DE2711171A1

DE2711171A1 - Endstueck einer lichtleitstabvorrichtung

Info

Publication number: DE2711171A1
Application number: DE19772711171
Authority: DE
Inventors: Anthony Rush; Anthony James Thornton
Original assignee: Smiths Group PLC
Current assignee: Smiths Group PLC
Priority date: 1976-03-18
Filing date: 1977-03-15
Publication date: 1977-09-29
Also published as: FR2344857A1; FR2344857B3; JPS52138142A; SE7703024L; IT1086826B

Description

Die Erfindung betrifft ein Endstück einer Lichtleitstabvorrichtung mit einem Verbindungsstück, das eine längsverlaufende Bohrung aufweist, in welcher ein Ende des Lichtleitstabes befestigt ist und das zusammen mit Linsen zur Übertragung des Lichts vom Lichtleitstabende in einem Gehäuse angeordnet ist.

Derartige Endstücke dienen dazu, das von einem Lichtleitstabende ausgehende Licht zur Lichteintrittsfläche eines weiteren Lichtleitstabes zu leiten. Zu diesem Zweck sind üblicherweise zwei Linsen vorgesehen, beispielsweise bikonvexe oder plankonvexe Linsen, welche die Lichtführung

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zwischen der Lichtaustrittsfläche des einen Stabes und der Lichteintrittsfläche des anderen Stabes bewirken. Um jedoch eine optimale Lichtkopplung zwischen den Stäben zu erhalten, ist es notwendig, die Lichtleitstäbe bzw. deren Enden genau in den Brennpunkten der entsprechenden Linsen zu positionieren.

Diese erforderliche genaue Positionierung der Enden der Lichtleitstäbe ist ziemlich schwierig und zeitraubend. Es besteht daher die Aufgabe, die Endstücke so auszubilden, daß die vorerwähnte genaue Positionierung der Lichtleitstäbe entfallen kann.

Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Mit dem erfindungsgemäßen Endstück ist es möglich, die Lichtleitstäbe einfach und leicht montieren zu können, indem das Ende des Lichtleitstabes lediglich in das Verbindungsstück eingesteckt wird, bis die Lichtaustrittsfläche bzw. Lichteintrittsfläche am Ende des länglichen optischen Teils anstößt. Wenn zwei derartige Endstücke miteinander verbunden werden, dann wird das Licht von der Lichtaustrittsfläche des einen Lichtleitstabes einwandfrei zur Lichteintrittsfläche des anderen Lichtleitstabes geleitet . Ein spezielles Justieren der Bauteile ist nicht erforderlich.

Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes werden nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

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Flg. 1 einen Schnitt durch die Endstücke gemäß einer ersten Ausführungsformj

Fig. 2 einen Schnitt durch ein Verbindungsstück bei einem Endstück gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine stirnseitige Ansicht auf das Verbindungs stück gemäß Fig. 2}

Fig. 4 eine alternative Ausführungsform eines Verbindungsstücks;

Fig. 5 einen Schnitt durch Teile eines modifizierten Stücks gemäß Fig. 1;

Fig. 7 einen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform eines Endstückes und

Fig. θ einen Schnitt durch eine dritte Ausführungsform'des Endstücks.

Die Endstücke gemäß Fig. 1 sind die Endstücke einer Faseroptik, Sie bestehen aus einem röhrenförmigen Gehäuse 10 mit zwei Teilen 11 und 12. Diese Teile 11 und 12 weisen zum einen einen ringförmigen Vorsprung 30, zum anderen eine ringförmige Ausnehmung 31 auf, wodurch es möglich ist, die beiden Teile 11 und 12 miteinander zu verbinden bzw. zu trennen.

