(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
出射光軸（５４）に沿って指向された出向光ビームを生成するように構成された発光部（１６）と、
検出光軸（５３）に沿って指向された入向光ビームを検出するように構成された受光部（１５）と、
前記出射光軸（５４）及び前記検出光軸（５３）上に位置し、前記出向光ビーム及び前記入向光ビームを偏光するように構成された偏光部（１７）とを備える偏光を出射し検出するための装置において、
前記受光部（１５）が、紫外線（ＵＶ）波長域の光を検出するように構成され、前記発光部（１６）は、前記出向光ビームを生成するように非偏向の光を生成するように構成され、前記出射光軸（５４）と前記検出光軸（５３）とが、交点（５５）を有するように互いに対して傾斜し、前記偏光部（１７）が、前記出向光ビームの光が前記出射光軸（５４）から離れるようにする偏光、及び、前記入向光ビームの光が前記検出光軸（５３）に向かうようにする偏光のうち少なくとも一方を行うように構成された偏光子（３５）を備え、偏向光が、前記偏光子（３５）によって生成された偏光状態に定義され、
前記偏光子（３５）が、ブルースター角を利用して前記偏向光における偏光状態を生成する受光体を備え、前記受光体は、紫外線波長域を含む、又はそれらから成る透過可能な波長域を有し、  
前記発光部（１６）及び前記受光部（１５）が、共通のハウジング（２）内に配置され、前記ハウジング（２）は、前記出向光ビーム及び前記入向光ビームのうち少なくとも一方に対して透明な少なくとも１つの窓（８）を備え、前記出向光ビームと前記入向光ビームの少なくとも一方によって透過される前記窓の表面と、前記出射光軸と前記検出光軸の少なくとも一方との間を囲む角度が、直角から偏差角だけずれていることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記偏光子（３５）は、前記受光部（１５）へと向かう方向及び前記発光部（１６）から離れる方向のうち少なくとも一方の光を透過するように構成され、
透過光は、前記偏光子（３５）によって生成され且つ前記偏向光において生成された偏光状態とは異なる偏光状態に定義された光を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記発光部（１６）と前記偏光子（３５）との間にコリメータレンズ（２１）が位置することを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記コリメータレンズ（２１）が、狭められた、より好適には略平行な光ビーム（９２，９３，９４，９６）を生成するように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記偏光子（３５）と前記受光部（１５）との間に集束レンズ（２２）が位置することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記偏向光において生成された偏光状態が、ｓ偏光に対応することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記出射光軸（５４）と前記検出光軸（５３）との前記交点（５５）が、前記ハウジング（２）内に位置していることを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記交点（５５）における前記出射光軸（５４）と前記検出光軸（５３）との間の角度は、１８０°からブルースター角の倍数を減算した角度から、１°以上の偏差角だけずれていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
前記受光体が、１層以上の誘電体コーティング（７２）を備えることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記偏光子（３５）は、前記出射光軸（５４）と前記偏光子（３５）の表面との間の角度が、前記検出光軸（５３）と前記偏光子（３５）の表面との間の角度にほぼ対応するように、前記出射光軸（５４）及び前記検出光軸（５３）に対して傾斜していることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
前記出向光ビームを反射し、反射した光の少なくとも一部において前記偏光子（３５）によって生成された偏光状態を取り除くように構成されたリフレクター（６１）を備えることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏光を出射し検出するための装置に関する。装置は、出射光軸に沿って指向された出向光ビームを生成するように構成された発光部と、検出光軸に沿って指向された入向光ビームを検出するように構成された受光部とを備える。装置は、出射光軸及び検出光軸上に位置し、出向光ビーム及び入向光ビームを偏光するように構成された偏光部を更に備える。
【背景技術】
【０００２】
このような装置は、特許文献１において知られている。この特許文献１に更に記載されているように、この装置の発光部は、リトロリフレクターへ光を出射し、そのリトロリフレクターが受光部へ光を反射し返す。白紙等の拡散体やリトロリフレクター以外の反射体から分岐する光は、装置によってほぼ検出されないようにすべきである。このような拡散光や反射光の検出を大幅に減らすために、装置の偏光部は２つの偏光子を備え、出射された光が一方の偏光子によって偏光され、検出対象の光が他方の偏光子によって偏光される。２つの偏光子は、それらを通過する光に異なる偏光を与える。リトロリフレクターは、到達した光の偏光解消を行い、光をそれが来た方向へと出射し返す。
【０００３】
この装置の用途の一つは、リトロリフレクターと受光部との間の光路を横断する物体、特に可視光スペクトルにおいて透明又は半透明の部分を有する物体を検出することである。検出は、モニタリングエリアにおける物体の有無を示す、受光部による光の検出又は非検出に応じて装置によって生成される出力信号に基づいて行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】欧州特許出願公開第２５０８９２０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、過去に開示されている装置にはいくつかの欠点がある。一つには、偏光部が、出向光ビームの偏光と入向光ビームの異なる偏光とに供される２つの異なる偏光子を備えることである。このような部品を二重に供給するということは、大きなコスト要因となり、部品を所望の紫外線波長域に適合させる必要のある場合には、なおさらである。これは、装置の構成及び製造の複雑化にもつながる。装置の異なる位置に配置された２つの偏光子を設けることは、検出信頼性に悪影響を及ぼす可能性もある。
【０００６】
