DE4430778A1 - Tubus - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Tubus zur Kopplung mit insbeson­ dere optischen Sende- und/oder Empfangselementen und mit Störstrahlung unterdrückenden Mitteln.

Derartige Tuben werden in Sensoranordnungen, beispielsweise Lichtschranken verwendet, wobei der Empfänger mit dem Tubus gekoppelt und der Sender entweder vom Tubus getrennt oder ebenfalls mit dem Tubus gekoppelt und im Bereich des Empfän­ gers angeordnet ist. Im Fall des vom Tubus getrennten Sen­ ders gelangt die von ihm emittierte Strahlung durch die der Empfängerseite des Tubus gegenüberliegende Tubuseintrittsöff­ nung in den Tubus hinein und wird von dem Empfänger nachge­ wiesen. Ist der Sender mit dem Tubus gekoppelt, so wird die emittierte Strahlung außerhalb des Tubus zurück in den Tubus hinein reflektiert und dann von dem Empfänger nachgewiesen. In der Regel befindet sich an der Eintrittsöffnung des Tubus eine Linsenanordnung, die die in den Tubus einfallende Strah­ lung auf den im wesentlichen im Brennpunkt der Linsenanord­ nung angeordneten Empfänger fokussiert.

Bei derartigen Tuben können sowohl durch externe Strahlungs­ quellen als auch durch die vom Sender emittierte Strahlung selbst Reflexionen im Inneren des Tubus verursacht werden, die zu einer unerwünschten Erhöhung der vom Empfänger nachge­ wiesenen Strahlungsmenge führen. Dadurch kann die sichere Funktionsweise der in Verbindung mit dem Tubus eingesetzten Sensoranordnung beeinträchtigt werden. Für einen einwandfrei­ en Betrieb einer solchen Sensoranordnung muß somit die uner­ wünschte Reflexionen verursachende und zu einer unerwünscht hohen vom Empfänger nachgewiesenen Strahlungsmenge führende Störstrahlung zumindest soweit unterdrückt werden, daß die Funktionsweise der Sensoranordnung durch die zusätzliche Strahlungsmenge nicht beeinträchtigt wird.

Es ist bekannt, Tuben zur Unterdrückung von Störstrahlung als sogenannte Lichtfallen auszubilden, indem das Tubusinne­ re mit mehreren senkrecht zur optischen Achse des Tubus ver­ laufenden Blechen versehen wird, die als Lochblenden mit in Richtung der einfallenden Strahlung entlang der optischen Achse des Tubus kleiner werdenden Blendenöffnungen ausgebil­ det sind. Durch eine derartige bekannte Anordnung kann eine zufriedenstellende Störstrahlungsunterdrückung erzielt wer­ den. Die Herstellung solcher kompliziert aufgebauter Tuben ist jedoch sehr aufwendig, da mehrere Bleche in einen zuvor separat herzustellenden Tubus an genau zu definierenden Posi­ tionen eingesetzt werden müssen.

Es ist weiterhin bekannt, im Spritzgußverfahren herstellbare Tuben als Lichtfallen zu verwenden, deren innere freie Quer­ schnittsfläche in Richtung der einfallenden Strahlung ent­ lang der optischen Achse des Tubus stufenförmig abnimmt. Die mit derartigen Tuben erzielbare Unterdrückung von Störstrah­ lung ist jedoch schlechter als bei den oben genannten, mit Blechen versehenen Tuben und ermöglicht insbesondere bei kürzeren Tuben keinen ausreichenden Schutz vor einfallender Störstrahlung.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Tubus zu schaffen, der einfach hergestellt werden kann und unabhängig von sei­ nen Abmessungen eine ausreichende Unterdrückung von Stör­ strahlung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung im wesentlichen da­ durch gelöst, daß die Störstrahlung unterdrückenden Mittel aus Störstrahlung absorbierenden und mehrfachreflektierenden Oberflächen bestehen, die durch mehrere sich jeweils im wesentlichen längs einer durch die optische Achse des Tubus verlaufenden Ebene erstreckende Rippen gebildet sind.

Durch die Erfindung wird ein Tubus geschaffen, bei dem auf vorteilhafte Weise die gesamte absorbierende und mehrfach­ reflektierende Oberfläche durch die Rippen so vergrößert wird, daß eine Vielzahl von winklig zueinander angeordneten Einzelflächen entsteht. Diese Einzelflächen schwächen die einfallende Störstrahlung durch mehrfache Absorption und Reflexion so weit ab, daß die zum Empfänger gelangende rest­ liche Störstrahlung gegenüber der nachzuweisenden, vom Sen­ der emittierten Strahlung entweder vernachlässigt werden kann oder unterhalb eines bestimmten Schwellenwerts liegt.