Jedes Endstückteil 11 und 12 enthält eine bikonvexe Linse 13 und ein Verbindungsstück 11· zur Aufnahme eines Faseroptikstabes 15, der optisch gekoppelt werden muß mit

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der Linse 13. Das Verbindungsstück Ik besitzt ein Aussehen gemäß den Fig. 2 und 3 und besteht aus einer Messingröhre 16, an welchem fünf elastische Metalldrähte 17 angeordnet sind, die beispielsweise aus rostfreiem Stahl, einer Kupferlegierung oder aus Phosphorbronze bestehen können. Diese fünf Drähte 17 erstrecken sich längs durch die Bohrung des Röhrchens 16 und sind am Umfang dieser Bohrung gleichmäßig verteilt. Die gespannten Drähte 17 sind mit ihren Enden über die Enden des Röhrchens 16 gefaltet und werden an jedem Ende mittels eines Rings 1Θ gehalten.und unter Spannung gehalten. Die Ringe 18 bestehen beispielsweise aus Messing oder Kunststoff. Die Drähte 17 verlaufen parallel zueinander, wobei die Enden jedes Drahtes winkelmäßig zueinander versetzt sind in Bezug auf die Längsachse des Röhrchens 16, so daß die Drahtzwischenstücke der Drähte 17 zwischen den beiden Enden einen geringfügigen Abstand zur inneren Oberfläche des Röhrchens 16 aufweisen. Diese winkelmäßige Versetzung der Enden der Drähte 17 zueinander beträgt beispielsweise 1,5 Grad. Die Enden des Röhrchens 16 sind geschlitzt zur Aufnahme der Drähte 17. Bei einem derartigen Verbindungsstück Ik verlaufen also die Drahtabschnitte innerhalb des Röhrchens 16 in geringfügigem Abstand zur Innenfläche dieses Röhrchens, wobei dieser Abstand von einem Röhrchenende bis zur Mitte des Röhrchens 16 langsam anwächst und sodann zum anderen Röhrchenende langsam abnimmt. Die durch die Drähte 17 im Röhrchen 16 definierte Bohrung weist somit den geringsten Durchmesser in der Röhrchenmitte auf. Der lichte Durchmesser in der Röhrchenmitte ist geringfügig kleiner als der Durchmesser des Lichtleitstabes, so daß beim Einsetzen des Endes des Lichtleitstabes 15 in das Verbindungsstück 14 die im Röhrchen 16 befindli-

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chen Drahtabschnitte nach außen gedruckt werden und zur Anlage an die Röhrcheninnenwand gelangen, wobei die Drähte die Fasern festhalten und somit die Fasern mit dem Verbindungsstück 14· fluchten.

Es ist notwendig, die Enden des Lichtleitstabes bzw. seiner Fasern genau an die Stelle zu positionieren, wo sich die Brennpunkte der entsprechenden Linsen 13 befinden. Dies wird dadurch erreicht, indem ein kurzes Stück 20 eines aus Fasern bestehenden Lichtleitstabes in das Verbindungsstück 14 eingesetzt wird. Dieses Lichtleitstabstück 20 weist im wesentlichen die gleichen Abmessungen und im wesentlichen die gleichen optischen Eigenschaften auf, wie der Lichtleitstab 15. Dieses Faserstabstück 20 wird genau in das jeweilige Verbindungsstück 14 eingesetzt, bevor dieses Verbindungsstück im Gehäuse 10 montiert wird. Das eine Ende des Stabstückes 20 wird bis zur Mitte des Verbindungsstücks eingesetzt, während das andere Ende sich im geeigneten Abstand vom Verbindungsstück befindet. Das .Stabstück 20* wird in seiner Lage beispielsweise durch einen Epoxykleber festgelegt. Die Verbindungsstücke 14 werden sodann in die entsprechenden Enden der Cehäuseteile 11 und 12 eingesetzt und zwar derart, daß das abstehende Ende jedes Stabstückes 20 sich mit seiner Fläche genau im Brennpunkt der jeweiligen Linse 13 befindet.

Ist es sodann erforderlich, zwei Lichtleitstäbe 15 miteinander zu koppeln, dann ist es lediglich notwendig, die Enden dieser Lichtleitstäbe in die entsprechenden Verbindungsstücke 14 einzusetzen und zwar so weit, bis die jeweiligen Enden der Lichtleitstäbe 15 anstoßen an die äußeren Enden der Stabstücke 20. Die Montage der Faserlichtleitstäbe 15 wird dadurch wesentlich vereinfacht.

