(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光線ビーム（２０）を放出し又は受光するように設計された第２レンズ（１８）を有する対物レンズ（１６）の開口に光を集中するための第１レンズ（１４）を有する集光要素（１２）を備えた光伝送光学装置において、
前記集光要素（１２）の前記第１レンズ（１４）及び前記対物レンズ（１６）の前記第２レンズ（１８）は、所定の屈折率の透明材料で全体が形成された単一の直線状部品でできた集積光学モジュール（２６）の第１端（２２）及び反対側の第２端（２４）にそれぞれ配置されており、
前記集積光学モジュールの中間ゾーン（２８）は、前記光学モジュールの内部で反射された迷光を前記光学モジュールの外部に偏向するように、前記第１レンズ（１４）と前記第２レンズ（１８）との間の光束の伝播方向に沿って所定間隔で配置された一連の屈折面（Ｄ１〜Ｄ７）によって形成された複数の偏向器（３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ）を含み、これによって、前記集光要素（１２）から入射する光を送出する場合には、前記迷光が前記第２レンズ（１８）を通過しないようにし、前記第２レンズ（１８）から入射する光を受光する場合には、前記迷光が前記第１レンズ（１４）を通過しないようにすることを特徴とする光伝送光学装置。
【請求項２】
前記集積光学モジュール（２６）の前記第１端（２２）にダイヤフラム（３４）が関連付けられており、前記ダイヤフラムは、前記対物レンズ（１６）が送出する又は受光する有効光線ビーム（２０）の開口角に従って較正したオリフィス（３６）を含むことを特徴とする、請求項１に記載の光伝送光学装置。
【請求項３】
前記第１レンズ（１４）の大きさは、前記対物レンズ（１６）が送出する又は受光する有効光線ビームの開口角に従って選択されることを特徴とする、請求項１に記載の光伝送光学装置。
【請求項４】
前記対物レンズ（１６）の前記第２レンズ（１８）は所定の焦点距離を備えており、その焦点（Ｆ１）は、前記ダイヤフラム（３４）の平面と同じ平面にあることを特徴とする、請求項２に記載の光伝送光学装置。
【請求項５】
前記対物レンズ（１６）を構成する前記第２レンズ（１８）は、前記第１レンズ（１４）の開口平面と同じ平面に焦点を有することを特徴とする、請求項３に記載の光伝送光学装置。
【請求項６】
前記偏向器（３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ）の前記屈折面（Ｄ１〜Ｄ７）の形状及び位置は、前記集積光学モジュール（２６）の内部で反射された迷光が屈折により横方向に放出されるように選択されることを特徴とする、請求項１に記載の光伝送光学装置。
【請求項７】
前記集積光学モジュール（２６）の材料は、３６０ｎｍ〜１５６０ｎｍの通過帯域で所定の透明品質を備えていることを特徴とする、請求項１に記載の光伝送光学装置。
【請求項８】
前記屈折面（Ｄ１〜Ｄ７）は、交互に先細及び末広がりになっており、前記対物レンズ（１６）の方向で直径が増大する円錐形ネック（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３）によって互いに接合されていることを特徴とする、請求項６に記載の光伝送光学装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のうちのいずれか一項に記載の集積光学モジュールを各チャンネルで使用する多チャンネル光学システム。
【請求項１０】
光電手段（３２）が、各チャンネルで、対応する集光要素（１２）の第１レンズ（１４）の前側に配置されており、前記光電手段は、放射手段又は受光手段のいずれかによって形成されることを特徴とする、請求項９に記載の多チャンネル光学システム。
【請求項１１】
細長い中空セクション部品（５６）の内部に収容された電子回路（５８）にクリップ止めするための突出した固定部品（４２）を有する支持プレート（４０）に様々な光学モジュール（２６）が等間隔に平行に一体化されていることを特徴とする、請求項９又は１０に記載の多チャンネル光学システム。
【請求項１２】
前記光学システム（３８）の前記様々なモジュール（２６）は、前記プレート（４０）の反対側で、前記セクション部品（５６）の内部で機械的な固定を行う場合に圧力手段として作用する可撓性タブを含む剛性の連結ブリッジ（４８）によって互いに接合されており、