本発明は、上述のデメリットを１つ以上解消し、より少ない数の部品を必要とする及び／又は構成部品のよりコンパクトなアセンブリを実現可能とする偏光を出射し検出するための装置を提案することを１つの目的とする。また、そのような装置において、検出信頼性及び／又は検出感度を向上させることをもう１つの目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の目的のうち１つ以上が、請求項１の特徴を有する装置によって実現される。本発明の好適な実施例は、従属クレームによって定義される。
【０００８】
このため、本発明に係る装置では、出射光軸と検出光軸とが、交点を有するように互いに対して傾斜している。また偏光部が、出向光ビームの光が出射光軸から離れるようにする偏光及び／又は入向光ビームの光が検出光軸に向かうようにする偏光のうち少なくとも一方を行うように構成された偏光子を備え、偏向光は、偏光子によって生成された偏光状態に定義される。このようにして、出向光と入向光とを確実な検出のために区別するため、また光出射プロセスと光検出プロセスとを装置内の異なった位置で行うための光ビームの方向転換を偏光子自身によって有利に実現できる。これは、装置のより簡素な構成及び／又は必要な部品の削減のために利用できる。
【０００９】
好適には、偏光子は、受光部へと向かう方向の光及び／又は発光部から離れる方向の光を透過するように構成されている。透過光は、偏光子によって生成され且つ偏光子によって生成された偏向光の偏光状態とは好適には異なる偏光状態に定義された光を好適には含む。従って、出向光と入向光との両方の偏光状態を生成すために偏光子を有利に適用でき、これは必要な部品のさらなる削減及び／又は装置の組み立ての容易化に貢献する。
【００１０】
好適には、偏向光で生成された偏光状態と透過光で生成された偏光状態とは、互いに垂直である。互いに垂直な偏光状態により、出向光と入向光との間の明瞭な区別のための基準を設けることができ、これを高い検出信頼性の実現に利用できる。
【００１１】
好適には、偏光子は、直線偏光状態、円形偏光状態、楕円偏光状態のうち少なくとも１つを、偏向光及び透過光のうち少なくとも一方で生成するように構成されている。好適な構成によると、偏向光において生成された偏光状態はｓ偏光に対応する。透過光で生成された異なる偏光状態は好適にはｐ偏光に対応する。この構成によって、発明の概念をかなり簡素に高い信頼性をもって実現できる。
【００１２】
受光部は、好適には少なくとも紫外線Ｃ（ＵＶＣ）波長域又は紫外線Ｂ（ＵＶＢ）及び紫外線Ｃ（ＵＶＣ）波長域を含む紫外線（ＵＶ）波長域の光を検出するように好適には構成されている。具体的には、受光部は、３５０ｎｍ未満、より好適には３００ｎｍ未満、最も好適には２９０ｎｍ未満の波長域の光を検出できる。受光部は、好適にはフォトダイオードである。
【００１３】
好適には、発光部が、紫外線（ＵＶ）波長域、より好適には紫外線Ｂ（ＵＶＢ）及び紫外線Ｃ（ＵＶＣ）波長域、最も好適には紫外線Ｃ（ＵＶＣ）波長域の光を出射するように構成されている。具体的には、発光部は、３５０ｎｍ未満、より好適には３００ｎｍ未満、最も好適には２９０ｎｍ未満の波長域の光を出射する。好適には、発光部の発光スペクトルは、この波長域に略制限されている。好適には、発光部は、発光ダイオード（ＬＥＤ）及び／又はレーザーダイオードを備える。特に、発光部は、出射光軸に沿って進む発散光ビームを出射するように設けられていてもよい。好適には、発散光ビームは１つ以上のレンズによって、出射光軸に沿って進む略平行光ビームに狭められる。
【００１４】
この波長域で動作する装置の用途は、可視光スペクトルにおいて透明又は半透明の部分を有する物体の検出に特に有用となりうる。そのような物体としては、例えば、ガラスボトル、プラスチックボトル、医薬品用ガラス瓶、プラスチックパッケージ、透明フォイル等が挙げられる。そのような物体を検出するための好適な配置及び方法であって、当該装置を有利に適用できる配置及び方法は、本明細書に参照として含まれている特許文献１に開示されている。
【００１５】
好適には、偏光子は光ビームを受光するようにされた受光体を備える。受光された光ビームの一部は、好適には受光体で偏向され、偏向されたビームにおいて偏光状態が生成される。受光された光ビームの別の一部は、好適には受光体を透過し、透過した光ビームの少なくとも一部において異なった偏光状態が生成される。好適には、偏光子は実質的に受光体から成る。
【００１６】
好適には、偏光子は、ブルースター角を利用して偏向光における偏光状態を生成する受光体を備える。そのような種類の偏光子は、低コスト、特にＵＶ波長域を含む比較的広い波長域における高い信頼性、別途必要な部品が削減可能、他の部品との一体化が容易であるといったいくつかの重要な利点を有する。受光体は、好適にはプレートにより形成される。受光体の材料は、好適にはＵＶ光、より好適にはＵＶＣ光に対して透明な材料を含む。特に、プラスチック材料及び／又はガラス、より好適には石英ガラスが考えられる。
【００１７】
第１の好適な構成によると、偏光子の受光体は、実質的に発光部によって出射される光の全波長域に亘って光を透過可能である。第２の好適な構成によると、受光体は波長選択性を有し、発光部によって出射される光の波長域の一部に亘ってのみ光を透過する。好適には、受光体の透過可能波長域は、ＵＶ波長域、より好適にはＵＶＢ及びＵＶＣ波長域、最も好適にはＵＶＣ波長域を含む又はそれらから成る。具体的には、３５０ｎｍ未満、より好適には３００ｎｍ未満、最も好適には２９０ｎｍ未満の波長域が考えられる。
【００１８】
好適には、偏光子の受光体は、１層以上の誘電体コーティング、具体的には誘電体の薄膜を備える。誘電体コーティングは、好適には受光体の１つ以上の面に塗布される。より好適は、数層の誘電体コーティングが重なり合うように配置される。誘電コーティングは、透過光の実質的に固有の偏光、具体的にはなるべく多くの透過光が偏向光の偏光状態とは異なる偏光状態に定義されることの実現に有利に寄与できる。これは、検出信頼性のさらなる向上に貢献できる。１層以上の誘電体コーティングを含むこのような受光体、具体的にはガラスは、プラスチック偏光子のようなその他の偏光子が効率的ではない３００ｎｍ未満の波長域の光に対して特に有利に適用できる。
【００１９】
偏光子を透過し様々な偏光状態に定義された光の各割合は、消光比によって量的に定められてもよい。消光比は、偏光子を透過し、異なった偏光状態に定義された光の強度と偏光子を透過した残りの光の強度との比と定めることができる。具体的には、偏光子の消光比は、偏光子を透過したｐ偏光の強度Ｔｐとｓ偏光の強度Ｔｓとの比、即ちＴｐ／Ｔｓと定めることができる。好適には、偏光子の消光比は、２０以上、より好適には１００以上、最も好適には２００以上である。
【００２０】
好適には、出射光軸及び検出光軸のうちの少なくとも一方と偏光子の表面に対して垂直な線との間の角度は、ブルースター角から５°、より好適には２°よりも大きい角度でずれない。これにより、高い検出感度又は少なくとも特定の用途に十分な検出感度が確保できる。