Im Fall des mit dem Empfänger gekoppelten Tubus wird erfin­ dungsgemäß somit erreicht, daß im wesentlichen nur die Strah­ lung des vom Tubus entfernt angeordneten Senders und nur eine vernachlässigbare Menge an Störstrahlung den Empfänger erreicht. Falls dagegen ein Sender, der eine bestimmte Ab­ strahlcharakteristik aufweist, mit dem Tubus gekoppelt ist und der Abstrahlwinkel des Senders größer als der für die jeweilige Anwendung gewünschte Abstrahlwinkel ist, läßt sich durch die Erfindung auf vorteilhafte Weise der unerwünschte Teil der vom Sender emittierten Strahlung ausblenden.

Auf diese Weise ist also stets eine sichere und einwandfreie Funktionsweise der in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Tubus eingesetzten Sensoranordnung gewährleistet.

Eine besonders wirksame Unterdrückung von Störstrahlung wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Hauptrippen des Tubus jeweils mit zusätzlichen, sich jeweils zumindest be­ reichsweise längs der Hauptrippen erstreckenden Nebenrippen versehen sind, wodurch die zur Unterdrückung von Störstrah­ lung dienende Oberfläche des Tubus weiter vergrößert wird, da durch die Nebenrippen zusätzliche absorbierende und mehr­ fachreflektierende Oberflächen geschaffen werden.

Durch Versehen dieser absorbierenden und mehrfachreflektie­ renden Oberflächen des erfindungsgemäßen Tubus mit einer rauhen Textur oder irgendeinem anderen besonders wirkungs­ voll strahlungsabsorbierenden Material wird eine noch besse­ re Störstrahlungsunterdrückung erzielt.

Besonders vorteilhaft ist die insbesondere einstückige Her­ stellung des Tubus in einem Gießverfahren und insbesondere im Spritzguß-, Druckguß- oder Kukillengußverfahren, da auf diese Weise auch große Stückzahlen des erfindungsgemäßen Tubus besonders einfach und kostengünstig hergestellt werden können.

Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteran­ sprüchen angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden beispielhaft anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt:

Fig. 1 eine allgemeine Seitenschnittansicht eines Tubus zur Erläuterung der Strahlungsverhält­ nisse,

Fig. 2 eine Seitenschnittansicht eines bekannten Tubus,

Fig. 3 eine Seitenschnittansicht eines weiteren be­ kannten Tubus,

Fig. 4 eine Seitenschnittansicht eines weiteren be­ kannten Tubus,

Fig. 5 eine graphische Darstellung der nachgewiese­ nen Strahlungsmenge in Abhängigkeit vom Ein­ fallswinkel der Strahlung für die in den Fig. 2 und 4 gezeigten Tuben,

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht eines erfin­ dungsgemäßen Tubus,

Fig. 7 eine vergrößerte Schnittansicht der Rippen eines erfindungsgemäßen Tubus mit einfallen­ der Strahlung,

Fig. 8a-c verschiedene Ausführungsformen der Rippen er­ findungsgemäßer Tuben,

Fig. 9a-c Draufsichten verschiedener erfindungsgemäßer Tuben,

Fig. 10a-c und 11 Seitenschnittansichten verschiedener erfin­ dungsgemäßer Tuben, und

Fig. 12 eine perspektivische Ansicht eines weiteren erfindungsgemäßen Tubus.

Fig. 1 zeigt allgemein eine Seitenschnittansicht eines Tu­ bus 1. Am Boden des Tubus 1 sind Sende- und/oder Empfangsele­ mente 2 angeordnet und an der dem Tubusboden gegenüberliegen­ den Eintrittsöffnung des Tubus befindet sich eine Linsenan­ ordnung 3. Die Wand 4 des Tubus 1 ist schraffiert darge­ stellt.

Im wesentlichen parallel zur optischen Achse 5 des Tubus 1 einfallende Strahlung 6 wird durch die Linsenanordnung 3 auf die im wesentlichen im Brennpunkt der Linsenanordnung 3 ange­ ordneten Sende- und/oder Empfangselemente 2 fokussiert.

In gestrichelten Linien ist unter einem Verschwenkwinkel α zur optischen Achse 5 einfallende Störstrahlung 7 gezeigt, die aufgrund ihres schrägen Einfalls auf der Tubuswand 4 auf­ trifft und von dieser reflektiert wird. Die reflektierte Störstrahlung 8 breitet sich im Inneren des Tubus 1 aus und gelangt auf diese Weise auch zum Empfangselement 2, wo sie in unerwünschter Weise nachgewiesen wird.

In Fig. 2 ist ein bekannter topfförmiger Tubus 1 mit paral­ lel zur optischen Achse 5 verlaufenden Tubuswänden 4 ge­ zeigt, der mit einem Empfangselement 2 und einer Linsenanord­ nung 3 versehen ist. Mit dem Bezugszeichen 6 ist wieder im wesentlichen parallel zur optischen Achse 5 des Tubus 1 ein­ fallende Strahlung bezeichnet, die von der Linsenanordnung 3 fokussiert und vom Empfangselement 2 nachgewiesen wird.

