird, in die an der Integrationskammer 7 anliegende Endfläche 6 des Lichtleiters 2 ein (die andere Hälfte läuft wieder durch den Lichtleiter 1 zurück) und tritt am Ende 4 aus, wo sie auf den Photodetektor 12 gegeben wird.

In F i g. 4 ist ein Schnitt durch eine erfindungst.'emäße faseroptische Reflexionslichtschranke dargestellt. Die Fasern der Einzellichtleiter 1 und 2 werden in V-förmig aufeinander zulaufenden Bohrungen eines trapezförmigen Metallteils 14 zusammengeführt und verlaufen dann, jeweils im Querschnitt einen Halbkreis ausfüllend, im Rohransatz 15 zur Austrittsendfläche 5, 6. Der die Integrationskammer darstellende Einzelfaserlichtleiter 7 ist in einer Metalihülse 17 untergebracht, die eine erweiterte Bohrung zum Aufschieben auf das Rohrstück 15 aufweist, so daß nach dem Aufschieben die Austrittsendflächen der Lichtleiter 1 und 2 und die Eintrittsendfläche 8 der Integrationskammer aneinanderstoßen.

Die Vorteile einer erfindungsgemäßen Anordnung gegenüber herkömmlichen faseroptischen Reflexionsschranken sind nochmals zusammengefaßt:

1. Die Lichtleiter 1 und 2 müssen in ihrem gemeinsamen Teil nicht statistisch vermischt sein, um eine gleichmäßige Ausleuchtung des reflektierenden Materials und damit eine gleichmäßige Reflektion von den gesamten ausgeleuchteten Flächen zu erzielen, wobei eine derartige statistische Durchmischung bei mehr als zwei Lichtleitern ganz besonders schwierig würde.

2. Die Reflexionsschranke kann mit dem Arbeitsabstand 0 betrieben werden, da auch bei flacher Auflage der freien Endfläche 9 der Integrationskammer auf der reflektierenden Fläche 10 ein Lichtweg durch die Integrationskammer vom Lichtleiter 1 in den Lichtleiter 2 ermöglicht ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

22 05 9S6 Patentansprüche:

1. Faseroptische Lichtleiteranordnung, insbesondere Reflexionsschranke, mit wenigstens zwei einends zusammengeführten faseroptischen Lichtleitern, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die in der gleichen Ebene liegenden Endflächen (5, 6) der faseroptische Lichtleiter (1, 2) ein, der Durchmischung der Strahlengänge der einzelnen Lichtleiter dienender, Einzelfaserlichtleiter (Integrationskammer 7) anschließt

2. Faseroptische Lichtleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daö der Querschnitt der Integrationskammer (7) dem gemeinsamen Querschnitt der faseroptischen Lichtleiter (1,2) entspricht

3. Faseroptische Lichtleiteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Integrationskammer (7, 17) auswechselbar am gemeinsamen Ende (15) der faseroptischen Lichtleiter (1,2) angeordnet ist.