【００２１】
好適な構成によると、偏光子は、検出光軸及び出射光軸のうち少なくとも一方に対して略同軸又は平行な方向に沿って、受光部へと向かう方向及び発光部から離れる方向うち少なくとも一方の光を透過するように構成されている。別の好適な構成によると、偏光子は、受光部へと向かう方向の光を透過するように構成され、実質的に透過光ビームが伝搬する光軸は、検出光軸の方位から偏差角だけずれている。更に好適な構成によると、偏光子は、発光部から離れる方向の光を透過するように構成され、実質的に透過光ビームが伝搬する光軸は、検出可能な出向光ビームの外部出射光軸の方位から偏差角だけずれている。これらの構成の組み合わせも考えうる。
【００２２】
好適な実装によると、出向光ビームは、偏光子によって、出射光軸から外部出射光軸へ向かって偏向され、入向光ビームは、受光部へ向かって、具体的には検出光軸に対して略同軸又は平行な方向に或は検出光軸の方位から偏差角だけずれた光軸に沿って偏向子を透過する。別の好適な実装によると、入向光ビームは、偏光子によって、外部検出光軸から検出光軸へ向かって偏向され、出向光ビームは、発光部から離れる方向へ、具体的には出射光軸に対して略同軸又は平行な方向及び／又は検出可能な出向光ビームの外部出射光軸の方位から偏差角だけずれた光軸に沿って偏向子を透過する。
【００２３】
装置は、出向光ビームを反射するように構成されたリフレクターを好適には備える。リフレクターは、出向光ビームの外部光路が、偏光子とリフレクターとの間の外部出射光軸に沿って延在するように好適には構成されている。また、リフレクターは、リフレクターによって反射された光ビームの外部光路が、リフレクターと偏光子との間の外部検出光軸に沿って延在するように好適には構成されている。好適な実装によると、外部出射光軸と外部検出光軸とは略一致し、実質的に１つの外部光軸で構成される。この実装では、外部光軸とリフレクターの反射面との間の角度は、好適には略直角に対応する。別の考えうる実装によると、外部出射光軸と外部検出光軸とは一致しない。この実装では、外部出射光軸とリフレクターの反射面との間の角度は、好適には直角からずれている。同様に、外部検出光軸とリフレクターの反射面との間の角度も、直角からずれていてもよい。
【００２４】
好適には、コリメータレンズが、発光部と偏光子との間に位置している。コリメータレンズは、発光部によって生成された光ビームを、その出射軸上の伝搬方向に沿って狭めるために好適には適用される。より好適には、略平行光ビームがコリメータレンズによって生成される。これにより、出向光ビームの到達範囲を、ひいては入向光ビームに対する検出反応を向上させることができる。具体的には、リフレクターにおける反射前及び／又は後の外部光路の光軸に沿った平行、より好適には同軸な伝搬は、コリメータレンズによって好適に生成される。従って、なるべく多くの出射光を、略平行ビーム形状で偏光子に確実に到達させることができる。
【００２５】
好適には、出射光軸は、コリメータレンズの光学的中心を実質的に通る。具体的には、コリメータレンズの配置は、コリメータレンズによってコリメートされた光束の略全てを略同じ角度、具体的にはブルースター角で偏光子に確実に衝突させるために使用できる。これにより、略均一な性質を有し、従って高品質な偏光子で反射された光及び／又はこの偏光子を透過した光を含む又はそのような光から実質的に成る出向光ビームを生成できる。装置は、コリメータレンズによって生成された略平行光ビームが、特にリフレクターで反射される前に、偏光子を透過及び／又は偏光子で反射されるように好適には構成されている。コリメータレンズは、出射光軸が、コリメータレンズによって生成された略平行光ビームに対して好適には略平行、より好適には同軸に延在するように設けられている。
【００２６】
好適には、集束レンズは、偏光子と受光部との間に位置している。このように、受光部が偏光子に到達する光をなるべく多く集光できるようにすることにより検出感度を向上させることができる。具体的には、コリメータレンズによって生成された偏光子上の略平行光ビームが、好適には集束レンズによって狭められることにより、検出信頼性を最適化できる。好適には、装置は、コリメータレンズによって生成された略平行光ビームが、集光レンズによって狭められる前に、リフレクターで反射される及び／又は偏光子で反射及び／又は偏光子を透過するように構成されている。
【００２７】
好適には、検出光軸は、集束レンズの光学的中心を実質的に通る。好適には、集束レンズは、入向光の大部分又は入向光の略全てが受光部によって検出できるように入向光ビームを受光部に集束するために適用される。好適には、集束レンズは、検出光軸が、コリメータレンズによって生成された及び／又はリフレクターで反射された略平行光ビームに対して略平行に、より好適には同軸に延在するように設けられている。
【００２８】
好適には、出射光軸及び／又は検出光軸は、コリメータレンズ及び／又は集束レンズの向きによって定義される。好適には、出射光軸はコリメータレンズの光学的中心を実質的に通り及び／又は検出光軸は集束レンズの光学的中心を実質的に通る。出射光軸及び／又は検出光軸は、好適にはコリメータレンズ及び／又は集束レンズの光軸とそれぞれ一致する。好適な構成によると、コリメータレンズ及び／又は集束レンズは、１枚以上のプラスチックレンズとして設けられる。具体的には、プラスチックレンズは、射出成型により作成されてもよい。そのようなプラスチックレンズの使用は、少なくとも部分的に出向及び／又は入向光ビームの偏光解消を引き起こす可能性がある。上述した本発明の配置の利点は、そのような偏光解消を引き起こすプラスチックレンズが使用可能であるという点である。従って、ガラスレンズを使用した装置と比べ、全体の製造コストを削減できる。別の好適な構成によると、コリメータレンズ及び／又は集束レンズは、１枚以上のガラスレンズとして設けられる。
【００２９】
好適には、発光部及び受光部は、共通のハウジング内に配置される。好適には、ハウジングは、コンパクトな装置フォーマットと容易な取り扱いを実現するために、略立方体状である。好適には、検出セットアップ時に装置を容易に設置し位置合わせできるようにするために、出射光軸及び検出光軸のうち少なくとも一方がハウジングの１つ以上の外壁の面に対して略平行に延在している。
【００３０】
好適には、位置合わせ時に装置をモニタリングエリアに対して容易に設置し調整できるようにするために、回動可能な固定アームがハウジングの角領域及び／又は外縁から突出している。ハウジングはまた、内部部品へ電力を供給するためのパワーアダプターと、１つ以上の測定信号用信号出力部とを好適には備える。
【００３１】