前記光学モジュール（２６）の前各対物レンズ（１６）の前記第２レンズ（１８）は、光線ビーム（２０）を放射し又は受光することができるように前記セクション部品の開口部（６２）に収容されていることを特徴とする、請求項９又は１０に記載の多チャンネル光学システム。
【請求項１３】
前記連結ブリッジ（４８）は、迷光ビームを主光学円錐形の外側に偏向するためにプリズム（５０）をなすようにカットした前面を有することを特徴とする、請求項１２に記載の多チャンネル光学システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の背景
本発明は、光線ビームを放射し又は受光するように設計された対物レンズの第２レンズの開口に光を集中するための第１レンズを有する集光要素を含む、光伝送光学装置に関する。
【０００２】
関連技術
光伝送光学装置は、一般的には、光学チャンバ内にレンズ及びダイヤフラムが配置されたシステムを使用する。様々な部品を互いに正確に位置決めするように設計された機械的支持体を提供することは避けられない。光電式バリヤは、一般的には、２００個の監視光線ビームを含み、全部で４００個の光伝送光学装置を送出側及び受光側に設ける必要がある。これらの多数の機械的支持体は、設置に要する費用を押し上げる。
【０００３】
発明の目的
本発明の第１の目的は、対物レンズを通過する送出又は受光用の主光線ビームでの迷光をなくすことができる単一の部品で光伝送光学装置を形成することである。主光線ビームという用語は、一方のレンズから他方のレンズまで直接通過する全ての光線を意味する。直接的でない経路をとる光線は、迷光と定義される。
【０００４】
本発明による装置は、
集光要素の第１レンズ及び対物レンズの第２レンズが、所定の屈折率の透明材料で全体が形成された集積光学モジュールの第１端及び反対側の第２端にそれぞれ配置されており、
集積光学モジュールの中間ゾーンが、光学モジュールの内部で反射された迷光を光学モジュールの外部に偏向するように、第１レンズと第２レンズとの間の光束の伝播方向に沿って所定間隔で配置された一連の屈折面によって形成された複数の偏向器を含み、これによって、集光要素から入射する光を送出する場合には、迷光が第２レンズを通過しないようにし、第２レンズから入射する光を受光する場合には、迷光が第１レンズを通過しないようにすることを特徴とする。
【０００５】
光伝送光学装置が単部品の構造であるため、機械的支持体及び位置決め部品を備えた光学チャンバを使用しない。この結果、光伝送光学装置の価格が全体として低下する。
【０００６】
好ましい実施の形態によれば、集積光学モジュールの第１端にダイヤフラムが関連付けられているのがよく、ダイヤフラムは、対物レンズが送出する又は受光する有効光線ビームの開口角を決定するように較正したオリフィスを含む。
【０００７】
ダイヤフラムが設けられていない場合、対物レンズが送出する又は受光する光線ビームの開口角を決定するのは第１レンズの大きさである。
【０００８】
対物レンズの第２レンズは所定の焦点距離を備えており、その焦点は、有利にはダイヤフラムの平面と同じ平面にある。
【０００９】
ダイヤフラムが設けられていない場合、対物レンズを構成する第２レンズは、集光器を構成する第１レンズの開口平面と焦点が同じ所定の焦点距離を有する。
【００１０】
偏向器の屈折面の形状及び位置は、集積光学モジュールの内部で反射された迷光が屈折により横方向に放出されるように選択される。
【００１１】
本発明の一つの特徴によれば、集積光学モジュールの材料は、３６０ｎｍ〜１５６０ｎｍの通過帯域で所定の透明品質を備えている。
【００１２】
本発明の別の特徴によれば、屈折面は、交互に先細及び末広がりになっており、ダイヤフラムにより主光学円錐形がモジュールの内部に画成されるように、対物レンズの方向で直径が増大する円錐形ネックによって互いに接合されている。
【００１３】
本発明の第２の目的は、複数の集積光学モジュールを使用する多チャンネル光学システムを提供し、異なるチャンネル間の光の干渉をなくすことである。
【００１４】