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Die Faserstäbe 15 werden in den Verbindung stücken 14· beispielsweise durch ein Epoxykleber befestigt.

Um den gewünschten Kopplungsgrad zwischen den Lichtleitstäben 15 zu erhalten, kann es notwendig sein, die Enden der Stabstücke 20 aufs feinste zu polieren. Das Polieren der Enden der Stabstücke 20 erfolgt, bevor die Stabstücke 20 in die Verbindungsstücke 14 eingesetzt werden.

Die Enden der Fasern der Lichtleitstäbe 15 sind mit einer Flüssigkeit überzogen, welche die gewünschten optischen Eigenschaften aufweist, um eine optimale optische Kopplung zwischen diesen Fasern und denjenigen des Stabstückes 20 zu erhalten. Das Überziehen mit Flüssigkeit erfolgt, bevor die Lichtleitstäbe 15 in die Verbindungsstücke 14 eingesetzt werden. Als Flüssigkeit wird vorzugsweise eine solche verwendet, die die Fasernenden der Teile 15 und 20 miteinander verbindet bzw. verklebt.

Die einzelnen Fasern der Lichtleitstäbe 15 weisen einen sehr geringen Durchmesser auf und um das Einsetzen dieser Fasern bzw. der Stäbe in die Verbindungsstücke 14 zu erleichtern, kann die Bohrung jedes Verbindungsstücks konisch ausgebildet sein. Ein solches Verbindungsstück ist in Fig. 4 gezeigt, bei dem einer der Ringe 1Θ an einem Ende des Verbindungsstücks 14 zur Aufnahme eines Endes des Lichtleitstabes 15 ersetzt wurde durch ein Endstück 32 aus Metall oder Kunststoff mit einem geringförmigen Teil 33, welches die Enden der Drähte 17 auf dem Röhrchen 16 festhält und das aus einem Einsatzteil 34 besteht, dessen zentrale Bohrung eine konische Ansenkung aufweist.

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Es kann erforderlich sein, die Enden der Fasern des Lichtleitstabes 15 fest zu ergreifen, um zu verhindern, daß der Lichtleitstab 15 aus dem Verbindungsstück 14 herausziehbar ist oder ein Spalt zwischen dem Ende des Lichtleitstabes 15 und dem Stabstück 20 entsteht. Um dies zu verhindern, können beispielsweise die Endstücke gemäß den Fig. 5 und ausgebildet sein, wo die Gehäuseteile 11 und 12 des Gehäuses 10 in Muffen 35 aus einem bei Wärmezufuhr schrumpfenden Kunststoff angeordnet sind. Gemäß Fig. 5 weisen die Muffen konisch ausgebildete Durchführungen 36 auf, durch die die Enden der Lichtleitstäbe 15 hindurchgeführt sind. Werden die Muffen 35 erhitzt, dann schrumpfen sie und nehmen eine Form gemäß Fig. 6 an, wobei die Teile 11 und 12 und die Enden der Lichtleitstäbe 15 fest umhüllt werden, wodurch ein Herausziehen der Lichtleitstäbe aus den Verbindungsstücken 14 verhindert wird. Die Muffen 35 werden verschiebbar auf die Lichtleitstäbe 15 aufqesetzt, bevor diese mit ihren Enden in die Verbindungsstücke 14 eingesetzt werden. Die Muffen 35 werden nach Einsetzen der Lichtleitstäbe 15 in die Verbindungsstücke 14 über die jeweiligen Gehäuseteile 11 und 12 geschoben und sodann wird wie oben erwähnt Wärme zugeführt.

