SE523212C2 - Ljusemitterande element - Google Patents

Description

25 30 35 . n o ø ~ Q > . - nu; y one; v . v ø a vu u . o v - » .- o 523 212 ljusmottagande elementet D, och referenssignalerna, vilka erhålls genom omvandling av referensljuset till en elektrisk signal vid det ljusmottagande elementet D, i avsikt att mäta avståndet till den reflekterande spegeln F. Med en sålunda utformad elektronisk apparat för distansmätning uppkom emellertid problem med avseende på livstid och svarshastighet eftersom mekaniskt rörliga delar krävdes till den ljusbaneomkopplande slutaren H.

Föreliggande sökande har därför utvecklat ett ljus- emitterande element som förmår lösa dessa problem och som var föremål för det japanska patentdokumentet nr Hei-6-230111. Det i detta dokument beskrivna ljus- emitterande elementet har två ljusemitterande dioder med anpassade faser, varvid en av de ljusemitterande dioderna används för mätljus och den andra ljusemitterande dioden används för referensljus, och varvid omkoppling mellan dessa ljusemitterande dioder sker elektriskt.

Med ett sådant ljusemitterande element uppkom emellertid följande tekniska problem, i synnerhet när mätdistansen var lång och avståndsmätning med hög nog- grannhet måste utföras.

Med en elektronisk apparat för distansmätning av något av ovanstående slag, påverkas de uppmätta värdena av förändringar i hastigheten hos det mätljus som ut- breder sig genom luften i beroende av omgivningsförhål- landena, såsom lufttemperaturen och lufttrycket. Detta är inget stort problem om mätdistansen är kort eller om hög noggrannhet ej erfordras.

För att utföra elektronisk distansmätning över långa mätdistanser med hög noggrannhet, måste omgivningsför- hàllandena, såsom lufttemperaturen och lufttrycket, upp- mätas samtidigt, och de uppmätta värdena måste korrigeras i överensstämmelse med förändringarna av omgivningsför- hållandena. Vid sidan av uppmätning av omgivningsförhål- landena med användning av en barometer, termometer etc för åstadkommande av dylika korrektioner, kan den elektroniska distansmätningen på samma plats utföras med lO l5 20 25 30 35 o . n | .- nu v a I c u . 0 n 3 'f ß u u »nu u -..... , 1 u. 0- . .","~: n nu u n" n , .-......, ;;_- -. ...u n. . ... n : = ----: - - . - f ~ - mätljus av olika våglängder, eftersom inverkan av för- ändringar av omgivningstillstånden skiljer sig åt i beroende av mätljusets våglängd, i avsikt att härleda korrektionsvärdena från respektive mätresultat.

De ljusemitterande element som hittills har presen- terats, innefattande det ljusemitterande element som be- skrivs i ovannämnda japanska patentpublikation, är emel- lertid individuellt placerade och även om det finns ele- ment som emitterar ljus av olika våglängder, finns det inga element som emitterar ljus av olika våglängder från ett ensamt ljusemitterande element. Den sistnämnda korrektionen var därför extremt svår att genomföra i praktiken.

Föreliggande uppfinning har som syfte att lösa ovan- stående problem med känd teknik, och dess ändamål är att åstadkomma ett ljusemitterande element, i vilket ljus av ett flertal våglängder kan emitteras från ett ensamt ljusemitterande element.

Sammanfattning av uppfinningen För att uppnå ovanstående ändamål åstadkommes enligt föreliggande uppfinning ett ljusemitterande element om- fattande ett flertal ljusemitterande dioder, som har olika emissionsvàglängder och som är inrättade inom ett enda paket, och varvid det ljusemitterande elementet karakteriseras av att de ljusemitterande diodernas ljus- emitterande ytor är anordnade att vara orienterade i en och samma riktning.

Eftersom det ljusemitterande elementet enligt ovan- stående arrangemang har ett flertal ljusemitterande dio- der, som har olika våglängder och som är anordnade inom ett enda paket, och eftersom de ljusemitterande diodernas ljusemitterande ytor är anordnade att vara orienterade i samma riktning, kan ljus av olika våglängder avges i en enda riktning från ett ensamt ljusemitterande element.

Ovannämnda ljusemitterande ytor kan vara utformade sä, att de är vända mot ingångsändytan hos en optisk fiber. lO 15 20 25 30 35 » - I o n. 523 212 sær¿:¿¶ï¿ Eftersom de ljusemitterande ytorna är vända mot in- gångsändytan hos en optisk fiber, medger detta arrange- mang att ljus som emitteras från var och en av de ljus- emitterande dioderna kan uppsamlas i en enda optisk fiber.