光電手段が、各チャンネルで、対応する集光要素の第１レンズの前側に配置されており、光電手段は、送出モードでは発光ダイオードによって、又は受光モードではフォトダイオードによって形成される。様々な光学モジュールが、細長い中空セクション部品の内部に収容された電子回路にクリップ止めするための突出した固定部品を有する支持プレートに等間隔で平行に一体化されている。光学システムの様々なモジュールが、プレートの反対側で、前面がプリズム状にカットされた剛性の連結ブリッジによって互いに接合されており、セクション部品の内部で機械的な固定を行う場合に圧力手段として作用する可撓性タブを更に含む。光学モジュールの各対物レンズの第２レンズは、光線ビームを放射し又は受光することができるようにセクション部品の開口部に収容されている。
【００１５】
このような多チャンネル光学システムは、危険な機械で作業している労働者を保護するために設けられる光電式バリヤを形成するために使用できる。
【００１６】
他の利点及び特徴は、非限定的な例として与えられ且つ添付図面に示す本発明の実施の形態についての以下の説明から更に明らかになるであろう。
【００１７】
好ましい実施の形態の説明
図１乃至図３を参照すると、光伝送光学装置１０は、対物レンズ１６の開口に光を集中するため、第１レンズ１４によって形成された集光要素１２を含む。対物レンズ１６には、光線ビーム２０を放射し又は受光するように設計された第２レンズ１８が設けられている。
【００１８】
集光要素１２の第１レンズ１４及び対物レンズ１６の第２レンズ１８は、集積光学モジュール２６の第１端２２及び第２端２４にそれぞれ配置されている。集積光学モジュール２６は、全体が透明材料で形成された直線状の真っ直ぐな部品によって形成されている。この透明材料は、所定の屈折率を持ち、３６０ｎｍ〜１５６０ｎｍ、即ち可視域及び赤外域の通過帯域で所定の透明品質を備えている。
【００１９】
集積光学モジュール２６の中間ゾーン２８は、第１レンズ１４と第２レンズ１８との間に光束の長さ方向内部伝播方向に沿って所定間隔で対称に配置された一連の屈折（ｄｉｏｐｔｒｉｃ）面Ｄ１〜Ｄ７によって形成された複数の偏向器３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄを含む。屈折面Ｄ１〜Ｄ７の役割は、光学モジュール２６の内部に反射された迷光を偏向することである。これによって、集光要素１２から入射する光を送出する場合に迷光が対物レンズ１６の第２レンズ１８を透過しないようにするか、或いは、第２レンズ１８から入射する光を受光する場合に迷光が第１レンズ１４を透過しないようにする。
【００２０】
光電手段３２を集光要素１２の第１レンズ１４の前側に配置し、円形のオリフィス３６が設けられたダイヤフラム３４をこれらの間に配置する。オリフィスは、対物レンズ１６が放射し又は受光する有効光学ビーム２０の直径方向寸法を決定する第２レンズ１８の開口角に従って較正される。光電手段３２は、光送出手段又は光受光手段であるのがよい。
【００２１】
対物レンズ１６の第２レンズ１８は、所定の焦点距離を有し、その焦点Ｆ１は、好ましくは、ダイヤフラム３４の平面と同じ平面にある。
【００２２】
送出装置の場合には、光電手段３２は、発光ダイオードＬＥＤ又は任意の他の光源によって形成される。光源は集光要素１２と協働し、有効光ＲＵを集中して主円錐形ビームにし、モジュール２６の透明材料を長さ方向に通過させた後、これを第２レンズ１８の表面上に差し向ける。偏向器３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄの屈折面Ｄ１〜Ｄ７の形状、数及び位置は、集積光学モジュール２６の内部で反射された迷光ＲＰを屈折によって横方向に放出するように選択される。迷光ＲＰの屈折による放出は、屈折面Ｄ１〜Ｄ７のうちの一つの面上で内部反射が少なくとも一回起こった後、入射角の値に応じて起こる。
【００２３】
第１偏向器３０Ａの屈折面Ｄ１は、湾曲形状、特に、迷光の大部分を有用光ＲＵの光学円錐形の外側に全反射できる対数螺旋形状をなしている。他の屈折偏向面は、全て、テーパ状円錐体の形状をしており、送出モードにある場合、対物レンズ１６に向かう主ビームの伝播方向で、表面Ｄ２、Ｄ４、Ｄ６については末広がりであり、表面Ｄ３、Ｄ５、Ｄ７については先細である。
【００２４】
屈折面Ｄ１は第２偏向器３０Ｂの屈折面Ｄ２に直径が約３．５ｍｍの第１ネックＣ１によって接合されている。屈折面Ｄ３は第３偏向器３０Ｃの屈折面Ｄ４に直径が約４ｍｍの第２ネックＣ２によって接合されている。屈折面Ｄ５は第４偏向器３０Ｄの屈折面Ｄ６に直径が約４．５ｍｍの第３ネックＣ３によって接合されている。最後の屈折面Ｄ７は、端部２４のところで直径が６ｍｍの対物レンズ１６の第２レンズ１８の周囲を境界付けている。
