NL8702322A

NL8702322A - OPTICAL DEVICE FOR GENERATING A TRANSLATION-CORRESPONDING ELECTRIC SIGNAL.

Info

Publication number: NL8702322A
Application number: NL8702322A
Authority: NL
Original assignee: Dunacoop Kereskedel Idegenforg
Priority date: 1986-09-30
Filing date: 1987-09-29
Publication date: 1988-04-18
Also published as: SE8703707L; SE8703707D0; CN87106675A; DD262298A5; CH674899A5; JPS63252221A

Description

4 NL 34.558-Vo/tk \4 NL 34.558-Vo / tk \

Optische inrichting voor het opwekken van een, met een translatie corresponderend, elektrisch signaal.Optical device for generating an electrical signal corresponding to a translation.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een optische inrichting voor het opwekken van een met een translatie corresponderend elektrisch signaal, met een optisch kanaal voor het in een lichtstraal geleiden van de lichtop-5 brengst van een lichtbron, een lichtdetector voor het opvangen van de lichtopbrengst van het optische kanaal en een elektronische eenheid voor het bewerken van het signaal, welke eenheid is verbonden met de uitvoer van de lichtdetector. De optische inrichting welke wordt verschaft door de uitvinding, 10 is geschikt om een elektrisch uitgangssignaal overeenkomstig een bepaalde relatie tussen de translatie en de lichtintensiteit op te wekken.The present invention relates to an optical device for generating an electrical signal corresponding to a translation, with an optical channel for guiding the light output of a light source into a light beam, a light detector for receiving the light output of the optical channel and an electronic signal processing unit, which unit is connected to the output of the light detector. The optical device provided by the invention is capable of generating an electrical output signal according to a certain relationship between the translation and the light intensity.

In de industrie en daarmee samenhangende gebieden, de landbouw, de geneeskunde en biologie is het een gebruike-15 lijke opgave om een fysische parameter te meten door een translatie en/of een deformatie, welke wordt veroorzaakt door een fysisch proces, dat onmiddellijk of rechtstreeks door deze parameter wordt gekenmerkt. De gemeten deformatie en/of translatie verschaft een maat van het gehele proces. De 20 fysische parameters, welke hier worden bedoeld, omvatten in eerste instantie de druk, kracht, stroming, zwaartekrachts-effekten etc. Natuurlijk is het mogelijk om door een translatie of deformatie tevens metingen van elektrische of magnetische velden, temperatuursveranderingen, veranderingen 25 in vochtigheid etc. uit te voeren. Zo zijn bijvoorbeeld ferromagnetische elementen, welke zijn geplaatst in een magnetisch veld, onderhevig aan krachten met verschillende richtingen, of bezit een temperatuursverschil als resultaat de vervorming van een voorwerp etc. Voor het uitvoeren van 30 dergelijke metingen door een optische inrichting is een oplossing bekend volgens het DE-A1-3530093, dat werd gepubliceerd op 6 maart 1986.In industry and related fields, agriculture, medicine and biology, it is a common task to measure a physical parameter by a translation and / or a deformation caused by a physical process that is immediately or directly is characterized by this parameter. The measured deformation and / or translation provides a measure of the entire process. The 20 physical parameters, which are meant here, initially include the pressure, force, flow, gravity effects, etc. Of course, it is possible to translate measurements of electric or magnetic fields, temperature changes, changes in humidity by translation or deformation. etc. For example, ferromagnetic elements placed in a magnetic field are subject to forces of different directions, or a temperature difference results in the deformation of an object, etc. A solution is known for carrying out such measurements by an optical device. DE-A1-3530093, which was published on March 6, 1986.

Vaak kan de relatie tussen twee fysische parameters worden beschreven met een geschikte functie. Natuurlijk zijn 35 tevens relatief eenvoudige functionele relaties bekend. De aantrekkingskracht, welke wordt veroorzaakt door massa's, is bijvoorbeeld telkens omgekeerd evenredig met het kwadraat van 8702322 β -2- de afstand tussen deze massa's. Een ingewikkelde relatie is bijvoorbeeld de verandering van de thermische uitzettings-coëfficiënt, welke verschillende waarden bij verschillende temperatuursbereiken bezit.Often the relationship between two physical parameters can be described with an appropriate function. Of course, relatively simple functional relationships are also known. For example, the attraction force caused by masses is inversely proportional to the square of 8702322 β -2- the distance between these masses. A complex relationship is, for example, the change of the thermal expansion coefficient, which has different values at different temperature ranges.