好適には、ハウジングは、出向光ビーム及び入向光ビームのうち少なくとも一方に対して透明な窓を１つ以上備える。より好適には、出向光ビーム及び入向光ビームのための窓が１つ設けられている。窓は好適にはハウジングの外縁に配置されている。好適には、出射光軸及び検出光軸のうち少なくとも一方が、窓に対して略垂直に配置されている。これは、装置の設置を容易化するための直観的に理解し易い装置の光学的形状に更に貢献している。
【００３２】
第１の好適な構成によると、窓は、発光部によって出射される光の全波長域に対して実質的に透明である。第２の好適な構成によると、窓は波長選択性を有し、発光部によって出射される光の波長域の一部に亘ってのみ光を透過する。好適には、窓の透過可能波長域は、ＵＶ波長域、より好適にはＵＶＢ及びＵＶＣ波長域、最も好適にはＵＶＣ波長域を含む又はそれらから成る。具体的には、３５０ｎｍ未満、より好適には３００ｎｍ未満、最も好適には２９０ｎｍ未満の波長域が考えられる。
【００３３】
好適な実装によると、出射光軸と検出光軸との交点における角度は、１８０°からブルースター角の倍数を減算した角度から、１°以上の偏差角だけずれている。偏差角は、より好適には２°以上で、最も好適には２．５°以上である。これにより、装置の検出信頼性を向上させることができる。この実装において、窓は、出向光ビーム及び入向光ビームのうち少なくとも一方が透過する窓の表面と出射光軸及び検出光軸のうち少なくとも一方との間の角度が、直角から実質的に偏差角だけずれるように好適には設けられている。これはモニタリングエリアにおける装置の容易な設置に貢献できる。
【００３４】
別の好適な実装によると、出射光軸と検出光軸との交点における角度は、１８０°からブルースター角の倍数を減算した角度に略対応する。これにより、装置の検出感度を向上させうる。
【００３５】
好適には、出射光軸と検出光軸との交点は、ハウジング内に位置する。偏光子は、好適には交点の近くに配置される。具体的には、交点は、発光部及び／又は受光部よりも偏光子の近くに好適には位置する。より好適には、偏光子は、実質的に交点に位置する。これより、外部光軸に沿った出向光と入向光のハウジング外の光路を略同一のものとすることができる。これは、モニタリングエリアにおける装置の容易な設置、出向光ビーム及び入向光ビームの容易なアライメント、ひいてはより良好な検出信頼性にも貢献できる。
【００３６】
好適には、偏光子は、出射光軸及び検出光軸に対して傾斜している。好適には、出向光ビームが偏向される及び／又は透過する偏光子の表面と出射光軸との間の角度は、入向光ビームが偏向される及び／又は透過する偏光子の表面と受光光軸との間の角度から１０°、より好適には３°よりも大きい角度でずれない。最も好適には、偏光子は、出向光ビームが偏向される及び／又は透過する偏光子の表面と出射光軸との角度が、入向光ビームが偏向される及び／又は透過する偏光子の表面と検出光軸との間の角度に略対応する。好適には、発光部と受光部とは偏光子から略等距離に配置されている。このような部品の略対称配置は、装置形状のコンパクトなデザインに更に貢献する。
【００３７】
好適には、偏光子は、ハウジング内に出射軸及び検出軸に対して正しい角度位置でホルダーによって固定される。ホルダーは、好適には偏光子の側縁を受け止める凹部を有するプレートを少なくとも備える。ホルダーは、好適には略立方体状に配置された外壁を備える。偏光子は、好適には立方体内部において、立方体の底面の略対角線方向に、立方体の一方の角縁から対向する角縁へと延在する。角縁の高さは好適には偏光子の高さに対応する。
【００３８】
好適には、発光部及び受光部は、プレートの傾斜面に搭載されている。プレートは好適には屈曲している。具体的には、略Ｖ字状の屈曲を有するプレートが考えられる。屈曲プレートは、発光部及び受光部を装置内でそれぞれの正確な角度向きで再現可能に設置することを容易にし、また装置の動作時にこれらの部品を正しい相対位置で固定することに役立つ。好適には、偏光子用のホルダーも、偏光子を発光部及び受光部に対して確実に正確な位置で配置するために、プレートに固定されている。
【００３９】
好適には、屈曲プレートは回路基板である。回路基板は、電気部品、具体的には発光部及び／又は受光部を制御する電気部品及び／又は受光部が検出した光から測定信号を決定し、測定信号を信号出力部へと送出する電気部品を好適には含む。これらの必要な部品を発光部及び受光部が搭載されたプレートに組み込むことにより、装置の複雑さを更に抑制できる。
【００４０】
リフレクターは、好適には発光部及び光検出部が配置されたハウジングの外に配置されている。具体的には、装置の動作時、リフレクターは、発光部及び光検出部が配置された側から見て、モニタリングエリアの反対側に好適には配置される。従って、モニタリングエリアを横断して発光部からリフレクターへと進む出向光ビーム及びモニタリングエリアを再び横断してリフレクターから受光部へと進む反射光ビームのための光路を実現できる。これにより、再びモニタリングエリアを横断する光ビームの光路を遮る物体の検出が可能となる。好適には、リフレクターはリトロリフレクターである。
【００４１】
好適な構成によると、リフレクターは、出射された光ビーム及び反射された光ビームが、ハウジング外で略同じ光軸を有する光路に沿って伝搬するように配置されている。これは、ハウジングのリフレクターに対する容易な設置とアラインメントに貢献できる。別の構成によると、リフレクターは、出射された光ビーム及び反射された光ビームが、ハウジング外で異なった光軸を有する光路に沿って伝搬するように好適には配置されている。
【００４２】
リフレクターは、好適には、リフレクターによって反射される光の少なくとも一部、具体的には偏光子を透過する光及び偏光子によって偏向された光のうち少なくとも一方において、偏光子によって生成された偏光状態を取り除くようになっている。そして好適には、偏光子によって生成された偏光は、リフレクターにおける反射後、好適には少なくとも一部、より好適には全てが偏光解消される。リフレクターによって反射される出向光ビームの偏光を取り除くことにより、戻ってくる光ビームを出向光ビームと区別することができる。偏光子は、異なった偏光状態に定義された偏光を入向光ビームに与えることにより、戻ってくる光ビームの区別的特徴を強化することができる。これにより、リフレクターで反射された光ビームの明確な検出、また結果的には特に物体による反射光ビームの遮断の検出を実現できる。
【００４３】
第１の好適な構成によると、リフレクターは、実質的に発光部によって出射される光の全波長域に亘って光を反射する。第２の好適な構成によると、リフレクターは、波長選択性を有し、発光部によって出射される光の波長域の一部に亘ってのみ光を反射する。好適には、リフレクターの反射可能波長域は、ＵＶ波長域、より好適にはＵＶＢ及びＵＶＣ波長域、最も好適にはＵＶＣ波長域を含む又はそれらから成る。具体的に、３５０ｎｍ未満、より好適には３００ｎｍ未満、最も好適には２９０ｎｍ未満の波長域が考えられる。
【００４４】
添付の図面を参照に、以下の好適な実施例の説明において本発明をより詳細に説明する。図面は以下の通りである。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】偏光を出射し検出するための装置の斜視図である。