Bei diesem bekannten Tubus 1 wird unter bestimmten Ver­ schwenkwinkeln α einfallende Störstrahlung 7 an der Tubus­ wand 4 reflektiert und daraufhin die reflektierte Strahlung 8 unerwünschterweise vom Empfangselement 2 nachgewiesen.

Fig. 3 zeigt einen weiteren bekannten, ebenfalls topfförmi­ gen Tubus 1 mit einem Empfangselement 2 und einer Linsenan­ ordnung 3, der zusätzlich mit senkrecht zur optischen Achse 5 verlaufenden Blechen 9 versehen ist, die als entlang der optischen Achse 5 angeordnete Lochblenden ausgebildet sind. Die Blendenöffnungen 10 der Bleche 9 nehmen in Richtung des Empfangselements 2 ab.

Sowohl die Linsenanordnung 3 als auch die Abmessungen und die Anordnung der Blendenöffnungen 10 sind hier so gewählt, daß die nachzuweisende Strahlung 6 ohne Reflexionen im Inne­ ren des Tubus 1 vollständig vom Empfangselement 2 nachgewie­ sen wird.

In den Tubus einfallende Störstrahlung 7 wird dagegen in Abhängigkeit von dem Verschwenkwinkel α entweder von einem der Bleche 9 oder, wie in Fig. 3 gezeigt, zuerst von der Tu­ buswand 4 reflektiert und als reflektierte Störstrahlung 8 anschließend von einem der Bleche 9 erneut reflektiert. So­ mit gelangt nur ein kleiner Teil der einfallenden und im Inneren des Tubus 1 an der Tubuswand 4 und den Blechen 9 re­ flektierten Störstrahlung 7 durch die letzte und kleinste vor dem Empfangselement 2 gelegene Blendenöffnung 10 hin­ durch zum Empfangselement 2.

Fig. 4 zeigt einen weiteren bekannten Tubus 1 mit einem Emp­ fangselement 2 und einer Linsenanordnung 3, dessen Wände 4 stufenförmig so ausgebildet sind, daß die in Fig. 4 durch den freien Innendurchmesser 10a des Tubus 1 angedeutete freie innere Querschnittsfläche des Tubus 1 in Richtung des Empfangselements 2 stufenförmig abnimmt. Wie bei dem in Fig. 3 gezeigten Tubus 1 sind auch bei dem Tubus 1 der Fig. 4 die Linsenanordnung 3 und die hier stufenförmige Tubuswand 4 so ausgebildet, daß die im wesentlichen parallel zur optischen Achse 5 des Tubus 1 einfallende nachzuweisende Strahlung 6 ohne Reflexionen an der Tubuswand 4 vollständig zum Empfangselement 2 gelangt.

Unter einem Verschwenkwinkel α einfallende Störstrahlung 7 wird dagegen an der stufenförmigen Tubuswand 4 reflektiert, wobei in Abhängigkeit von dem Verschwenkwinkel α die reflek­ tierte Störstrahlung 8, wie in Fig. 4 gezeigt, bereits nach einmaliger Reflexion an der Tubuswand 4 auf das Empfangsele­ ment 2 gelangen kann und von diesem dann unerwünschterweise nachgewiesen wird.

Fig. 5 zeigt die Abhängigkeit der vom Empfangselement eines Tubus nachgewiesenen Strahlungsmenge von dem Verschwenkwin­ kel α. Der zulässige Bereich von Verschwenkwinkeln α bezeich­ net denjenigen Bereich, in dem in den Tubus einfallende, vom Sendeelement emittierte Strahlung vom Empfangselement nach­ gewiesen werden soll. Dieser zulässige Bereich umfaßt also die im wesentlichen parallel zur optischen Achse des Tubus einfallende Strahlung.

In der Praxis wird häufig ein bestimmter Verschwenkwinkel α_d vorgegeben, bis zu dem einfallende Strahlung vom Empfangsele­ ment nachgewiesen werden darf. Dieser Verschwenkwinkel α_d beträgt typischerweise ± 4° von der optischen Achse 5 des Tubus aus gemessen. Diese Vorgabe macht es erforderlich, un­ ter Winkeln α in den Bereichen α < -4° und α < +4° einfallen­ de Störstrahlung daran zu hindern, zu dem im Tubus angeordne­ ten oder mit dem Tubus gekoppelten Empfangselement zu gelangen.

Nach Fig. 5 liegt in diesem zulässigen Bereich die nachge­ wiesene Strahlungsmenge deutlich über einer durch eine hori­ zontal verlaufende gestrichelte Linie dargestellten festen Schwelle des Empfangselement, ab welcher das Empfangselement als Antwort auf die von ihm nachgewiesene Strahlungsmenge ein beispielsweise einen Schaltvorgang auslösendes Signal ausgibt.