5 De lineaire relatie is het meest van voordeel voor menselijke waarneming. Dit is de oorzaak waarom meetapparatuur een lineaire schaal bezit. Dit is tevens van voordeel voor het verkrijgen van een gelijkheid in eenheden van de verschillende fysische parameters.5 The linear relationship is most beneficial to human perception. This is the reason why measuring equipment has a linear scale. This is also advantageous for obtaining an equality in units of the different physical parameters.

10 De niet-lineaire relatie, welke door diverse mechanische en elektromechanische inrichtingen wordt gemeten, wordt door middel van diverse hulpinrichtingen met een ingewikkelde constructie omgezet in een lineaire relatie. Natuurlijk heeft de toepassing van een inrichting voor het omzetten 15 van een niet-lineaire relatie in een lineaire relatie als gevolg dat de betrouwbaarheid afneemt en de kosten van de inrichting toenemen.The non-linear relationship, which is measured by various mechanical and electromechanical devices, is converted into a linear relationship by various auxiliary devices with a complex construction. Of course, the use of a device for converting a non-linear relationship into a linear relationship has the consequence that the reliability decreases and the costs of the device increase.

Het in het bovenstaande genoemde probleem moet tevens in het geval van elektrische of elektronische inrich-20 tingen worden opgelost, waarbij verschillende overdrachtsfuncties worden toegepast voor het transformeren van de gemeten waarden in waarden die op een lineaire schaal zijn gelegen, door middel van verschillende circuits voor het vermenigvuldigen of delen, en het uitvoeren van logarithmische 25 of exponentiële bewerkingen. Deze circuits zijn in de meeste gevallen niet stabiel. Een ander probleem is, dat de transformatie tot een lineaire relatie vaak eveneens ingewikkelde functies vereist, die een bron voor verdere niet-lineaire effekten en andere niet verwachte fouten vormen.The problem mentioned above must also be solved in the case of electrical or electronic devices, using different transfer functions for transforming the measured values into values located on a linear scale, using different circuits for multiplication or division, and performing logarithmic or exponential operations. These circuits are in most cases not stable. Another problem is that the transformation to a linear relationship often also requires complicated functions, which are a source of further nonlinear effects and other unexpected errors.

30 Een verdere bron van niet-lineairiteit in de relatie tussen twee fysische parameters wordt vaak gevonden in het feit, dat in tegenstelling tot hetgeen verwacht wordt volgens theoretische onderzoeken, in vele gevallen de relatie niet lineair is vanwege de problemen, die samenhangen met de 35 kwaliteit en de inhomogeniteit, de nauwkeurigheid van bewerkingen, een niet te vermijden verlies en parasitaire effekten etc.A further source of non-linearity in the relationship between two physical parameters is often found in the fact that, contrary to what is expected according to theoretical studies, in many cases the relationship is not linear due to the problems associated with the 35 quality and inhomogeneity, machining accuracy, unavoidable loss and parasitic effects etc.

De uitvinding beoogt derhalve een inrichting met een eenvoudige constructie te verschaffen, welke een hoge 40 betrouwbaarheid en een hoge bewerkingsstabilisiteit bezit en 87 0 2 32 2 « -3- waarbij althans nagenoeg elke niet-lineaire functionele relatie kan worden omgezet in een lineaire of andere voorafbepaalde relatie. Een andere doelstelling is het creeren van een inrichting, die stabiel is ten opzichte van verschillende 5 uitwendige verstorende invloeden, welke hun oorzaak vinden in een intensieve elektromagnetische kracht of in radioactieve straling.The object of the invention is therefore to provide a device with a simple construction, which has a high reliability and a high machining stability and 87 0 2 32 2 «-3- in which at least virtually any non-linear functional relationship can be converted into a linear or other predetermined relationship. Another objective is to create a device that is stable to various external disturbing influences, which are caused by an intensive electromagnetic force or in radioactive radiation.