I detta fall kan de ljusemitterande ytorna vara ut- formade som konkava ytor, med hjälp av vilka det från var och en av de ljusemitterande dioderna avgivna ljuset optiskt fokuseras till samma brännpunkt.

Enligt en andra aspekt av föreliggande uppfinning omfattar ett ljusemitterande element ett flertal ljus- emitterande dioder, vilka har olika emissionsvåglängder och är inrättade inom ett enda paket, varvid det ljus- emitterande elementet karakteriseras av att de ljus- emitterande diodernas ljusemitterande ytor är utformade som konkava ytor, medelst vilka det från varje ljusemitterande diod avgivna ljuset optiskt fokuseras till samma brännpunkt.

Eftersom de ljusemitterande diodernas ljusemitteran- de ytor är utformade som konkava ytor, medelst vilka det från varje ljusemitterande diod avgivna ljuset optiskt fokuseras till samma brännpunkt, kan ljus av olika våglängder bringas att konvergera till en enda brännpunkt för att därigenom öka det emitterade ljusets intensitet.

Det är därför ett huvudändamål med föreliggande upp- finning att åstadkomma en ljusemitterande diod som är in- rättad att emittera ljus i ett flertal våglängder.

Såsom beskrivits ovan, eftersom ett flertal ljus- knippen av olika våglängder emitteras från ett enda ljus- emitterande element, kan man, såsom beskrivits ovan, med det ljusemitterande elementet enligt uppfinningen auto- matiskt korrigera uppmätta värden och förbättra mät- noggrannheter genom att exempelvis införliva detta ljus- emitterande element i en elektronisk apparat för distans- mätning eller någon annan mätanordning, vid vilken varia- tioner i ljushastigheten i beroende av lufttemperatur, lufttryck etc kommer att inverka på mätresultaten. lO 15 20 25 30 35 u ~ u . .. 523 212 Dessa och andra ändamål med och särdrag hos uppfin- ningen kommer att framgà av beskrivningen, kraven och ritningarna.

Kort beskrivning av ritningarna Fig 1 är ett diagram över ett arrangemang där ett ljusemitterande element enligt uppfinningen används i en ljusvàgavstàndsmätare.

Fig 2 är en sidovy av en tredje föredragen ut- föringsform av det ljusemitterande elementet enligt upp- finningen.

Fig 3 är en sidovy av en femte föredragen utförings- form av det ljusemitterande elementet enligt uppfin- ningen.

Fig 4 är ett diagram över arrangemanget hos en ljus- vàgavstàndsmätare enligt tidigare känd teknik.

Beskrivning av föredragna utföringsformer I det följande kommer föredragna utföringsformer av föreliggande uppfinning att beskrivas i detalj med hän- visning till de bifogade ritningarna. Fig 1 visar en föredragen utföringsform av ett ljusemitterande element 10 enligt uppfinningen.

Fig 1 visar ett användningsexempel för ett ljus- emitterande element 10 med ovanstående utformning. I det i fig 1 àskàdliggjorda användningsexemplet används det ljusemitterande elementet 10 enligt uppfinningen i en ljusvàgavstàndsmätare ("light wave range finder"). Denna avstàndsmätare omfattar ett ljusemitterande organ 51, i vilket det ljusemitterande elementet 10 är införlivat som emitterar ovannämnda ljus med olika våglängder i de infraröda, röda och blà intervallen, och ett ljusmot- tagande organ 53, vilket via en vàgformsomformande krets är anslutet till ett beräkningselement (CPU) 52. En modu- lator 50, rande elementet 10, är ansluten till det ljusemitterande som är elektriskt förbunden med det ljusemitte- organet 51.

En optisk fibers 5 ena ände, vilken är placerad vänd mot det ljusemitterande elementet 10, är uppburen vid det 10 15 20 25 30 35 - . e o n Q v v I ; o: 523 212 ljusemitterande organet 51. Ett prisma 55 är placerat vid den optiska fiberns 5 andra ände. Det av det ljusemitte- rande elementet 10 emitterade mätljuset vidarebefordras genom den optiska fibern 5, prismat 55 och en objektiv- lins 56, reflekteras av ett vid siktpunkten placerat reflekterande prisma 57, vidarebefordras sedan genom en andra objektivlins 58 och mottages av det ljusmottagande organet 53. Samtidigt mottager det ljusmottagande organet 53 direkt det av elementet 10 emitterade ljus som avleds i prismat 55.