Aus Fig. 5 ist zu erkennen, daß für den in Fig. 2 gezeig­ ten bekannten topfförmigen Tubus (hier in gestrichelter Linie dargestellt) und für den in Fig. 4 gezeigten Tubus mit stufenförmiger Innenfläche (hier in strichpunktierter Linie dargestellt) die vom Empfangselement nachgewiesene Strahlungsmenge für außerhalb des zulässigen Bereichs lie­ gende Verschwenkwinkel α bereichsweise oberhalb der festen Schwelle des Empfangselements liegt. In diesen Bereichen wird also durch die zusätzlich in den Tubus einfallende un­ erwünschte Störstrahlung die feste Schwelle des Empfangsele­ ments überschritten und dadurch unerwünschterweise von die­ sem beispielsweise ein Schaltvorgang ausgelöst, wodurch eine einwandfreie Funktionsweise einer in Verbindung mit derarti­ gen Tuben eingesetzten Sensoranordnung beeinträchtigt wird.

Für einen gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildeten Tubus ist in Fig. 5 die nachgewiesenen Strahlungsmenge durch eine durchgezogene Linie gezeigt. Für unter Winkeln α in den Bereichen α < -4° und α < +4° einfallende Störstrah­ lung liegt die nachgewiesene Strahlungsmenge deutlich unter der festen Schwelle des Empfangselements, so daß durch den erfindungsgemäßen Tubus die einwandfreie Funktionsweise der jeweiligen Sensoranordnung gewährleistet ist.

Fig. 6 zeigt eine perspektivische Ansicht des Inneren eines gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildeten Tubus 1. Am Boden des Tubus 1 sind die hier nur schematisch angedeuteten Sende- und/oder Empfangselemente 2 angeordnet. Im Inneren des Tubus 1 sind an der Tubuswand 4 Rippen 11 ausgebildet, die sich jeweils längs einer durch die optische Achse des Tubus 1 verlaufenden Ebene erstrecken.

In der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform verbreitern sich jeweils die im wesentlichen parallel zueinander verlaufenden Rippen 11 ausgehend von der Strahlungseintrittsöffnung des Tubus 1 und grenzen etwa im Bereich der Mitte ihrer Längser­ streckung aneinander, woraufhin sie sich in Richtung der Sende- und/oder Empfangselemente 2 wieder verjüngen. Die Rip­ pen 11 können gegebenenfalls auch über die gesamte Länge des Tubus 1 aneinandergrenzen. Die Rippen 11 müssen jedoch nicht notwendigerweise parallel zueinander verlaufen, sondern kön­ nen beispielsweise über die gesamte Tubuslänge voneinander beabstandet sein und/oder sich schräg zueinander entlang der Tubuswand 4 erstrecken.

Der in Fig. 6 gezeigte erfindungsgemäße Tubus 1 besitzt ei­ nen kreisförmigen äußeren Querschnitt, wobei dieser jedoch zur Anpassung an die in Verbindung mit ihm eingesetzte Sen­ soranordnung auch anders und insbesondere oval oder quadra­ tisch ausgeführt sein kann. Die mit den Rippen 11 versehene Innenfläche 12 des Tubus 1 besitzt in der in Fig. 6 gezeig­ ten Ausführungsform einen aus zwei parallel verlaufenden gleichlangen geraden Seiten 13 und zwei gegenüberliegenden identisch konvexen Seiten 14 gebildeten Querschnitt, der jedoch gegebenenfalls auch anders und insbesondere kreisför­ mig, oval oder quadratisch ausgeführt sein kann.

In der Regel wird der in Fig. 6 dargestellte erfindungsge­ mäße Tubus 1 zusammen mit einer Linsenanordnung verwendet, die allerdings aus Gründen der Übersichtlichkeit in Fig. 6 nicht gezeigt ist.

Fig. 7 zeigt ausschnittsweise einen Querschnitt durch die Rippen 11 eines erfindungsgemäßen Tubus. Die hier dargestell­ ten Rippen 11 besitzen einen dreieckigen Querschnitt, können jedoch gegebenenfalls irgendeinen beliebigen, beispielsweise einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweisen. Die in Fig. 7 gestrichelt gezeichnete Linie g bezeichnet die mit den Rippen 11 versehene Tubusinnenfläche. Aus der in Fig. 7 gezeigten Darstellung ist deutlich zu erkennen, daß die Tu­ businnenfläche durch die Oberflächen 15 der Rippen 11 um ein Vielfaches vergrößert wird.

Auf die mit den Rippen 11 versehene Tubusinnenfläche ein­ fallende Strahlung 6, 7 wird an der einen Rippenoberfläche 15 und die dort reflektierte Strahlung 8 an einer weiteren Rippenoberfläche 15 erneut reflektiert. Da an jedem Refle­ xionspunkt ein Teil der einfallenden Strahlung 6, 7 von den Rippenoberflächen 15 absorbiert wird, nimmt die Intensität der einfallenden Strahlung 6, 7 bei aufeinanderfolgenden Re­ flexionen an den Rippenoberflächen 15 immer weiter ab, was in Fig. 7 am zweiten Reflexionspunkt durch die die zweifach reflektierte Strahlung 8 darstellenden kürzeren Pfeile ange­ deutet ist.