De uitvinding is gebaseerd op het inzicht, dat door toepassing van ten minste twee elementen voor het moduleren 10 van een lichtstraal in de voortplantingsbaan van deze straal en door het bewerkstelligen van een relatieve beweging van de genoemde elementen, het mogelijk is om een lichtstraal op te wekken met een intensiteit, welke verandert overeenkomstig een vooraf bepaalde functie. De intensiteit van de lichtstraal 15 is evenredig aan het gemeenschappelijke dwarsoppervlak van de elementen. Op deze wijze kan een gewenste functie tussen de translatie en de lichtintensiteit worden gerealiseerd.The invention is based on the insight that by using at least two elements for modulating a light beam in the propagation path of this beam and by effecting a relative movement of the said elements, it is possible to capture a light beam wake up with an intensity that changes according to a predetermined function. The intensity of the light beam 15 is proportional to the common transverse area of the elements. In this way, a desired function between the translation and the light intensity can be realized.

Een verder inzicht bestaat uit het feit, dat een lichtdetector, die de lichtstraal aan de uitgang van de ge-20 noemde elementen registreert, kan worden toegepast voor het opwekken van een gewenste functie tussen de translatie en de elektrische spanning of stroom. Indien meer dan twee elementen voor het moduleren in de voortplantingsbaan van de lichtstraal worden toegepast kunnen zeer ingewikkelde functies worden ge-25 realiseerd, terwijl hetzelfde effekt kan worden bereikt door het transleren van de elementen op een niet-lineaire wijze, doch op een andere voorafbepaalde wijze. Dit betekent dat, wanneer ten minste êên modulatie-element langs een vooraf bepaalde baan, in het bijzonder langs een rechte lijn volgens 30 een lineaire of andere tijdfunctie, wordt getransleerd, de geometrische oppervlakken van de modulatie-elementen de lineaire verandering van de uitgangslichtstraal kunnen bewerkstelligen.A further insight consists in the fact that a light detector, which registers the light beam at the output of the said elements, can be used to generate a desired function between the translation and the electric voltage or current. If more than two elements are used for modulating in the propagation path of the light beam, very complicated functions can be realized, while the same effect can be achieved by translating the elements in a non-linear manner, but in a different predetermined manner. manner. This means that when at least one modulation element is translated along a predetermined path, in particular along a straight line according to a linear or other time function, the geometric surfaces of the modulation elements can be the linear change of the output light beam accomplish.

Het inzicht, dat de basis vormt van de onderhavige 35 uitvinding kan worden toegepast voor het verkrijgen van de inverse functie, d.w.z. voor het opwekken van een lichtsignaal, of een stroom- (spannings- )signaal overeenkomstig een vooraf bepaalde functie wanneer het modulatie-element volgens een lineaire functie wordt getransleerd.The insight which forms the basis of the present invention can be applied to obtain the inverse function, ie to generate a light signal, or a current (voltage) signal according to a predetermined function when the modulation element is translated according to a linear function.

40 De werkingswijze en de verkregen resultaten hangen 8702322 è -4- niet af van het feit, of de modulatie-elementen zijn vervaardigd uit transmissie- of reflectie-elementen.The mode of action and the results obtained do not depend on whether the modulation elements are made of transmission or reflection elements.

De uitvinding beoogt derhalve een optische inrichting te verschaffen met een optisch kanaal voor het in de 5 vorm van een lichtstraal geleiden van licht van een lichtbron, een lichtdetectie-eenheid die de uitgangslichtstraal van het optische kanaal opneemt en een elektronische signaalverwer-kingseenheid, welke is verbonden met de uitgang van de lichtdetectie-eenheid, waarbij overeenkomstig de uitvinding in de 10 voortbewegingsbaan van de lichtstraal, voor de lichtdetectie-eenheid, zich ten minste een element voor het modificeren van ten minste êên oppervlakte parameter van de lichtstraal bevindt, waarbij het modificatie-element is verbonden met een geleiding ten einde het element in zijdelingse richting ten 15 opzichte van de voortbewegingsrichting van de lichtstraal te bewegen.The object of the invention is therefore to provide an optical device with an optical channel for guiding light in the form of a light beam from a light source, a light detecting unit which records the output light beam of the optical channel and an electronic signal processing unit, which is connected to the output of the light detection unit, wherein according to the invention in the path of advancement of the light beam, in front of the light detection unit, there is at least one element for modifying at least one surface parameter of the light beam, wherein the modification element is connected to a guide in order to move the element laterally with respect to the direction of travel of the light beam.

In een voorkeursuitvoeringsvorm van de voorgestelde inrichting is het optische kanaal verdeeld in een aantal deel-kanalen, welke geschikt zijn om een gedeelte van de licht-20 straal naar lichtdetectie-eenheden te voeren, welke zijn toegevoegd aan de uitgangen van de deelkanalen.In a preferred embodiment of the proposed device, the optical channel is divided into a plurality of subchannels, which are adapted to carry a portion of the light beam to light detection units added to the outputs of the subchannels.