【図２】図１に示す装置の長手方向の断面図である。
【図３】図１及び図２に示す装置のハウジングに含まれる部品の分解図である。
【図４】第１の構成に係る偏光を出射し検出するための装置の概略図である。
【図５】第２の構成に係る偏光を出射し検出するための装置の概略図である。
【図６】第３の構成に係る偏光を出射し検出するための装置の概略図である。
【図７】第４の構成に係る偏光を出射し検出するための装置の概略図である。
【図８】第５の構成に係る偏光を出射し検出するための装置の概略図である。
【図９】ブルースター角を利用した偏光子の概略図である。
【図１０】光の異なる偏光状態に対する図５に示した偏光子の光透過性を、光の波長域に亘って示した機能グラフである。
【図１１】出射された偏光の光路におけるコリメータレンズの機能性を示した、図４に示す装置の概略図である。
【図１２】コリメータレンズが取り除かれた図１１に示す装置の概略図である。
【図１３】検出される偏光の光路における集束レンズの機能性を示した、図１１に示す装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
図１は、偏光を出射し検出するための装置１を示す。装置１は、図２及び図３に示す偏光ビームを発生させ出射するために、また偏光ビームを受光し検出するために必要な部品を収容するハウジング２を備える。
【００４７】
ハウジング２は、互いに略直角に連結する細長い４つの面壁４〜７に囲まれ対向する略正方形状の側壁３を２つ備えた平らな略矩形ブロック形状を有する。直方体２の前面壁４には、透過窓８が設けられている。透過窓８は、ＵＶＣ波長の光に対して透明である。透過窓８を介して外及び内へ向かう光ビームを指向し受光するために必要なハウジング２内の光通路は、実質的に側壁３に対して平行な面内に延在している。そのような配置により、ハウジング２をかなりコンパクトで持ち運びやすいサイズとすることができる。
【００４８】
底面壁５と後面壁６との間にあるハウジング２の角領域９には、固定アーム１０が側壁３に対して平行な面内において回動可能なように取り付けられている。回動可能ジョイント１１が角領域９に関節により接続されている。スレッド１２が回動可能ジョイント１１に対向する固定アーム１０の外端に設けられ、装置１の対応する支持部への搭載を可能としている。従って、固定アーム１０は、装置１を外部モニタリングエリアの光学設定に対して容易に設置しアラインメントすることを可能としている。固定アーム１０は、内部部品への電力供給に適したパワーアダプターと装置１によって送出される測定信号用の信号出力部とを更に備える。
【００４９】
ハウジング２内に収容された部品は、発光部１６と、受光部１５と、偏光部１７とを含む。発光部１６は、ＵＶＣ波長域に発光スペクトルを有する発光ダイオード（ＬＥＤ）である。発光部１６の発光スペクトルのピーク波長は、２８０ｎｍ前後の範囲である。また、発光部１６をＵＶＣスペクトル内の波長で発光するレーザーダイオードとすることも考えられる。受光部１５はＵＶＣ波長域内に応答スペクトルを有するフォトダイオードである。
【００５０】
コリメータレンズ２１は、発光部１６と偏光部１７との間の光路上に配置されている。コリメータレンズ２１は、発光部１６によって発せられた発散光を、偏光部１７に入射する前に略平行光ビームに狭めるよう構成されている。集束レンズ２２は、偏光部１７と受光部１５との間の光路上に配置されている。集束レンズ２２は、光ビームが偏光部１７と作用しあった後であって受光部１５によって検出される前に光ビームを小さな点のサイズに集束するよう構成されている。
【００５１】
発光部１６とコリメータレンズ２１との配置により、発光部１６によって出射された光が伝搬する出射光軸５４が設けられる。受光部１５と集束レンズ２２との配置により、検出光軸５３が、それに沿った光路を伝搬する光が受光部１５によって受光可能なように設けられる。出射光軸５４は、コリメータレンズ２１の光学的中心を実質的に通る。検出光軸５３は、集束レンズ２２の光学的中心を実質的に通る。
【００５２】
発光部１６及び受光部１５はプレート２５に搭載されている。集束レンズ２２用の支持部１３とコリメータレンズ２１用の支持部１４もプレート２５に搭載されている。支持部１３，１４は、略円筒形で、その先端にレンズ２２，２１をそれぞれ保持している。発光部１６及び受光部１５は、支持部１３，１４の空洞内部の基端部の中心にそれぞれ配置されている。支持部１３，１４は、レンズ２１，２２の発光部１６と受光部１５に対する正確なアラインメントを確実に行う。
【００５３】
プレート２５は、発光部１６と受光部１５とを制御するのに必要な電気部品を保持する回路基板である。回路基板２５は、受光部１５によって取得された測定信号を処理するように構成された評価回路を更に保持している。プレート２５は、２つの互いに傾斜したレッグ２６，２７がＶ字状に設けられるよう、その内面に屈曲部２６を有する。このためレッグ２６，２７の内面は互いに傾斜し、対向している。傾斜面の間の屈曲部２６の角度は、直角よりも大きい。
【００５４】
発光部１６及び受光部１５は、発光部１６の出射光軸５４と受光部１５の検出光軸５３とが屈曲プレート２５のレッグ２６，２７の傾斜面に対して略垂直に配向されるよう、レッグ２６，２７の傾斜面にそれぞれ搭載されている。これは、発光部１６の出射光軸５４と受光部１５の検出光軸５３とが交点５５で互いに交わることを意味している。出射光軸５４と検出光軸５３との交点における角度は、１８０°から屈曲部２６の角度を減算したものに略対応する。従って、出射光軸５４と検出光軸５３との交点５５の位置と、これらの光軸の間の角度とは、プレート２５の屈曲部２６の角度を適切に選択することによって設定できる。
【００５５】
屈曲プレート２５は、第３レッグ３０が構成されるように第２屈曲部２９を有する。第２屈曲部２９は、略直角である。プレート２５のその他の２つのレッグ２６，２７の内面と対向し、隣接するレッグ２７の面に対して傾斜した第３レッグ３０の内面には、偏光部１７が搭載されている。これにより、偏光部１７を、出射光軸５４と検出光軸５５との交点５５及びその間の角度に対して、正しい位置に確実に保持できる。
【００５６】
偏光部１７は、１つの偏光子３５を備える。偏光子３５は、略板状の受光体から構成される。偏光部１７は、偏光子３５用のホルダー３６を更に備える。ホルダー３６は、長方形のベースプレート３７を備え、ベースプレート３７は、その正反対の２つ角の間を対角線状に延在する凹部３８を有する。対角線状凹部３８は、偏光子３５の下縁を受け止めることにより偏光子３５を正しい位置に維持する。
【００５７】