Durch mehrfache Absorption und Reflexion an den Oberflächen 15 der Rippen 11 wird somit die Intensität der einfallenden Strahlung 6, 7 soweit abgeschwächt, daß nur ein vernachläs­ sigbarer Teil der Anfangsintensität von der Gesamtheit aller im Tubus vorhandenen Rippen 11 nicht absorbiert wird und zu dem am Boden des Tubus angeordneten Empfangselement gelangen kann.

Die Fig. 8a-c zeigen weitere Ausführungsformen der erfin­ dungsgemäßen Rippen 11.

In Fig. 8a sind die im Querschnitt dreieckigen Rippen 11 jeweils mit zusätzlichen kleineren Nebenrippen 11a versehen, die jeweils ebenfalls einen dreieckigen Querschnitt aufwei­ sen. Die Oberflächen 15 der Rippen 11 besitzen somit in der hier dargestellten Ausführungsform einen zickzackförmigen Querschnitt.

In Fig. 8b sind die im Querschnitt dreieckigen Rippen 11 mit zusätzlichen Nebenrippen 11b im wesentlichen halbkreis­ förmigen Querschnitts versehen, so daß hier ein wellenförmi­ ger Querschnitt der Rippenoberflächen 15 resultiert.

Durch die zusätzlichen auf den hier als Hauptrippen ausge­ führten Rippen 11 ausgebildeten Nebenrippen 11a bzw. 11b wird auf vorteilhafte Weise die Gesamtoberfläche der Tubus­ innenfläche und damit deren Strahlungsabsorptionsvermögen weiter vergrößert.

Eine weitere erfindungsgemäße Möglichkeit zur Erhöhung der Strahlungsabsorption durch die im Tubus angeordneten Rippen 11 ist in Fig. 8c gezeigt. Die Rippen 11 besitzen hier einen dreieckigen Querschnitt und sind nicht mit zusätzli­ chen Rippen versehen. Statt dessen sind in dieser Ausführungs­ form die Oberflächen 15 der Rippen 11 mit einer durch Punkte angedeuteten rauhen Textur versehen, wodurch eine große An­ zahl kleiner Vertiefungen und Erhöhungen und somit einfallen­ de Strahlung absorbierender und reflektierender zusätzlicher kleiner Oberflächen geschaffen wird. Auf diese Weise kann die in den Tubus einfallende Strahlung noch stärker unter­ drückt werden.

Die Fig. 9a-c zeigen Draufsichten auf die Innenräume ver­ schieden ausgeführter erfindungsgemäßer Tuben, wobei jeweils am Boden der Tuben 1 die Sende- und/oder Empfangselemente 2 angeordnet sind.

In Fig. 9a besitzt der Tubus 1 einen kreisförmigen äußeren Querschnitt und die jeweils am weitesten innerhalb des Tubus 1 gelegenen Punkte 16 der Rippen 11 liegen sowohl in der hier gezeigten Draufsicht als auch in jeder senkrecht zur optischen Achse des Tubus 1 verlaufenden Schnittebene auf einer imaginären kreisförmigen Kurve. Da die Rippen 11 in dieser Ausführungsform einen dreieckigen Querschnitt besit­ zen, ergibt sich sowohl in der in Fig. 9a gezeigten Drauf­ sicht als auch in jeder senkrecht zur optischen Achse des Tubus 1 verlaufenden Schnittebene eine einen sternförmigen Umriß aufweisende freie innere Querschnittsfläche des Tubus 1. In der hier gezeigten Ausführungsform liegen außerdem die am weitesten außen gelegenen Punkte 18 der Rippen 11 jeweils auf einer kreisförmigen Kurve, wobei die die innere Ober­ fläche des Tubus 1 bildenden Rippen 11 zueinander identisch sind.

In der in Fig. 9a gezeigten Ausführungsform nimmt die freie innere Querschnittsfläche des Tubus 1, d. h. die Querschnitts­ fläche des von den Rippen 11 begrenzten Raumes, längs der optischen Achse in Richtung der am Boden des Tubus 1 angeord­ neten Sende- und/oder Empfangselemente 2 ab, so daß sich die längs der gesamten Tubuslänge aneinandergrenzenden Rippen 11 in Richtung des Tubusbodens verjüngen. Es ist jedoch auch möglich, die freie innere Querschnittsfläche des Tubus 1 längs der optischen Achse des Tubus konstant zu belassen, wobei dann im Fall über die gesamte Tubuslänge aneinander­ grenzender Rippen 11 diese ihre Breite nicht verändern.

Sowohl im Fall einer konstanten als auch bei einer abnehmen­ den freien inneren Querschnittsfläche des Tubus 1 können die Rippen 11 zumindest bereichsweise voneinander beabstandet sein.