De optische inrichting volgens de uitvinding kan op voordeliger wijze worden gerealiseerd door een lichtmodulatie-eenheid, die is geplaatst in een onderbreking van het optische 25 kanaal tussen een lichtuitgang en een lichtingang, die is geplaatst in het optische kanaal.The optical device according to the invention can be advantageously realized by a light modulation unit placed in an interruption of the optical channel between a light output and a light input placed in the optical channel.

De lichtmodulatie-elementen zijn in een voorkeursuitvoeringsvorm gevormd door een bewegend en een vast element met ten minste een lichtmodulatie-oppervlak, dat is vervaar-30 digd uit transparant of reflecterend materiaal. Het vaste element kan tevens worden gevormd door het eindgedeelte van het optische kanaal, dat de lichtuitvoer van het optische kanaal vormt.In a preferred embodiment, the light modulation elements are formed by a moving and a solid element with at least one light modulation surface, which is made of transparent or reflective material. The solid element can also be formed by the end portion of the optical channel, which forms the light output of the optical channel.

In een andere voordelige uitvoeringsvorm van de in-35 richting volgens de uitvinding bezitten het vaste en het bewegende element verschillend gevormde licht-modulerende oppervlakken.In another advantageous embodiment of the device according to the invention, the fixed and the moving element have differently shaped light-modulating surfaces.

De voorgestelde inrichting kan zijn vervaardigd met een spiegel, die ten minste een helft van de lichtstraal 40 reflecteert, waarbij de spiegel op een bewegend element in 870 2 32 2 » -5- een onderbreking van ten minste twee optische kanalen is geplaatst voor het moduleren van de lichtstraal.The proposed device may be made with a mirror reflecting at least half of the light beam 40, the mirror being placed on a moving element in an interruption of at least two optical channels for modulating of the light beam.

Door de lichtbron te verbinden met een uitgang van de elektronische signaalverwerkende eenheid is het mogelijk 5 om een lichtuitvoer op te wekken overeenkomstig de gemoduleerde lichtstraal.By connecting the light source to an output of the electronic signal processing unit, it is possible to generate a light output according to the modulated light beam.

Voor een beter begrip van de onderhavige uitvinding wordt erop gewezen, dat de lichtstraal betrekking heeft op gemengd of monochromatisch, coherent en incoherent, gepola-10 riseerd en niet-gepolariseerd licht, dat de vorm van een lichtstraal bezit en een golflengte van diep in het ultraviolet tot diep in het infrarood bezit.For a better understanding of the present invention, it is pointed out that the light beam refers to mixed or monochromatic, coherent and incoherent, polarized and non-polarized light having the shape of a light beam and a wavelength deep in the ultraviolet to deep in the infrared.

De term translatie duidt op een beweging, die wordt veroorzaakt door verschillende fysische effekten (kracht, 15 druk, temperatuursverschil etc.), en deze beweging kan hetzij makroskopisch hetzij mikroskopisch zijn.The term translation refers to a movement caused by various physical effects (force, pressure, temperature difference, etc.), and this movement can be either macrocopic or microscopic.

De term optisch kanaal heeft betrekking op alle soorten fysische elementen, die geschikt zijn om licht te geleiden, d.w.z. kanalen met een vacuum ruimte, lucht, en 20 vaste stoffen met een homogene of vezelachtige struktuur.The term optical channel refers to all kinds of physical elements suitable for guiding light, ie channels with a vacuum space, air, and solids with a homogeneous or fibrous structure.

Natuurlijk kan het optische kanaal zijn vervaardigd uit verschillende gassen of vloeibare media, die een afgesloten ruimte opvullen.Of course, the optical channel can be made of various gases or liquid media, which fill a closed space.

De uitvinding wordt hierna nader toegelicht aan de 25 hand van de tekening, waarin een aantal uitvoeringsvormen zijn weergegeven.The invention is explained in more detail below with reference to the drawing, in which a number of embodiments are shown.

Fig. 1 toont de basisopstelling van de inrichting in zijaanzicht?Fig. 1 shows the basic arrangement of the device in side view?