別の凹部３９が、ベースプレート３７の外縁に沿って横向きに延在している。横向き凹部３９は、クッション４０の下縁を受け止める。クッション４０は弾力性があり、偏光子３５の前縁に所定の圧力をかけることで、更に確実に偏光子３５を正確な位置に配置している。ホルダー３６のトッププレート４６は、偏光子３５の上縁を受け止め、ベースプレート３７の対角線状凹部３８に対応する対角線状凹部と、クッション４０の上縁を受け止め、ベースプレート３７の横向き凹部３９に対応する横向き凹部とを有する。
【００５８】
ホルダー３６は、立方体の形に配置された外壁４３〜４５を更に備える。発光部１６及びコリメータレンズ２１用のインテーク４８は、偏光部１７内の光路を実現するように開口を有する外壁４５の表側に接合されている。受光部１５及び集束レンズ２２用のインテーク４９は、偏光部１７から外への光路に適した別の外壁４３の表側に接合されている。このように、出射光軸及び検出光軸の偏光子３５に対しする正しい角度位置を確実とするために、発光部１６及びそのコリメータレンズ２１並びに受光部１５及びその集束レンズ２２用のさらなる固定具が設けられている。
【００５９】
図４は、偏光を出射し検出するための別の装置５１を図示している。図１〜３に示した装置の特徴に対応する特徴には同じ参照符号が付されている。装置５１は、上述の装置１内と同じように配置された発光部１６、受光部１５、屈曲プレート２５及び偏光子３５を備えている。更に装置５１は、少なくともＵＶＣ波長域を含むスペクトルにおいて光を反射するようなリフレクター６１を備える。リフレクター６１はリトロリフレクターである。リフレクター６１は上述の装置１にも含まれていてもよく、装置１では、好適にはハウジング２の外部に配置される。
【００６０】
図４は、発光部１６によって発せられ、偏光子３５へ向う出向光ビームの伝搬方向を示す出射光軸５４と、偏光子３５で偏向され、受光部１５によって検出可能な入向光ビームの伝搬方向を示す検出光軸５３とを概略的に図示している。偏光子３５は、出射光軸５４と検出光軸５３との交点５５に配置されている。光ビームは、発光部１６によって出射光軸５４に沿って出射され、偏光子３５に到達した際に略平行光ビームに形成されているようにコリメータレンズ２１によってコリメートされる。平行光ビームは、偏光子３５で出射光軸５４から外部出射光軸５６へと、ブルースター角γを用いて偏向される。
【００６１】
このため、平行光ビームの入射角、即ち出射された光ビームの出射光軸５４と出射された光ビームが到達する偏光子３５の偏向面に対する垂線６３との間の角度は、ブルースター角γに略対応する。入向光ビームの偏向時には、偏光子３５が出向光のｓ偏光に定義された偏光状態を生成する。偏向後の出向光ビームの出射角度、即ち、出向光ビームが伝搬する偏光子３５とリフレクター６１との間の外部光軸５６と垂線６３との間の角度も、ブルースター角γに略対応する。出射光軸５４と偏光子３５の偏向面との間の角度αは、検出光軸５３と偏光子３５の偏向面との間の角度βに略等しい。
【００６２】
出向平行ビームは、外部光軸５６に沿ってリフレクター６１へと伝搬する。外部光軸５６は、検出光軸５３に対して略同軸又は平行である。リフレクター６１は、外部光軸５６に略対応する伝搬方向で反射光が戻るよう配置されている。ただし反射時には、リフレクター６１によりｓ偏光が光ビームから取り除かれる。従って、偏光子３５へ戻る反射光ビームは実質的に非偏光である。反射光ビームは、略平行であり、入向光ビームとして偏光子３５に戻る。入向光ビームは、平行な状態で偏光子３５を透過する。入向光ビームの透過時には、偏光子３５が透過光のｐ偏光に定義された偏光状態を生成する。そして、偏光子３５を透過した平行光ビームは、集束レンズ２２によって集束され受光部１５によって検出される。
【００６３】
このように、発光部１６によって出射された光の一部であって、リフレクター６１によって反射されたことにより偏光解消された光のみが実質的に受光部１５によって検出可能となる。残りのｓ偏光状態を有する出射光は、外部光軸５６から検出光軸５３へと偏光子３５を透過し、受光部１５へと向かうことはない。例えば、出射光のｓ偏光状態を有する散乱光の検出を効果的に防ぐことができる。
【００６４】
この状況を、外部光軸５６と交差する軌道６５に沿って移動するガラスボトル、プラスチックボトル、医薬品用ガラス瓶、プラスチックパッケージ、透明フォイル等のＵＶＣ光に対して不透明な物体の存在を検出することに利用できる。このようなＵＶＣに対して不透明な物体が外部光軸上に存在すると、出射されたＵＶＣ光ビームが遮られ、リフレクター６１に到達できなくなる。また、ＵＶＣに対して不透明な物体によって散乱された出射光の大部分は、ｐ偏光状態を有しつづけるので、受光部１５の位置まで到達しない。従って、受光部１５によって検出されるｐ偏光の一時的な不在によって、外部光軸５６上にＵＶＣ光に対して不透明な物体が一時的に存在していることを示すことができる。
【００６５】
尚、ＵＶＣに対して不透明な物体によって散乱されたｓ偏光出射光のごく一部が非偏光となる可能性がある。しかし、この散乱された非偏光は通常ごく少量で、実用においては無視できる。一般的には、ＵＶＣに対して不透明な物体が外部光軸５６上を通過すると、少なくとも受光部１５によって検出されるｓ偏光が急激に減少する。このような減少は、外部光軸５６上のそのような物体の存在を判断するのに十分である。
【００６６】
具体的には、そのようなＵＶＣに対して不透明な物体が、白紙等の拡散体及び／又はガラスやプラスチック材料等の反射体を含む場合がある。反射体は、実質的に反射された光ビームの偏光解消を引き起こすことなく光ビームを反射しうる。その結果、このような反射体によって反射された光ビームは、偏光子３５によって実質的に遮られる。拡散体は、その拡散において光ビームを偏光解消してしまう場合がある。しかし、拡散した光は、リフレクター６１によって反射された光と比べ強度が低いという特徴がある。その結果、このような拡散体によって拡散され、偏光子３５を通過する光ビームは、より低い強度で受光部１５によって受光されるので、リフレクター６１から戻る光と区別できる。
【００６７】
装置５１では、図４に示すように、出射光軸５４と検出光軸５３とが、交点５５で１８０°からブルースター角γの倍数を減算した角度に略対応する角で交わるように配置されている。この角度は、出射光軸５４と偏光子３５との間の角度αと検出光軸５３と偏光子３５との間の角度βとの合計に対応、即ちこの角度はα＋βであり、１８０°−２γと略等しい。リフレクター６１の反射面は、検出光軸５３に対して、略垂直に配置されている。また、リフレクター６１の反射面は、出射光軸５４に対して、９０°から出射光軸５４と検出光軸５３との間の角度α＋βを減算した角度で実質的に配置されている。このような配置は、リフレクター６１で反射された受光部１５によって検出可能な出射光ビームの強度を最大化できるため、検出感度の最適化に適用できる。
【００６８】
