(57)【要約】本発明は、互いに異なる波長の第１の入射ビーム（１０）及び第２の光ビーム（１１）をそれぞれ放出する第１及び第２の光学的源（７，８）を有する光デバイスに関する。鏡（１５）であるのがよい反射手段が、反射光ビーム（１２）を形成するよう第１の入射ビーム（１０）の光路上に配置されている。反射手段は、反射ビーム（１２）及び第２の光ビーム（１１）が分析されるべき物体を暴露させる空間ゾーン（１４）を通って共通のセンサ（１３）に到達するよう第２の光ビーム（１１）の光路に近接して配置されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射手段が反射光ビーム（１２）を形成するよう第１の光学的源（７）によって放出された入射ビーム（１０）の光路上に配置され、第２の光学的源（８）がこれとは異なる波長の第２の光ビーム（１１）を生じさせ、反射ビーム（１２）及び第２の光ビーム（１１）が分析されるべき物体を暴露させる空間ゾーン（１４）を通って共通のセンサ（１３）に到達するようになっている光デバイスにおいて、反射手段は、第２のビーム（１１）の光路に近接して配置されていることを特徴とする光デバイス（６）。
【請求項２】
光デバイス（６）は、反射手段を変形させる手段を有していることを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。
【請求項３】
光デバイス（６）は、反射手段を配向させる手段を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の光デバイス。
【請求項４】
反射手段は、鏡（１５）によって構成されていることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか一に記載の光デバイス。
【請求項５】
光線の一部を吸収する素子（１７）が、鏡（１５）の反射面上に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の光デバイス。
【請求項６】
反射手段は、半反射板（１６）によって構成されていることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか一に記載の光デバイス。
【請求項７】
半反射板（１６）は、光線の一部を吸収する素子（１７）上に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の光デバイス。
【請求項８】
光デバイス（６）は、第１及び第２の源（７，８）に共通であって、第１の入射ビーム（１０）と第２のビーム（１１）の交点のところに配置されたコリメーティングレンズ（１９）を有していることを特徴とする請求項１〜７のうちいずれか一に記載の光デバイス。
【請求項９】
コリメーティングレンズ（１９）は、球面レンズであることを特徴とする請求項８に記載の光デバイス。
【請求項１０】
レンズ（２０）が、分析されるべき物体を暴露させる空間ゾーン（１４）とセンサ（１３）との間に配置されていることを特徴とする請求項１〜９のうちいずれか一に記載の光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔発明の背景〕
本発明は、反射手段が反射光ビームを形成するよう第１の光学的源によって放出された入射ビームの光路上に配置され、第２の光学的源がこれとは異なる波長の第２の光ビームを生じさせ、反射ビーム及び第２の光ビームが分析されるべき物体を暴露させる空間ゾーンを通って共通のセンサに到達するようになっている光デバイスに関する。
【０００２】
〔技術の現状〕
２つの光学源によって放出された２つのビームが同一のセンサに到達することができるようにする第１の公知のデバイス（図１）が、実質的に並んで配置された２つの光学的源１，２を有し、２つの源のうちの一方の向きを調節してこの源により放出されたビームをセンサ５上に合焦させることができる。２つの光学的源１，２の発散度は、２つのコリメーティングレンズ３，４によって前もって減じられており、各レンズにより、１０°未満の発散角を得ることができる。しかしながら、向きを調節できる光学的源を用いるデバイスは、非常に大きくて重く、２つのビーム相互間の開きは、大きすぎる場合が多い。さらに、源の各々により放出される出力のバランスを取ることは常に可能であるというわけではない。
【０００３】
第２の公知のデバイス（図２及び米国特許第４，３０５，６５９号明細書）は、互いに実質的に垂直なビームを放出するような仕方で配置された２つの光学的源１，２及び２つの光ビームの交点のところに配置された分離板６とを有している。吸収素子７を２つのビームのうちの一方の光路上に配置するとその出力を減衰させることかできる。しかしながら、分離板６は、２つのビームの総出力の少なくとも５０％の出力損を生じさせる。加うるに、この種の組立体では、同時に取り付けることができる光学的源は２つに過ぎない。独国特許第１，０７９，８５７号明細書では、同様に２つのビームの交点のところに配置された鏡が、２つのビームのうちの一方を発散させることなく通過させるよう設計された中央オリフィスを有している。この構造では、中央オリフィスが設けられていることにより、鏡によって反射されるビームの一部が喪失し、それにより鏡によって反射されるビームの出力が減少する。
【０００４】
〔発明の目的〕
本発明の目的は、単一のセンサにより受け取られる光出力を制御しながら２つのビームを単一センサ上に合焦させた状態で生じさせることができる光デバイスを提供することにある。
【０００５】
本発明によれば、この目的は、請求項に記載の発明により達成され、具体的には、反射手段が第２のビームの光路に近接して配置されるという特徴により達成される。
【０００６】
本発明の開発例によれば、光デバイスは、反射手段を変形させる手段を有する。
