SE523213C2 - Ljusemitterande element - Google Patents

Description

25 30 35 ø . n ø .o 523 213 2 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 avstàndsmätning 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, mätas samtidigt, och de uppmätta värdena måste korrigeras såsom lufttemperaturen och lufttrycket, upp- i överensstämmelse med förändringarna av omgivningsför- hàllandena. 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 15 20 25 30 35 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 emissionsvåglängder 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 så, att de är vända mot ingångsändytan hos en optisk fiber. 10 15 20 25 30 35 523 213 V” Eftersom de ljusemitterande ytorna är vända mot in- gàngsändytan hos en optisk fiber, medger detta arrange- mang att ljus som emitteras fràn var och en av de ljus- emitterande dioderna kan uppsamlas i en enda optisk fiber.

De ljusemitterande ytorna kan vara utformade som inåt snedställda ytor som bringar de fràn fotodioderna emitterade ljusknippena att korsa varandra, och den optiska fiberns ingàngsändyta kan vara utformad med en kilform, vars diameter minskar i riktning mot frontänden vid den position där de emitterade ljusknippena korsas.

Enligt en aspekt av föreliggande uppfinning omfattar ett ljusemitterande element ett flertal ljusemitterande dioder, vilka har olika emissionsvàglängder och är anordnade inom ett enda paket, varvid det ljusemitterande elementet karakteriseras av att de ljusemitterande ytorna är utformade som inàt snedställda ytor, vilka bringar de fràn fotodioderna emitterade ljusknippena att korsa varandra, och varvid ingàngsändytan hos en optisk fiber, vilken mottager det emitterade ljuset, är utformad med en kilform, vars diameter minskar i riktning mot frontänden vid den position där de emitterade ljusknippena korsas.

Eftersom de ljusemitterade ytorna är formade som inàt snedställda ytor, vilka bringar det fràn varje foto- diod emitterade ljuset att korsas och eftersom den optiska fiberns ändyta är formad till en kilform vars diameter minskar i riktning mot frontänden vid den posi- tion där det emitterade ljuset korsas, kan det emitterade ljuset införas från sidan i en optisk fiber.

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

Sàsom beskrivits ovan, eftersom ett flertal ljus- knippen av olika våglängder emitteras fràn ett enda ljus- emitterande element, kan man, såsom beskrivits ovan, med det ljusemitterande elementet enligt uppfinningen auto- matiskt korrigera uppmätta värden och förbättra mät- 10 15 20 25 30 35 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.

Dessa och andra ändamål med och särdrag hos uppfin- ningen kommer att framgå 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 ljusvågavståndsmätare.

Fig 2 år en utföringsform av det ljusemitterande elementet enligt uppfinningen.

Fig 3 är en sidovy av en ytterligare utföringsform av det ljusemitterande elementet enligt uppfinningen.

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

Beskrivning av föredragna utföringsformer I det följande kommer föredragna utföringsformer av föreliggande uppfinning att beskrivas i detalj med hån- visning till de bifogade ritningarna.