Fig. 9b zeigt einen erfindungsgemäßen Tubus 1 mit einem quadratischen äußeren Querschnitt, bei dem wie in der in Fig. 9a gezeigten Ausführungsform die jeweils am weitesten innerhalb des Tubus 1 gelegenen Punkte 16 der Rippen 11 in jeder senkrecht zur optischen Achse des Tubus 1 verlaufenden Schnittebene auf einer im wesentlichen kreisförmigen Kurve, jedoch hier die am weitesten außen gelegenen Punkte 18 auf einer quadratischen Kurve liegen, so daß die innere Oberflä­ che des Tubus 1 aus Rippen 11 unterschiedlichen Querschnitts gebildet wird.

Auch in der in Fig. 9b gezeigten Ausführungsform nimmt so­ wohl die freie innere Querschnittsfläche des Tubus 1 als auch die Breite der über die gesamte Tubuslänge aneinander­ grenzenden Rippen 11 in Richtung der Sende- und/oder Emp­ fangselemente 2 ab. Jedoch kann auch hier die freie innere Querschnittsfläche durchweg konstant bleiben und die Rippen 11 können gegebenenfalls voneinander beabstandet sein.

Fig. 9c zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungs­ gemäßen Tubus 1, bei der sowohl der äußere Querschnitt des Tubus 1 als auch die Kurve, auf der die am weitesten außen gelegenen Punkte 18 der Rippen 11 liegen, eine ovale Form aufweist. Die jeweils am weitesten innerhalb des Tubus 1 gelegenen Punkte 16 der Rippen 11 liegen hier in jeder senk­ recht zur optischen Achse des Tubus 1 verlaufenden Schnitt­ ebene auf einer ebenfalls ovalen Kurve. Die Breite der hier durchweg aneinandergrenzenden Rippen 11 sowie die freie innere Querschnittsfläche des Tubus 1 nehmen wie in den in den Fig. 9a und 9b gezeigten Ausführungsformen in Rich­ tung der am Tubusboden angeordneten Sende- und/oder Empfangs­ elemente 2 ab. Auch in dieser Ausführungsform ist eine kon­ stant bleibende freie innere Querschnittsfläche mit gegebe­ nenfalls nur bereichsweise aneinandergrenzenden oder vonein­ ander beabstandeten Rippen 11 denkbar.

Zusätzlich zu den in den Fig. 9a-c gezeigten Möglichkei­ ten sind zahlreiche andere Ausführungsformen des erfindungs­ gemäßen Tubus 1 denkbar, bei denen sowohl die Form des äuße­ ren Querschnitts an die zur Anbringung des Tubus 1 in einer Sensoranordnung vorhandenen Gegebenheiten als auch die For­ men der Kurven, auf denen die am weitesten außen bzw. am weitesten innerhalb des Tubus 1 gelegenen Punkte 18 bzw. 16 der Rippen 11 an die optischen und geometrischen Erforder­ nisse der in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Tubus 1 eingesetzten Sensoranordnung angepaßt sind.

Die Fig. 10a-c und 11 zeigen jeweils einen Längsschnitt durch unterschiedliche erfindungsgemäße Tuben 1 jeweils entlang einer durch die optische Achse 5 des Tubus 1 verlau­ fenden Ebene. Die jeweils in den Tuben 1 angeordneten Rippen 11 können dabei irgendeine der zuvor beschriebenen Formen annehmen.

In Fig. 10a ist die freie innere Querschnittsfläche des Tubus 1 über seine gesamte Länge konstant. Die Form des inne­ ren Querschnitts ist in dieser Ausführungsform somit im Be­ reich der Sende- und/oder Empfangselemente 2 am Boden des Tubus 1 gleich derjenigen am entgegengesetzten, die Strah­ lungseintrittsöffnung des Tubus 1 bildenden Tubusende.

In der in Fig. 10b gezeigten Ausführungsform eines erfin­ dungsgemäßen Tubus 1 nimmt dessen freie innere Querschnitts­ fläche in Richtung der am Tubusboden angeordneten Sende- und/oder Empfangselemente 2 stetig und ohne Ausbildung von Hinterschnitten ab und es ergibt sich in dieser Darstellung eine parabelförmige Schnittlinie 17 der Tubusinnenfläche 12, wobei die freie innere Querschnittsfläche aber gegebenen­ falls auch so abnehmen kann, daß irgendeine andere kurven­ förmige Schnittlinie 17 resultiert, dabei aber keine Hinter­ schnitte im Tubusinneren entstehen.

Fig. 10c zeigt eine weitere Ausführungsform gemäß der vor­ liegenden Erfindung, in der die freie innere Querschnittsflä­ che des Tubus 1 so abnimmt, daß der freie Innenraum des Tubus 1 im wesentlichen die Form eines Kegelstumpfs auf­ weist.

Die Sende- und/oder Empfangselemente 2 sind in den Ausfüh­ rungsformen der Fig. 10b und 10c jeweils im Bereich der kleinsten freien inneren Querschnittsfläche am Boden des Tubus 1 angeordnet.

Fig. 11 zeigt zur Definition eines Öffnungswinkels β einen erfindungsgemäßen Tubus 1 mit einem im wesentlichen kegel­ stumpfförmigen freien Innenraum, wobei der Öffnungswinkel β des Kegelstumpfs jeweils an die sich aus den optischen und geometrischen Gegebenheiten der in Verbindung mit dem erfin­ dungsgemäßen Tubus 1 eingesetzten Sensoranordnung jeweils er­ gebenden Verhältnisse angepaßt ist.