Es sind weitere Maßnahmen möglich, um ein Herausziehen der Lichtleitstäbe 15 zu verhindern. Beispielsweise können die Ringe 18 gemäß Fig. 2 an ihren Enden jeweils in eine geschlitzte Hülse übergehen, die mit einem Außengewinde versehen ist und eine konische Bohrung zum Einführen des Endes eines Lichtleitstabes 15 versehen 1st. Auf die Hülse ist eine Mutter aufschraubbar, wobei beim Aufschrauben dieser Mutter die geschlitzte Hülse zusammengepreßt wird und mit ihrer Innenwandi^ng gegen den Licht-

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leitstab anpreßt und auf diese Weise ein Herausziehen des Lichtleitstabes 15 aus dem Verbindungsstück 14 verhindert.

Die Kopplungsstücke können in verschieden geformte Gehäuse eingesetzt werden. Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt beispielsweise die Fig. 7, wo die Verbindungsstücke m in die konisch verlaufenden Endteile 36 der Gehäuseteile 11 und 12 eingesetzt sind. Die Gehäuseteile können beispielsweise aus Kunststoff bestehen, wobei die Linsen 13 und die Verbindungsstücke lh als Einsätze bei der Herstellung der Gehäuseteile 11 und 12 eingesetzt werden.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 sind an Stelle von bikonvexen Linsen plankonvexe Linsen 21 vorgesehen. Diese Linsen 21 können aus Kunststoff spritztechnisch hergestellt werden, wobei als Kunststoff beispielsweise Acrylharz verwendet wird. Die Linsen sind mit einer Bohrung 23 versehen, in die jeweils ein Stabstück 20 eingesetzt wird, wobei die Enden der Stabstücke 20 sich jeweils im Brennpunkt der Linsen befinden.

Es hat sich gezeigt, daß beim Einsetzen eines Lichtleitstabes 15 in eine Öffnung 23 ein Festsitz des Stabendes in dieser Bohrung 23 nicht immer gewährleistet ist, so daß sich das L ichtleitstabende nicht genau am Brennpunkt der Linse 21 befindet. Der Grund hierfür besteht darin, daß für eine gegebene Größe der Fasern der äußere Durchmesser der Fasern ziemlich stark unterschiedlich ist. Es ist deshalb erforderlich, den Durchmesser der Bohrung 23 der Linse 21 so zu wählen, daß in diese Bohrung Lichleitstäbe mit dem maximal möglichen Durchmesser einsetzbar sind. Weisen jedoch die Fasern der Licht-

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leitstäbe geringere Durchmesser als die maximal möglichen Durchmesser auf, dann besteht die Schwierigkeit, daß die Faserenden nicht genau mit der optischen Achse der Linse 23 fluchten und auch nicht mehr gewährleistet ist, daß die Fasernenden sich genau im Brennpunkt der Linse befinden. Um diese Nachteile zu vermeiden, wird ein Verbindungsstück 14 vorgesehen, in das ein Stabstück 20 eingesetzt ist, dessen freies Ende dann einwandfrei in die Borhung 23 der Linse 21 einpaßbar ist. Die Fasern der Stabstücke 20 weisen den jeweils maximalen Außendurchmesser auf, so daß ein Preßsitz der Stabstücke 20 in den Bohrungen 23 der Linsen 21 gewährleistet ist. Hierbei ist es nicht erforderlich, daß die Stabstücke 20 jeweils bis zur Mitte der Verbindungsstücke 14 in diese eingesetzt werden. Durch das weniger tiefe Einsetzen ist gewährleistet, daß Lichtleitstäbe 15 mit dem maximal möglichen Mindestdurchmesser noch sicher von den Drähten 17 im Verbindungsstück erfaßt werden, wodurch sichergestellt ist, daß der jeweilige Lichtleitstab 15 genau fluchtet mit den Fasern der Stabstücke 20.

Die Stabstücke 20 werden in den Linsen 21 mittels eines Klebers befestigt, der die gewünschten optischen Eigenschaften aufweist.