Fig. 2 toont een zijaanzicht van een uitvoerings-30 vorm met een optisch kanaal met twee takken;Fig. 2 shows a side view of an embodiment with a two-branch optical channel;

Fig. 3 toont een zijaanzicht van een inrichting, die is samengesteld uit twee optische kanalen;Fig. 3 shows a side view of a device composed of two optical channels;

Fig. 4 toont een zijaanzicht van een optische inrichting met twee optische kanalen, die zijn verbonden door 35 een reflecterend element;Fig. 4 shows a side view of an optical device with two optical channels connected by a reflective element;

Fig. 5 toont een zijaanzicht van een voorkeursuitvoeringsvorm van de voorgestelde optische inrichting met ten minste drie optische deelkanalen;Fig. 5 shows a side view of a preferred embodiment of the proposed optical device with at least three optical partial channels;

Fig. 6 toont een voorbeeld van de licht-modulerende 40 oppervlakken; 8/01522 -6- éFig. 6 shows an example of the light-modulating surfaces 40; 8/01522 -6- é

Fig. 7 toont de lichtintensiteitsopbrengst van de in fig. 6 getoonde oppervlakken;Fig. 7 shows the light intensity yield of the surfaces shown in FIG. 6;

Fig. 8 toont een ander voorbeeld van de licht-modu-1erende oppervlakken; 5 Fig* 9 geeft de lichtintensiteitsopbrengst weer van de in fig. 8 weergegeven oppervlakken;Fig. 8 shows another example of the light modulating surfaces; Fig. 9 shows the light intensity yield of the surfaces shown in Fig. 8;

Fig. 10 toont een verder voorbeeld van de licht-modulerende oppervlakken;Fig. 10 shows a further example of the light modulating surfaces;

Fig. 11 toont de lichtopbrengst van de licht-modu-10 lerende oppervlakken volgens fig. 10;Fig. 11 shows the light output of the light modulating surfaces of FIG. 10;

Fig. 12 toont een ander voorbeeld van de licht-modu-lerende oppervlakken, enFig. 12 shows another example of the light modulating surfaces, and

Fig. 13 toont de lichtopbrengst van de licht-module-rende oppervlakken volgens fig. 12.Fig. 13 shows the light output of the light-modulating surfaces of FIG. 12.

15 In de optische inrichting volgens de uitvinding (figuren 1-5) is een lichtbron 10 - die met voordeel is verbonden met een elektronsche eenheid 50 voor een signaalverwerking en het opwekken van uitgangsbesturingssignalen - voor een ingang van een optisch kanaal 20 voor het geleiden van 20 een lichtstraal F geplaatst. Het optische kanaal 20 bezit een lichtuitgang 21 voor het uitzenden van licht in de richting van een straalmodulatie-eenheid 60 met een vast element 70 en een bewegend element 62, dat is uitgerust met licht-module-rende oppervlakken 72. De lichtmodulatie-eenheid 60 is in een 25 onderbreking 100 van het optische kanaal 20 geplaatst. Het optische kanaal 20 wordt voortgezet achter de onderbreking 100 en begint aldaar bij een lichtingang 22 voor het geleiden van een gemoduleerde lichtstraal F' in de richting van een lichtdetector 30. Het bewegende element 62 van de lichtmodulatie-30 eenheid 60 is verbonden met een bewegende geleiding 40 voor het in de richting van pijl M transleren van het bewegende element 62. De lichtdetector 30 is verbonden met een geschikte ingang van de elektronische eenheid 50.In the optical device according to the invention (Figures 1-5), a light source 10 - which is advantageously connected to an electronic unit 50 for signal processing and the generation of output control signals - is for an input of an optical channel 20 for guiding 20 a light beam F is placed. The optical channel 20 has a light output 21 for emitting light in the direction of a beam modulation unit 60 with a fixed element 70 and a moving element 62, which is equipped with light modulating surfaces 72. The light modulation unit 60 is placed in an interruption 100 of the optical channel 20. The optical channel 20 continues after the interruption 100 and starts there at a light input 22 for guiding a modulated light beam F 'in the direction of a light detector 30. The moving element 62 of the light modulation unit 60 is connected to a moving guide 40 for translating the moving element 62 in the direction of arrow M. The light detector 30 is connected to a suitable input of the electronic unit 50.

Het optische kanaal 20 kan in een aantal gedeelten 35 (figuren 2, 3, 4, 5) worden verdeeld. In dit geval bezit het kanaal 20 takken die optische deelkanalen 20' voor het geleiden van deelstralen P vormen.The optical channel 20 can be divided into a number of sections 35 (Figures 2, 3, 4, 5). In this case, the channel 20 has branches forming optical subchannels 20 'for guiding subbeams P.