図５は、偏光を出射し検出するための別の装置６７を図示している。装置６７は、発光部１６、コリメータレンズ２１、出射光軸５４の位置が、受光部１５、集束レンズ２２、検出光軸５３の位置とそれぞれ入れ替えられているという点を除いて、図４に示す装置５１に略対応する。図４に示した装置５１における偏向の出射と検出の原理は、装置６７にも同様に適用できる。この場合、発光部１６によって出射光軸５４に沿って出射された光は、偏光子３５を透過し、ｐ偏光状態となる。透過した光は、出射光軸５４と略同軸な外部光軸５６に沿って伝搬する。リフレクター６１で反射された後、ｐ偏光が取り除かれ、反射された光は外部光軸５６に沿って偏光子３５へと戻る。
【００６９】
偏光子３５に到達すると、入向光ビームは、外部光軸５６から検出光軸５３へとブルースター角γで偏向される。この偏向により、入向光ビームにｓ偏光が与えられる。偏向後の入向光ビームの出射角、即ち検出光軸５３と垂線６３との間の角度もブルースター角γに対応する。偏向されたｓ偏光は、検出光軸５３に沿って伝搬し、受光部１５によって検出される。
【００７０】
装置６７でも、図５に示すように、交点５５における出射光軸５４と検出光軸５３との間の角度α＋βが、１８０°からブルースター角γの倍数を減算した角度に略対応するように、即ちα＋βが１８０°−２γと略等しくなるように、出射光軸５４と検出光軸５３とが配置されている。リフレクター６１の反射面は、出射光軸５４に対して、略垂直に配置されていて、検出光軸５３に対して、９０°から出射光軸５４と検出光軸５３との間の角度α＋βを減算した角度で実質的に配置されている。このような配置は、同様に検出感度の最適化に適用できる。
【００７１】
図６は、偏光を出射し検出するための別の装置６９を図示している。装置６９は、出向光ビームの偏光子３５とリフレクター６１との間の外部出射光軸５８が反射光ビームのリフレクター６１と偏光子３５との間の外部検出光軸５９と一致しないという点を除いて、図４に示す装置５１に略対応する。具体的には、リフレクター６１の反射面と外部出射光軸５８との間の角度は直角からずれている。リフレクター６１の反射面と外部検出光軸５８との間の角度も直角からずれている。出射光軸５４と検出光軸５３との交点５５は、偏光子３５の位置からずれており、偏光子３５は交点５５の近くに位置している。
【００７２】
図７は、偏光を出射し検出するための別の装置６８を図示している。装置６８は、交点５５における出射光軸５４と検出光軸５３との間の角度α＋βが、１８０°からブルースター角γの倍数を減算した角度よりも偏差角δだけ小さくなるように、即ちα＋βが１８０°−２γ−δと略等しくなるように、出射光軸５４と検出光軸５３とが配置されている点を除いて、図４に示す装置５１に略対応する。リフレクター６１の反射面と検出光軸５３との角度は、直角から偏差角δだけずれている。リフレクター６１の反射面は、出射光軸５４に対して、９０°から出射光軸５４と検出光軸５３との間の角度α＋βを減算し更に偏差角δを減算した角度で実質的に配置されている。偏差角δは約３°である。
【００７３】
その結果、出向光とリフレクター６１で反射された入向光とは、偏光子３５とリフレクター６１との間の共通の外部光軸５７に沿って実質的に伝搬し、外部光軸５７と偏光子３５の偏向面に対する垂線６３との間の角度は、ブルースター角γから偏差角δずれている。このため、偏光子３５によってブルースター角γから偏差角δだけ減算した角度で偏向される出射光の大部分は、リフレクター６１で反射された入向光ビームに実質的に貢献する。また、検出光軸５３は、外部光軸５７に対する同軸又は平行方向から偏差角δだけずれているため、リフレクター６１で反射され、外部光軸５７から偏差角δだけずれた透過角度で偏光子３５を透過する光の大部分は、検出光軸５３に沿って伝搬する検出可能な光ビームに実質的に貢献する。従って、偏光子３５を透過する入向光ビームが実質的に伝搬する光軸は、検出光軸５３の方向から偏差角δだけずれていてもよく、透過光の少なくとも一部を受光部１５によって検出できる。
【００７４】
このような配置によって、リフレクター６１によって反射された光の検出信頼性を向上させることができる。具体的には、外部光軸５７と交差する軌道６５に沿って移動する物体６６によって散乱させられた光が、検出光軸５３によって実質的に提供される受光部１５の検出可能光路に到達することを防げる。そのような状況を図７に図示する。出射光の大部分は、偏光子３５によってブルースター角γで偏向され、外部光軸５７を超える前に軌道６５に沿って物体６６に到達する。しかし、この出射された光の大部分は、物体６６によってそれぞれ偏差角δに略対応する入射角と出射角でほとんど散乱されてしまうため、受光部１５の検出可能光路に到達できない。外部光軸５７との交点で物体６６によって散乱された放出光のごく一部もまた受光部１５によって検出できない。これは、具体的には、受光部１５の表面に到達する光の強度がはるかに小さいため及び／又は、散乱された光の一部が、受光部１５の検出可能光路に更に減少した強度で到達するためである。
【００７５】
図８は、偏光を出射し検出するための更に別の装置７０を図示している。装置７０は、発光部１６、コリメータレンズ２１、出射光軸５４の位置が、受光部１５、集束レンズ２２、検出光軸５３の位置とそれぞれ入れ替えられているという点を除いて、図７に示す装置６８に略対応する。従って、リフレクター６１の反射面と出射光軸５４との間の角度は直角から偏差角δだけずれている。また、リフレクター６１の反射面は、検出光軸５３に対する角度が、９０°から出射光軸５４と検出光軸５３との間の角度α＋βを減算し更に偏差角δ減算した角度と実質的になるように配置されている。図７に示した装置５１における偏光の出射と検出の原理は、図８に示す装置７０にも同様に適用できる。図８に示すように、偏差角δで偏光子３５を透過した出射光軸５４からの出射光の大部分は、リフレクター６１で反射される入向光に実質的に貢献しうる。具体的には、偏光子３５を透過した出向光が実質的に伝搬する光軸は、出射光軸５４に対して略同軸又は平行であってもよく、従って、外部光軸５７の方向から偏差角δだけずれていてもよい。この場合も、外部光軸５７に沿って伝搬する透過光の少なくとも一部を、リフレクター６１によって反射させ、偏光子３５に戻してブルースター角γで偏向させ、受光部１５によって検出することができる。このような配置を、検出信頼性を最適化させるために同様に適用してもよい。
【００７６】
上述の図４，５，６，７，８に示した偏光の出射と検出の原理を、図１〜３に示した装置１に同様に適用できる。図７，８に示した装置６８，７０の外部光軸５７に関して、装置１の窓８は、好適には出射光軸５４と出向光ビームが透過する窓８の表面との間の角度が、直角から略偏差角δだけずれるように設けられている。同様に、検出光軸５３と窓８の入向光ビームが透過する表面との間の角度は、好適には直角から略偏差角δだけずれている。好適には、窓８の光が透過する表面は、リフレクター６１の反射面に対して略平行に配置されている。これは、モニタリングエリアにおいて装置６８，７０を容易に位置合わせすることに貢献できる。
【００７７】