【００２５】
偏向器３０Ａ〜３０Ｃの三つの同軸のネックＣ１、Ｃ２、Ｃ３の直径を対物レンズ１６の方向で徐々に大きくなるように変化させることによって、集積光学モジュール２６の内部の有効光ＲＵの主光学円錐形をダイヤフラム３４で画成することができる。光学円錐形の外側の他の迷光は全て、一つ又はそれ以上の屈折面上で反射され、屈折後に横方向外方に放出される（光線ＲＰ参照）。
【００２６】
受光装置の場合には、光電手段３２はフォトダイオードによって形成される。
【００２７】
図４乃至図７は、幾つかの光学モジュール２６が矩形形状の支持プレート４０上に等間隔で平行に装着された多チャンネル光学システム３８を表す。支持プレート４０には、プレート４０の平らな表面に対して垂直方向に延び且つ集光要素１２の第１レンズ１４から突出した固定部品４２が設けられている。クリップ止め−位置決めピン４４がプレート４０の一端に配置されているのに対し、他端にはこれらのピン４４と共役形状の穴４６が設けられている。これらのピン４４及び穴４６が設けられていることにより、必要なチャンネルの数に応じて幾つかの光学システム３８をモジュール式に組み立てることができる。
【００２８】
プレート４０の反対側では、光学システム３８の様々なモジュール２６が、前面がプリズム５０を形成するようにカットしてある剛性の連結ブリッジ４８によって互いに接合されている。更に、可撓性タブ５２が連結ブリッジ４８の一体の部品を形成し、一つの機器で機械的な固定を行う場合に圧力手段として作用する。
【００２９】
光学システム３８の様々なモジュール２６を、プラスチックの射出成形プロセスによって、又は任意の他の形成プロセスによって、特に加圧方式によって得ることができる。使用される材料は、熱可塑性プラスチックであり、詳細には、メチルポリメタクリレートＰＭＭＡ等の透明なポリアクリル樹脂であるとよい。この他の透明材料、詳細にはポリカーボネートやガラス、クリスタル等を使用することができるということは明らかである。
【００３０】
図８及び図９を参照すると、光学システム３８は、安全器又は監視器、例えば危険な機械で作業する労働者を保護するための光電式バリヤを形成するのに使用される。光電式バリヤ５４は、監視されるゾーンで長さが決まるアルミニウム製中空セクション部品５６を含む。電子回路５８がセクション部品５６の溝６０に挿入してある。この回路は、光の送出又は受光のいずれを行うのかに応じて、多数の発光ダイオードＬＥＤ又はフォトダイオードを含む。穿孔した中間プレートがＬＥＤ又はフォトダイオードをカバーし、ダイヤフラム３４として作用する。次いで、固定部品４２をボードの穴に挿入した後、光学システム３８を電子回路５８にクリップ止めする。光学モジュール２６の各対物レンズ１６の第２レンズ１８は、対応する光線ビームを放出又は受光することができるようにセクション部品の開口部６２に収容される。可撓性タブ５２がセクション部品５６の内部ボス６４に圧力を及ぼし、光学システム３８を電子回路５８に機械的に固定する。図９は、光電式バリヤ５４の直線状セクションに亘って長さ方向に延びる幾つかの光学システム３８からなるアッセンブリを示す。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による光放出光学装置の斜視図である。
【図２】  図１による光放出光学装置における光路を示す図である。
【図３】  図１の光学装置の軸線方向断面図である。
【図４】  本発明による幾つかの光学モジュールを含む多チャンネル光学システムの斜視図である。
【図５】  図４の光学システムの軸線方向断面図である。
【図６】  図５の６−６線に沿った断面図である。
【図７】  図４の光学システムの底面図である。
【図８】  光電式バリヤを構成するためにアルミニウム製セクションと一体化した光学システムを示す図である。
【図９】  本発明による幾つかの光学システムからなるモジュール式アッセンブリを備えた光電式バリヤの斜視図である。
【図１】
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【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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