De essentie van de uitvinding bestaat hieruit, dat het vaste element 70 en het bewegende element 62 samen de 40 modulatie van de lichtstraal F bewerkstelligen. In dit geval 8702322 -7- betekent modulatie cat het door het optische kanaal 20 geleide licht een intensiteit I bezit welke ter plaatse van de lichtingang 22 verschilt van die ter plaatse van de lichtuit-gang 21. Dit kan op diverse manieren worden bereikt. In fig.The essence of the invention consists in that the fixed element 70 and the moving element 62 together effect the modulation of the light beam F. In this case 8702322 -7- modulation cat means that the light passed through the optical channel 20 has an intensity I which differs at the light input 22 from that at the light output 21. This can be achieved in various ways. In fig.

5 1 omvat de lichtmodulatie-eenheid 60 gescheiden een bewegend element 62 en een vast element 70. De licht-modulerende oppervlakken 72, die in deze elementen zijn gevormd, kunnen verschillend of gelijk van vorm zijn. Ze kunnen hetzij door reflecterend materiaal hetzij door geleidend materiaal zijn 10 vervaardigd, d.w.z. een gedeelte van de lichtstraal P, die de lichtuitgang 21 van het optische kanaal 20 of van de optische deelkanalen 20’ verlaat bedekkend of overbrengend.The light modulation unit 60 separately comprises a moving element 62 and a fixed element 70. The light modulating surfaces 72 formed in these elements may be different or similar in shape. They can be manufactured either by reflective material or by conductive material, i.e. a part of the light beam P leaving or transmitting the light output 21 of the optical channel 20 or of the optical subchannels 20 ".

In fig. 2 is een andere mogelijkheid voor het plaatsen van het vaste element 70 en het bewegende element 62 15 in de onderbreking 100 zichtbaar. Het vaste element 70 vormt in feite de lichtuitgang 21 van het optische kanaal 20 (of het optische deelkanaal 20'). Deze uitgang kan overeenkomstig de vereisten zijn gevormd, bijvoorbeeld in een vierkanten of driehoekige vorm. Het bewegende element 62 is in de onder-20 breking 100 aangebracht, terwijl de geleiding 40 is verbonden met een aandrijving door welke het overeenkomstig een voorafbepaalde functie, lineair of anders, kan worden getransleerd. Deze aandrijving kan, indien gewenst, worden verbonden met de elektronische eenheid 50.In Fig. 2, another possibility for placing the fixed element 70 and the moving element 62 in the break 100 is visible. The fixed element 70 actually forms the light output 21 of the optical channel 20 (or the optical subchannel 20 '). This outlet can be formed according to requirements, for example in a square or triangular shape. The moving element 62 is arranged in the break 100, while the guide 40 is connected to a drive through which it can be translated in accordance with a predetermined function, linear or otherwise. This drive can, if desired, be connected to the electronic unit 50.

25 In fig. 3 zijn de verschillende mogelijkheden voor het ondersteunen van de vaste elementen 70 zichtbaar. Dit schematisch aanzicht geeft niet de gehele inrichting weer, terwijl het optische kanaal 20 in dit geval door de lucht of door een ander gasvormig medium wordt gevormd. Het optische 30 kanaal 20, dat wordt gevormd door een gasvormig medium, kan worden toegepast wanneer de inrichting bijvoorbeeld gebruik maakt van een laserstraal, aangezien de straal in dit geval een hoge mate van coherentie bezit.In Fig. 3 the different possibilities for supporting the fixed elements 70 are visible. This schematic view does not represent the entire device, while the optical channel 20 in this case is air or other gaseous medium. The optical channel 20, which is formed by a gaseous medium, can be used when the device uses, for example, a laser beam, since the beam in this case has a high degree of coherence.

Een voorbeeld van de toepassing van een reflecterend 35 oppervlak, bijvoorbeeld een spiegel, is getoond in fig. 4. De spiegel, die is aangebracht op het bewegende element 62, moet een reflectie van ten minste de helft van de deellichtstraal P bewerkstelligen. In dit geval bedekt het bewegende element 62 een gedeelte van de lichtuitgang 21, welke de lichtingang 40 22 voor de gereflecteerde deelstraal vormt.An example of the use of a reflective surface, for example a mirror, is shown in Fig. 4. The mirror, which is mounted on the moving element 62, must effect a reflection of at least half of the partial light beam P. In this case, the moving element 62 covers a portion of the light output 21, which forms the light input 40 22 for the reflected partial beam.