Das Gehäuse 10 gemäß Fig. 8 ist mit Muffen 22 zum Einführen der Lichtleitstabenden versehen. Die Bohrungen dieser Muffen 22 sind leicht konisch ausgebildet, um das Einsetzen des jeweiligen Lichtleitstabes 15 in das Verbindungsstück 14 zu erleichtern. Befinden sich die Lichtleitstäbe 15 im jeweiligen Verbindungsstück 14-, dann werden die Muffen 22 jeweils zusammengepreßt, wodurch die

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Lichtleitstäbe in ihrer Lage festgelegt werden. Zuvor wurden die Enden der Fasern der Lichtleitstäbe 15 mit den Enden der Fasern der Stabstücke 20 verklebt.

Bei den erfindungsgemäßen Endstücken kann natürlich einer der Lichtleitstäbe ersetzt sein durch ein lichtempfindliches oder durch ein lichtemittierendes Bauteil. An Stelle eines einzigen Lichtleitstabes können auch mehrere Lichtleitstäbe in den Endstücken enden.

- 11 Ansprüche

4f Leerseite

Claims

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1. Endstück einer Lichtleitstabvorrichtung mit einem Verbindungsstück, das eine längsverlaufende Bohrung aufweist, in welcher ein Ende des Lichtleitstabes befestigt ist und das zusammen mit Linsen zur Übertragung des Lichts vom Lichtleitstabende in einem Gehäuse angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein längliches optisches Teil (20) im Verbindungsstück zur optischen Kopplung zwischen dem Lichtleitstab (15) und einer Linse (13 oder 21) vorgesehen ist, das mit einem Ende sich teilweise durch das Verbindungsstück erstreckt und dessen anderes Ende am Brennpunkt der Linse (13 oder 21) angeordnet ist und daß das Verbindungsstück« längsverlauf ende elastische Halteteile (17) aufweist, die die entsprechenden Enden von Lichtleitstab (15) und länglichem Teil (20) miteinander fluchtend halten.

2. Endstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse der Bohrung durch den Brennpunkt der Linse (13 oder 21) hindurchgeht bzw. mit der optischen Achse dieser Linse fluchtet.

3. Endstück nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Ende des länglichen optischen Teils (20) vom Verbindungsstück absteht .

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4. Endstück nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die längsverlaufenden elastischen Halteteile (17) elastisch gegen das längliche optische Teil (20) anliegen.

5. Endstück nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsstück einen röhrchenförmigen Bauteil (16) aufweist, an welchem die ^ängsverlaufenden elastischen Halteteile befestigt sind, die durch diesen Bauteil hindurchlaufen, wobei die Halteteile (17) gleichmäßig über den Querschnitt des Bauteils (16) verteilt sind.

6. Endstück nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden eines jeden längsverlaufenden elastischen Bauteils (17) versetzt zueinander um die Längsachse des röhrchenförmigen Bauteils (16) angeordnet sind.

7. Endstück nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden jedes längsverlaufenden elastischen Halteteils (17) in gleicher Richtung versetzt zueinander um die Längsachse des röhrchenförmi gen Bauteils (16) angeordnet sind.

8. Endstück nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die längsverlaufenden elastischen Halteteile (17) parallel zueinander verlaufen.

9. Endstück nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die längsverlaufenden elastischen Halteteile (17) einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen.

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10. Endstück nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die längsverlaufenden elastischen Halteteile (17) aus Metall bestehen .

11. Endstück nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Linsen aus bikonvexen Linsen (13) bestehen.

12. Endstück nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Linsen aus plankonvexen Linsen (21) bestehen.

13. Endstück nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Verbindunsstück abgewandte Ende des länglichen optischen Teils (20) in einer Bohrung (23) der plankonvexen Linse (21) angeordnet ist.

14. Endstück nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet , daß das längliche optische Teil (20) aus Lichtleitfasern besteht.

15. Endstück nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß Haltemittel (22, 35) vorgesehen sind, die ein Ende des Lichtleitstabes (15) mit dem Verbindungsstück fest verbinden.

16. Endstück nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet , daß der im Verbindungsstück festgelegte Lichtleitstab (15) gegen das längliche optische Teil (20) anstößt.

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17. Endstück nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet , daß es Verbindungsmittel zum Verbinden mit einem weiteren Enstück aufweist .