Die vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Ausführungen des Tubus inneren ohne Ausbildung von Hinterschnitten ermög­ lichen eine insbesondere einstückige Herstellung des erfin­ dungsgemäßen Tubus in einem Gießverfahren und insbesondere im Spritzguß-, Druckguß- oder Kukillengußverfahren, wodurch auf vorteilhafte Weise auch große Stückzahlen einfach und kostengünstig produziert werden können.

In den in den Fig. 10a-c und 11 gezeigten Ausführungsfor­ men des Tubus 1 kann dessen jeweils durch die Tubuswand 4 de­ finierter äußerer Querschnitt eine beliebige Form annehmen, die mit derjenigen des Querschnitts der mit den Rippen 11 versehenen Tubusinnenfläche 12 und/oder mit derjenigen der Kurve, auf der die jeweils am weitesten innerhalb des Tubus 1 gelegenen Punkte 16 der Rippen 11 in jeder senkrecht zur optischen Achse 5 des Tubus 1 verlaufenden Schnittebene lie­ gen, übereinstimmt oder von diesen abweicht.

Fig. 12 zeigt eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einen erfindungsgemäßen Tubus 1 mit einem Sende- und/oder Empfangselement 2, wobei sich der Tubus 1 von den bisher beschriebenen Ausführungsformen dadurch unter­ scheidet, daß sein Innenraum aus einem für die jeweilige Strahlung durchlässigen Vollmaterial besteht.

Die Rippen 11 werden hier durch Bearbeiten der Außenfläche des Vollmaterials gebildet. Auf diese Weise lassen sich eben­ falls alle in den vorhergehenden Ausführungsformen beschrie­ benen Gestaltungen von Rippen, Nebenrippen und Tubusinnen­ raum erzielen.

Zur Ausbildung der für die Unterdrückung von Störstrahlung notwendigen absorbierenden und mehrfachreflektierenden Ober­ flächen wird auf die Rippen 11 eine absorbierende und mehr­ fachreflektierende Beschichtung aufgebracht, die insbeson­ dere durch Aufspritzen matt-schwarzer Farbe gebildet wird.

Die nichtbeschichtete Eintrittsöffnung 19 des Tubus 1 für die im wesentlichen parallel zur optischen Achse 5 des Tubus 1 einfallende Strahlung ist entweder als eine ebene oder als eine konkave oder konvexe Fläche ausgebildet. Der gesamte Innenraum des Tubus 1 kann daher sozusagen als Linse zur Fokussierung der einfallenden Strahlung auf das mit dem Tubus 1 gekoppelte Empfangselement 2 wirken. Es ist jedoch auch möglich, den in Fig. 12 gezeigten Tubus 1 mit einem hier nicht gezeigten zusätzlichen Linsenelement zu versehen.

In jeder Ausführungsform eines gemäß der vorliegenden Erfin­ dung ausgebildeten Tubus 1 wirken zur möglichst vollständi­ gen Unterdrückung von unter außerhalb des zulässigen Be­ reichs liegenden Verschwenkwinkeln α einfallender Störstrah­ lung die gegebenenfalls vorhandene Linsenanordnung 3 und die durch die Oberflächen 15 der Rippen 11 gebildete Fläche des Tubus 1 stets so zusammen, daß die im wesentlichen parallel zur optischen Achse 5 des Tubus 1 einfallende, von einem Sendeelement emittierte Strahlung 6 gegebenenfalls durch die Linsenanordnung 3 fokussiert und vollständig ohne Reflexio­ nen und somit ohne Intensitätsverluste im Inneren des Tubus 1 zu dem am Tubusboden angeordneten Empfangselement 2 ge­ langt und von diesem nachgewiesen wird, und daß gleichzeitig eventuell einfallende Störstrahlung im Verlauf der an den Rippenoberflächen 15 erfolgenden mehrfachen Absorptions- und Reflexionsvorgänge möglichst vollständig unterdrückt wird.

Bezugszeichenliste

1 Tubus
2 Sende- und/oder Empfangselemente
3 Linsenanordnung
4 Tubuswand
5 optische Achse des Tubus
6 einfallende Strahlung
7 einfallende Störstrahlung
8 reflektierte Störstrahlung
9 Blech
10 Blendenöffnung
10a freier Innendurchmesser des Tubus
11 Rippen
11a, b Nebenrippen
12 Tubusinnenfläche
13 gerade Seiten
14 konvexe Seiten
15 Rippenoberflächen
16 innerste Rippenpunkte
17 Schnittlinie der Tubusinnenfläche
18 äußerste Rippenpunkte
19 Tubuseintrittsöffnung

Claims (25)

1. Tubus zur Kopplung mit insbesondere optischen Sende- und/oder Empfangselementen (2) und mit Störstrahlung unterdrückenden Mitteln, dadurch gekennzeichnet, daß die Störstrahlung unterdrückenden Mittel aus Stör­ strahlung absorbierenden und mehrfachreflektierenden Oberflächen (15) bestehen, die durch mehrere sich je­ weils im wesentlichen längs einer durch die optische Achse (5) des Tubus (1) verlaufenden Ebene erstreckende Rippen (11) gebildet sind.