8702322 t -8-8702322 t -8-

De optische inrichting volgens de uitvinding kan worden toegepast voor het opwekken van elektrische signalen voor diverse doeleinden, zoals is weergegeven in fig. 5. Het optische kanaal 20 is Verdeeld in een groter aantal optische 5 deelkanalen 20', en in de onderbreking 100 is een groter aantal lichtmodulatie-eenheden 60 aangebracht. De verschillend gevormde lichtmodulatie-oppervlakken 72 en de bewegende elementen 62, die bewegende geleidingen 40 bezitten welke zijn verbonden met verschillende aandrijvingen, kunnen 10 althans nagenoeg elk uitgangssignaal, dat voor een procesbesturingssysteem of andere doeleinden wordt vereist, opwekken.The optical device according to the invention can be used for generating electrical signals for various purposes, as shown in Fig. 5. The optical channel 20 is divided into a larger number of optical sub-channels 20 ', and in the break 100 is a greater number of light modulation units 60 provided. The differently shaped light modulation surfaces 72 and the moving elements 62, which have moving guides 40 connected to different drives, can generate at least virtually any output signal required for a process control system or other purposes.

Enige voorbeelden van de licht-modulerende oppervlakken 72 zijn zichtbaar in de verdere figuren. In fig. 6 zijn de lichtmodulerende oppervlakken 72 van het transparante 15 type. Een sleuf met breedte W en lengte L wordt getransleerd voor een cirkelvormige opening met diameter D. De afstand tussen deze elementen bedraagt E, terwijl de beweging wordt uitgevoerd in de richting van pijl M. Het afdekkingseffekt begint ter plaatse van punt O. Wanneer de sleuf voor de 20 cirkelvormige opening wordt getransleerd bezit het licht ter plaatse van de uitgang de intensiteit I en deze intensiteits-kromme 11 bezit een plateau dat wordt gevormd door een rechte lijn. Een tegengesteld gevormde kromme 11 met intensiteit I kan worden verkregen met de inrichting volgens fig. 8. In dit 25 geval is de sleuf vervaardigd uit een reflecterend materiaal terwijl de cirkelvormige opening uit transparant materiaal bestaat. De krommen volgens fig. 7 en 9 zijn althans nagenoeg gelijk.Some examples of the light-modulating surfaces 72 are visible in the further figures. In Fig. 6, the light modulating surfaces 72 are of the transparent type. A slot of width W and length L is translated for a circular opening of diameter D. The distance between these elements is E, while the movement is performed in the direction of arrow M. The covering effect begins at point O. When the slot before the circular opening is translated, the light at the exit has the intensity I and this intensity curve 11 has a plateau formed by a straight line. An oppositely shaped curve 11 of intensity I can be obtained with the device according to Fig. 8. In this case, the slit is made of a reflective material while the circular opening consists of a transparent material. The curves according to Figs. 7 and 9 are at least virtually the same.

Een ander voorbeeld van de licht-modulerende opper-30 vlakken 72 is zichtbaar in fig. 10. Hierbij bestaat êén van deze oppervlakken uit een overdrachtselement met een rechthoekige vorm terwijl het andere een cirkelvormige opening bezit. Door de oppervlakken voor elkaar te transleren kan een kromme overeenkomstig fig. 11 worden verkregen, met een rechte 35 lijn 12 en een boogsinus gedeelte voor en achter de rechte lijn. De boogsinuskromme is aangeduid door 13.Another example of the light-modulating surfaces 72 is shown in Fig. 10. One of these surfaces consists of a transfer element of rectangular shape while the other has a circular opening. By translating the surfaces in front of each other, a curve according to Fig. 11 can be obtained, with a straight line 12 and an arc sine section in front and behind the straight line. The arc sine curve is indicated by 13.

De licht-modulerende oppervlakken kunnen, zoals getoond in fig. 12, worden verdeeld in meer gedeelten. In dit geval werkt een sleuf met een breedte W en lengte L samen met 40 twee openingen A, B met een diameter D en een onderlinge af- 870 2 32 2 —9— * stand E. In dit geval kan eveneens een boogsinuskromme 13 worden verkregen (fig. 13).The light-modulating surfaces can be divided into several sections, as shown in Fig. 12. In this case, a slot with a width W and length L cooperates with 40 two openings A, B with a diameter D and a mutual distance 870 2 32 2 —9— *. In this case an arc sine curve 13 can also be obtained (Fig. 13).