Fig 1 visar ett användningsexempel för ett ljus- I det i fig 1 àskådliggjorda användningsexemplet används det emitterande element 10 enligt uppfinningen. ljusemitterande elementet 10 enligt uppfinningen i en ljusvågavståndsmätare ("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 blå intervallen, och ett ljusmot- tagande organ 53, vilket via en vågformsomformande krets (CPU) 52. som är elektriskt förbunden med det ljusemitte- är anslutet till ett beräkningselement En modu- lator 50, rande elementet 10, är ansluten till det ljusemitterande organet 51. 10 l5 20 25 30 35 ; | n | v u o Q I - a» . u 523 213 En optisk fibers 5 ena ände, vilken är placerad vänd mot det ljusemitterande elementet 10, är uppburen vid det 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, reflekterande prisma 57, vidarebefordras sedan genom en reflekteras av ett vid siktpunkten placerat 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 1 åskådliggjorda elektroniska appara- ten för distansmätning, kan man exempelvis utföra mät- ningar genom att selektivt omkoppla uppsättningen ljus- emitterande dioder 2, 3, 4 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 uppfinningen. Endast de sär- skiljande delarna hos denna föredragna utföringsform kommer att beskrivas i det följande. Det i fig 6 åskådliggjorda ljusemitterande elementet 10c har en rött ljus emitterande diod 3c och en blått ljus emitterande diod 4c, vilka är anordnade på sockeln 1. Båda dioderna 3c, 4c har en ringform, och den blått ljus emitterande dioden 40 är så anordnad att dess inneromkrets står i kontakt med den rött ljus emitterande diodens 3c ytter- omkrets. l0 l5 20 25 30 35 523 213 nous u unna-u n .gu-on n o. n uøonnc De ljusemitterande diodernas 3c, 4c ljusemitterande ytor 30c resp 40c är inrättade vid det övre ändpartiet av de ringformiga tvärsektionerna och är snedställda i rikt- ning mot insidan. Lutningsvinklarna hos dessa ljusemit- terande ytor 30c, 40c har sådana värden att de från de ljusemitterande ytorna 30c, 40c utsända ljusknippena kommer att skära varandra under en föreskriven vinkel.

Centrum av kärndelen hos en optisk fiber 5, vilken är in- rättad att mottaga det av det ljusemitterande elementet lOc utsända ljuset, är placerad vid skärningen, och sido- ytan vid den optiska fiberns 5 ingångsände 5a har en kil- form som är snedställd nedåt under en föreskriven vinkel.

När det ljusemitterande elementet lOc har ovanståen- de utformning kan det av det ljusemitterande elementet lOc utsända ljuset införas effektivt i den optiska fibern 5 eftersom ljus också kan införas från den optiska fiberns 5 sida.

I fig 3 visas en ytterligare utföringsform av ett ljusemitterande element enligt uppfinningen. Endast de särskiljande delarna av denna föredragna utföringsform kommer att beskrivas i det följande. Det i fig 8 åskåd- liggjorda ljusemitterande elementet l0e har en rött ljus emitterande diod 3e och en blått ljus emitterande diod 4e, vilka är anordnade på sockeln 1. Dessa dioder 3e, 4e är belägna på ett föreskrivet avstånd från varandra och är vända mot varandra.

De ljusemitterande diodernas 3e, 4e ljusemitterande ytor 30e resp 40e är inrättade vid de övre hörnpartierna och är snedställda i riktning mot insidan. Lutningsvink- 40e har sådana 40e utsända ljusknippena kommer att skära varandra under en larna hos dessa ljusemitterande ytor 30e, värden att det från de ljusemitterande ytorna 30e, föreskriven vinkel. Centrum av kärndelen hos en optisk fiber 5, vilken är inrättad att mottaga det av det ljus- emitterande elementet l0e utsända ljuset, är placerat vid skärningen, och sidoytan vid den optiska fiberns 5 in- 10 523 213 non n n u o sou: a c co 0 n n u- u o u coon o. o. una o :nu gångsände 5a har en kilform som avsmalnar nedåt under en föreskriven vinkel.

Samma resultat kan erhållas med det ljusemitterande elementet l0e enligt denna utformning som med den fjärde föredragna utföringsform som beskrevs ovan.

Användningen av de ljusemitterande element som beskrivits ovan är ej begränsad till den i fig 1 àskàd- liggjorda ljusvágavstàndsmätaren och kan allmänt användas vid utrustning som kräver ett flertal ljusemitterande element med olika våglängder.

Claims (1)

1. lO : n n q .- n o q canon 523 213 coop-o a u o n av 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 ljusemitterande ytor är utformade som inàt snedställda ytor, vilka bringar de av fotodioderna utsända ljusknippena att korsa varandra, varvid en ingàngsändyta hos en optisk fiber, vilken är inrättad att mottaga det vars diameter utsända ljuset, är utformad med en kilform, minskar i riktning mot frontänden vid den position där de utsända ljusknippena korsas.