2. Tubus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tubus (1) einen strahlungsdurchlässigen Hohlraum aufweist, der von einer mit den Rippen (11) versehenen Innenwand begrenzt ist.

3. Tubus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum des Tubus (1) aus strahlungsdurchläs­ sigem Vollmaterial besteht, auf dessen Außenfläche die Rippen (11) ausgebildet sind.

4. Tubus nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Störstrahlung absorbierenden und mehrfachreflek­ tierenden Oberflächen (15) aus einer absorbierenden und mehrfachreflektierenden Beschichtung bestehen, die auf die Rippen (11) insbesondere durch Aufspritzen matt­ schwarzer Farbe aufgebracht ist.

5. Tubus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (11) jeweils einen im wesentlichen drei­ eckigen oder halbkreisförmigen Querschnitt besitzen.

6. Tubus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (11) als Hauptrippen ausgebildet sind, deren Oberflächen (15) mit Störstrahlung absorbierenden und mehrfachreflektierenden, sich jeweils zumindest be­ reichsweise längs der Hauptrippen erstreckenden Neben­ rippen (11a, 11b) versehen sind.

7. Tubus nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebenrippen (11a, 11b) jeweils einen im wesentli­ chen dreieckigen oder halbkreisförmigen Querschnitt be­ sitzen.

8. Tubus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Störstrahlung absorbierenden und mehrfachreflek­ tierenden Oberflächen (15) mit einer rauhen Textur verse­ hen sind.

9. Tubus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Rippen (11, 11a, 11b) jeweils über die Länge des Tubus (1) variiert.

10. Tubus nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Rippen (11, 11a, 11b) jeweils über die gesamte Länge des Tubus (1) gleich ist.

11. Tubus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Rippen (11, 11a, 11b) untereinan­ der in jeder senkrecht zur optischen Achse (5) des Tubus (1) verlaufenden Schnittebene jeweils gleich ist.

12. Tubus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (11, 11a, 11b) im wesentlichen parallel zueinander verlaufen.

13. Tubus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (11, 11a, 11b) zumindest bereichsweise aneinandergrenzen.

14. Tubus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder senkrecht zur optischen Achse (5) des Tubus (1) verlaufenden Schnittebene die jeweils am weitesten innerhalb des Tubus (1) gelegenen Punkte (16) der Rippen (11, 11a, 11b) auf einer im wesentlichen kreisförmigen, ovalen oder quadratischen Kurve liegen.

15. Tubus nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder senkrecht zur optischen Achse (5) des Tubus (1) verlaufenden Schnittebene die jeweils am weitesten innerhalb des Tubus (1) gelegenen Punkte (16) der Rippen (11, 11a, 11b) auf einer aus mehreren Abschnitten beste­ henden Kurve liegen und jeder Abschnitt ein Teil entwe­ der einer im wesentlichen kreisförmigen, ovalen oder qua­ dratischen Kurve ist.

16. Tubus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder senkrecht zur optischen Achse (5) des Tubus (1) verlaufenden Schnittebene die jeweils am weitesten außen gelegenen Punkte (18) der Rippen (11, 11a, 11b) auf einer im wesentlichen kreisförmigen, ovalen oder quadratischen Kurve liegen.

17. Tubus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche des von den Rippen (11, 11a, 11b) begrenzten Raumes des Tubus (1) längs der optischen Achse (5) des Tubus (1) zumindest bereichsweise ab- oder zunimmt.

18. Tubus nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche des von den Rippen (11, 11a, 11b) begrenzten Raumes des Tubus (1) längs der optischen Achse (5) des Tubus (1) stetig und insbesondere ohne Aus­ bildung von Hinterschnitten ab- oder zunimmt.

19. Tubus nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum des Tubus (1) im wesentlichen die Form eines Paraboloids aufweist.

20. Tubus nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum des Tubus (1) im wesentlichen die Form eines Kegelstumpfs aufweist.

21. Tubus nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Sende- und/oder Empfangselemente (2) im Bereich der kleinsten Querschnittsfläche des von den Rippen (11, 11a, 11b) begrenzten Raumes des Tubus (1) angeordnet sind.

22. Tubus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Tubus (1) einen im wesentlichen kreisförmigen, ovalen oder quadratischen äußeren Querschnitt besitzt.

23. Tubus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Tubus (1) in einem Gießverfahren und insbeson­ dere im Spritzguß-, Druckguß- oder Kukillengußverfahren hergestellt ist.

24. Tubus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Tubus (1) einstückig hergestellt ist.

25. Tubus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Tubus (1) mit einer Linsenanordnung (3) versehen ist.