Door het kiezen van verschillende of op geschikte wijze gelijke oppervlakken voor de*lichtmodulatie-eenheid 60 5 is het mogelijk om een lichtuitvoer met althans nagenoeg elke gewenste vorm te verkrijgen, wanneer tevens de geschikte beweging van de bewegingsgeleiding 40 wordt bepaald.By choosing different or suitably equal surfaces for the light modulation unit 60, it is possible to obtain a light output of at least virtually any desired shape, when the suitable movement of the movement guide 40 is also determined.

De werkingswijze van de inrichting volgens de uitvinding is gebaseerd op het feit, dat de door de detectie-10 eenheid 30 geregistreerde lichtintensiteit evenredig is met het oppervlak van de lichtstraal, welke deze eenheid bereikt. Derhalve moet de gemeenschappelijke doorsnede 80 van de oppervlakken van de verschillende elementen in de lichtmodulatie-eenheid 60 overeenkomstig de vereisten worden gewijzigd. Deze 15 wijziging kan worden verkregen door twee of meer modulatie-elementen en door het kiezen van een geschikte bewegingsfunctie voor het bewegende element 62.The mode of operation of the device according to the invention is based on the fact that the light intensity registered by the detection unit 30 is proportional to the area of the light beam reaching this unit. Therefore, the common cross-section 80 of the surfaces of the different elements in the light modulation unit 60 must be changed according to the requirements. This modification can be achieved by two or more modulation elements and by choosing an appropriate motion function for the moving element 62.

Het uitgangssignaal van de lichtdetector 30 wordt verwerkt door de elektronische eenheid 50. Deze eenheid is op 20 voordeliger wijze in staat om de lichtuitvoer van de lichtbron 10 te regelen, hetgeen kan worden gebruikt voor het realiseren van een ingewikkeld besturingsproces.The output of the light detector 30 is processed by the electronic unit 50. This unit is more advantageously able to control the light output of the light source 10, which can be used to realize a complex control process.

870 2 322870 2 322

Claims

1. Optical device for generating a translation-corresponding electrical signal, with an optical channel for guiding a light beam from the output of a light source, a light detecting unit 5 for recording the output light beam of the optical channel and a Electronic unit for processing electronic signals connected to the output of the light detection unit, characterized by a light module placed in the path of the light beam 10 (F) guided in the optical channel (20) in front of the light detection unit (30) location unit (60) for changing at least one surface parameter of the light beam (F), the light modulation unit (60) being connected to a moving guide (40) which provides movement transverse to the travel - 15 trajectory of the light beam (F).

Optical device according to claim 1, characterized in that the optical channel (20) is divided into at least two optical partial channels (20 '), each optical partial channel (20) being connected to a suitable separate light detection unit ( 30) and is suitable for guiding part of the light beam (F).

Optical device according to claim 1 or 2, characterized in that the light modulation unit (60) is placed at least partly in an interruption (100) of the optical channel (20).

Optical device according to any one of the preceding claims, characterized in that the light modulation unit (60) consists of a moving element (62) and a fixed element (70), which elements are movable relative to each other, while at least one of these elements has a light modulating surface (72).

4 -10-

Optical device according to claim 4, characterized in that the fixed element (70) is formed by the end portion of the optical channel (20) for the light modulation unit (60).

Optical device according to any one of the preceding claims, characterized in that the light modulation unit (60) comprises a fixed element (70) and a moving? 7G f? 22-11 element (62), which is interrupted ( 100) of the optical channel (20) and have differently shaped light modulation surfaces (72).

Optical device according to any one of claims 2 to 6, characterized by a reflective surface arranged on a moving element (62), which is placed in front of the outputs of two optical partial channels (20 '), which reflective surface is at most semi-transparent while the moving element (62) is positioned to cover the end portion of the optical subchannel (20 ').

Optical device according to any one of claims 1 to 7, characterized by light modulation surfaces (72) made of a light-transmitting and / or light-reflecting material for changing the shape or / and the surface of the light beam (P ).

Optical device according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the light source (10) is coupled to an output of the electronic unit (50). 870 2 322