図９は、上述の装置１，５１，６７，６８，６９，７０で使用される偏光子３５を概略的に示す。偏光子は、受光体３５から成り、受光体３５は、その表面の略全体にわたって光を受光し、少なくとも受光された光の一部が透過表面からその内部を介して透過裏面へと透過し易く且つ／又は偏向面で偏向され易くなっている。透過表面と透過裏面のうち少なくとも一方が、偏向面を構成している。
【００７８】
受光体３５は、シリコンガラス製のプレート７１を備える。ガラスプレートは、多層誘電体コーティング７２で覆われている。誘電体コーティング７２は、所望の波長域で偏光子３５を透過する非偏光の割合を減らす又は略完全に抑制するために塗布される。
【００７９】
従って、受光体３５に衝突する光ビーム７５は、ｐ偏光状態に定義される光ビーム７７と、ｓ偏光状態に定義される光ビーム７８とに分割される。ｓ偏光ビーム７８は、受光体３５の表面において、ブルースター角γで偏向される。光ビーム７５の残りの部分は、異なる屈折率により傾斜した透過経路７６に沿って受光体３５中を実質的に透過する。透過後、透過経路７６に沿って透過した光は、衝突光ビーム７５に対して略同軸又は平行なｐ偏光ビーム７７となる。
【００８０】
可変波長域に亘る上述偏光効果について図１０に示す。図１０は、異なる偏光状態を有する光に対する、偏光子３５の光の波長に依存した光透過性についての機能グラフを図示している。グラフ８１は、透過したｓ偏光の強度Ｔｓを示し、グラフ８２は、透過したｐ偏光の強度Ｔｐを示す。グラフから分かるように、偏光子３５の光透過は、偏光状態と波長に強く依存している。
【００８１】
約２７５ｎｍから２８０ｎｍの間の波長域８５において、偏光子３５を透過するｓ偏光は実質的に無い。その代り、偏光子３５の表明に到達するｓ偏光状態の光の略全てが、偏光子３５の表面においてブルースター角γで偏向される。これに対し、偏光子３５の表明に到達するｐ偏光状態の光の大部分又は略全てが、波長域８５において偏光子３５を透過する。従って偏光子３５を透過するｐ偏光の強度Ｔｐとｓ偏光の強度Ｔｓとの間の比として定義される消光比Ｔｐ／Ｔｓは、波長域８５において比較的大きな値を有する。この好適な状況は、上述の装置１，５１で示したように、出射光の明確な検出に利用できる。
【００８２】
図１１は、図１〜８に示す装置１，５１，６７，６９，７０におけるコリメータレンズ２１の機能性を図示している。例として、装置５１を図１１に示す。発光部１６は、出射光軸５４に沿ってコリメータレンズ２１へと向けられる発散光ビーム９１を生成する。この場合、発光部１６による光は、自然放出プロセスによって、具体的にはＬＥＤで生成される。尚、誘導放出プロセスを用いて、具体的にはレーザーダイオードで光を生成することも考えられる。後者の場合においても、発散光ビーム９１を出射光軸５４に沿って提供してもよい。
【００８３】
コリメータレンズ２１は、発散光ビーム９１が出射光軸５４沿って更に伝搬する際に、発散光ビーム９１のビームサイズがコリメータレンズ２１が無かった場合と比べて小さくなるように、出射光軸５４上に配置されている。これを図示する図１２は、コリメータレンズ２１を有さない装置を示しており、発散光ビーム９１は、出射光軸５４に沿って偏光子３５に入射する位置へそしてその先へと伝搬しながら発散する。
【００８４】
具体的には図１１に示すように、コリメータレンズ２１は、発散光ビーム９１を、出射光軸５４に略平行に延びる光束を含む又はそれらから実質的に成る略平行光ビーム９２へと変換するように適用されている。平行光ビーム９２は、偏光子３５上の入射位置を含む。図１１に示す例では、平行光ビーム９２の入射位置における偏光子３５対する入射角が、ブルースター角γに略対応する。図６〜８で示した装置６８，６９，７０で採用したような異なる入射角も同様に適用できる。従って、コリメータレンズ２１を配置することにより、レンズ２１によってコリメートさた略全ての光束を略同じ角度で、具体的にはブルースター角γで偏光子３５に確実に衝突させることができる。そして、平行光ビーム９２は少なくとも一部が偏光子３５で反射され、この反射光ビームにより出向光ビーム９３が提供される。出向光ビーム９３は、外部出射光軸５６に略平行に延びる光束を含む又はそれらから実質的に成るように提供される。
【００８５】
同様に、図１３に示すように、集束レンズ２２は、好適には略平行光ビームである入向光ビーム９４が、検出光軸５３沿って受光部１５へと更に伝搬する際に集束光ビーム９５へと狭められ、そのビームサイズが集束レンズ２２が無かった場合と比べて小さくなるように、検出光軸５３上に設置されている。好適には、入向光ビーム９４は、リフレクター６１から偏光子３５へと進み偏光子３５を透過する外部光ビーム９６の光束を含む又はそれらから実質的に成る。外部光ビーム９６は、外部出射光軸５６に略平行に延びる光束を含む又はそれらから実質的に成るように提供される。具体的には、外部光ビーム９６は、リフレクター６１における出向光ビーム９３の反射によって生成される。好適には、集束レンズ２２は、入向光ビーム９４の大部分又は略全てが受光部１５によって検出できるように集束光ビーム９５が受光部１５に集束されるように適用される。具体的には、集束光ビーム９５を、入向光ビーム９４のスポットサイズと比べ略点状の受光部１５上のスポットエリアに集束させてもよい。
【００８６】
上述のコリメータレンズ２１及び／又は集束レンズ２２の配置は、装置１，５１，６７，６９，７０の適用性及び検出信頼性を様々な方法で向上できる。具体的には、コリメータレンズ２１によって実現した出向光ビームの略平行ビーム形状は、到達範囲を、ひいては装置１，５１，６７，６９，７０の作動距離を向上させる。この配置は更に、向上した品質による入向光ビームの検出信頼性、そして出向平行ビーム９３の反射光部分の容易な検出に貢献する。集束レンズ２２による、入向光ビーム９４の受光部１５への集束は、より大きな集光エリアに亘って入向光を集光し、それにより検出信頼性を向上させることを可能とした。
【００８７】
コリメータレンズ２１及び／又は集束レンズ２２はプラスチックレンズとして提供される。プラスチックレンズは、発散光ビーム９１及び／又は入向光ビーム９４を偏光解消する可能性がある。しかし、発光部１６と偏光子３５との間のコリメータレンズ２１の有利な配置及び／又は受光部１５と偏光子３５との間のコリメータレンズ２１の有利な配置により、装置１，５１，６７，６９，７０の機能性がこの偏光解消によって制限されない。
【００８８】
上述の好適な実施例は、本発明の原理を説明することを意図しており、本発明の範囲を限定しない。当業者であれば、その他の様々な実施例や好適な実施例に対する改良を、請求項によってのみ規定される本発明の範囲から逸脱することなく実施できるであろう。
【図１】
0006685296.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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