Ett beräkningselement 52 omvandlar sådant mätljus och referensljus till elektriska signaler och jämför aritmetiskt fasskillnaden mellan mätsignalerna för att beräkna avståndet till det reflekterande prismat 57.

Med den i fig 3 áskàdliggjorda elektroniska appara- ten för distansmätning, kan man exempelvis utföra mät- ningar genom att selektivt omkoppla uppsättningen ljus- emitterande dioder med olika våglängder, vilka är införlivade i det ljusemitterande organet 51, och kan man i enlighet med ett i beräkningselementet 52 införlivat program korrigera mätvärden med utgångspunkt i resultaten av det ovanstående för att eliminera mätfel till följd av lufttemperatur och lufttryck vid avståndsmätpunkten.

I fig 2 visas en utföringsform av ett ljus- emitterande element enligt föreliggande uppfinning.

Endast de särskiljande delarna hos denna föredragna utföringsform kommer att beskrivas i det följande. Det i fig 2 åskådliggjorda ljusemitterande elementet lOb har en rött ljus emitterande diod 3b och en blått ljus emitte- rande diod 4b, vilka år anordnade på sockeln l. Båda dio- derna 3b, 4b har en ringform, och den blått ljus emitte- rande dioden 4b är så inrättad att dess inneromkrets står i kontakt med den rött ljus emitterande diodens 3b ytteromkrets.

De ljusemitterande diodernas 3b, 4b ljusemitterande ytor 30b resp 40b är utformade vid det övre hörnpartiet av de ringformiga tvärsektionernas inre sida och är ut- lO l5 20 25 30 35 523 212 šfïfifšàfigšf v v n f n formade som konkava, reflekterande spegelytor. De konkava, reflekterande spegelytornas brännpunkter är positionerade vid centrum av kärndelen hos en ovanför det ljusemitterande elementet lOb placerad optisk fiber 5.

Vid ett ljusemitterande element lOb med ovanstående utformning, kan ett emissionsljus med olika våglängder utsändas pà koncentriskt vis och i en och endast en rikt- ning, och hela det emitterade ljusknippet kan styras till den optiska fibern 5 i likhet med vid ovan beskrivna ut- föringsformer. Eftersom ljuset samlas i samma brännpunkt, kan dessutom det ljusemitterande elementets lOb ljus- emissionseffektivitet ökas, och kan också intensiteten av det ljus som utbreder sig genom den optiska fibern 5 ökas.

I fig 3 visas en ytterligare utföringsform av ett ljusemitterande element enligt uppfinningen. Endast de särskiljande delarna hos denna föredragna utföringsform kommer att beskrivas i det följande. Det i fig 7 àskädliggjorda ljusemitterande elementet lOd har en rött ljus emitterande diod 3d och en blàtt ljus emitterande diod 4d, vilka är anordnade pà sockeln 1. Dessa dioder 3d, 4d är anordnade på ett föreskrivet avstànd från varandra och är vända mot varandra.

De ljusemitterande diodernas 3d, 4d ljusemitterande ytor 30d resp 40d är inrättade vid de övre hörnpartierna och har formen av en konkav, reflekterande spegelyta. Den reflekterande spegelytans brännpunkter är placerade vid centrum av kärndelen hos en ovanför det ljusemitterande elementet lOd anordnad optisk fiber 5. Samma resultat kan uppnås med det ljusemitterande elementet lOd med denna utformning som med den tredje föredragna utföringsform som beskrevs ovan.

Användningen av de ljusemitterande element som beskrivits ovan är ej begränsad till den i fig 3 àskàd- liggjorda ljusvàgavstàndsmätaren och kan allmänt användas vid utrustning som kräver ett flertal ljusemitterande element med olika våglängder.

Claims (1)

1. 0 523 212 PATENTKRAV l. Ljusemitterande element omfattande ett flertal ljusemitterande dioder, som har olika emissionsvàglängder och som är anordnade inom ett enda paket, k ä n n e- t e c k n a t av att de ljusemitterande diodernas ljus- emitterande ytor är utformade som konkava ytor, medelst vilka det av varje ljusemitterande diod utsända ljus- knippet är optiskt fokuserbart till en och samma brännpunkt.