【０００７】
本発明の好ましい実施形態によれば、光デバイスは、反射手段を配向させる手段を有する。
【０００８】
本発明の別の特徴によれば、光デバイスは、第１及び第２の源に共通であって、第１の入射ビームと第２のビームの交点のところに配置されたコリメーティングレンズを有する。
【０００９】
他の利点及び特徴は、添付の図面に示されていて、非限定的な例として与えられているに過ぎない本発明の特定の実施形態についての以下の説明から明らかになろう。
【００１０】
〔特定の実施形態の説明〕
図３に示す第１の実施形態によれば、光デバイス６は、互いに直交して配置された第１の光学的源７と第２の光学的源８を有する。光学的源７，８は、任意形式のものであってよい。これら光学的源は、互いに異なっていてもよく、或いはほぼ同じであってもよく、コヒーレント（干渉性）光を放出してもよく、或いはインコヒーレント（非干渉性）光を放出してもよい。これら光学的源は例えば、レーザダイオード、白熱灯フィラメント、発光ダイオード又はレーザで形成される。
【００１１】
図３では、第１の光学的源７及び第２の光学的源８は、各々が各光学的源により生じたビームの発散度を減少させるよう設計されたコリメーティングレンズ９を有する発散型光学的源である。第１の光学的源７及び第２の光学的源８はそれぞれ、第１の入射光ビーム１０及び第１の入射ビーム１０の波長とは異なる波長の第２の光ビーム１１を放出する。
【００１２】
図３では鏡１５によって構成され入射ビーム１０の光路上に配置された反射手段は、反射光ビーム１２を入射ビーム１０から形成することができる。反射手段は、第２の光ビーム１１の光路に近接して配置されていて、第２の光ビームが発散することなく直接空間ゾーン１４に、好ましくはセンサ１３に到達するようになっている。反射ビーム１２及び第２の光ビーム１１は、分析されるべき物体を暴露させる空間のゾーン１４を通過し、次に共に同一のセンサ１３に到達する。かくして、反射ビーム１２の光路と第２のビーム１１の光路は、空間ゾーン１４内で互いに交わる可能性がある。この図に示された実施形態では、鏡１５は、光路の外部に且つこれに近接して、即ち、第２のビームの光路に密接するが、その外部に配置されている。かくして、図２の分離板６及び独国特許第１，０７９，８５７号明細書の鏡とは異なり、第２のビーム１１は、鏡１５を通過しない。
【００１３】
光デバイス６は好ましくは、反射光ビーム１２の光路を調節して反射光ビーム１２が空間ゾーン１４を通ってセンサ１３に到達するよう反射手段を配向させる手段を有する。配向手段は又、反射手段の反射係数に応じて、第１の入射ビーム１０の光出力の一部だけを送ることができる。配向手段は、任意形式のものであってよい。例えば、かかる配向手段は、油圧を利用したシステム又はモータ或いはポンプにより作動されるスクリュから成るのがよい。
【００１４】
反射手段は好ましくは、鏡又は半反射板である。反射手段は、ブラッグミラーを形成する誘電体層のスタック又は例えば赤外域の光線の出力のうち９７％を反射する銀又は金で作られたメッキ層によって構成できる。反射手段は又、結晶材料、例えばシリコン又はゲルマニウムの板又はガラス質材料、例えばガラスの板で構成できる。
【００１５】
反射手段は好ましくは、光デバイスの支持構造体にしっかりと固定できる支持手段を有し、或いはかかる反射手段をこれらがこの支持構造体に対して動くことができるようかかる支持構造体から離してもよい。
【００１６】
図４では、反射手段は、半反射板１６によって構成され、その背後には、第１の入射ビーム１０の少なくとも一部を吸収する吸収素子１７が配置されている。この場合、半透明板１６により反射された光ビーム１２は、第１の入射ビーム１０と比較して減衰している。この減衰具合は、半反射板１６の反射係数によっても左右される。半反射板１６は好ましくは、吸収素子１７上に配置され、この吸収素子は、半反射板の非反射面上に施された被膜、例えば塗料又は付着層であるのがよい。吸収素子１７は又、半反射板をくっつけた吸収材料によって形成できる。
【００１７】
反射手段が鏡１５（図５）から成る場合、第１の入射ビーム１０の光出力を減衰させるよう設計された吸収素子１７も又、鏡１５の前に配置するのがよい。吸収素子１７は好ましくは、鏡の反射面上に配置される。かくして、吸収素子は、エアロゾル状塗料の形態で付着させ、被着させ又は噴霧でき、それにより鏡１５の吸収度を微調節できる。
【００１８】
光デバイスは、反射手段を変形させる手段を更に有するのがよい。図６及び図７では、反射手段は、変形可能な鏡１８によって構成される。変形可能な鏡１８は例えば、一方の面が研磨された金又は銀製の高純度金属板によって形成されたものであるのがよい。変形可能な鏡は又、変形可能な材料に被着された反射膜、例えばゴム又は金属板に貼付された金箔のシートによって形成できる。変形手段は、センサによって受け取られる光出力を正確に調節するよう鏡の曲率を制御する。
【００１９】
かくして、凸面鏡１８（図６）は、反射光ビーム１２、特にこれがセンサ１３の高さ位置のところに生じさせる光スポットを広げることができ、これに対し、凹面鏡（図７）は、反射光ビーム１２、特に反射ビーム１２によって作られ、センサ１３によって検出されるスポットを狭くする。かくして、この光デバイスは、センサにより受け取られる出力を制御するという利点を奏する。
【００２０】
鏡の変形具合は、特に第１の源７及び第２の源８の出力に合わせて修正変更される。さらに言えば、第１の源７が２つの源７，８のうちで強度の低い方のものであれば、凹面鏡１８（図７）を用いることにより、反射ビーム１２を狭めてセンサ１３上に一層強力に合焦させることができる。これとは逆に、第１の源７が２つの源のうち強度の高い方のものであれば、凸面鏡１８（図６）を用いて反射ビーム１２を広げることにより反射ビームの出力が減衰する。
【００２１】
代替実施形態によれば、光デバイス６は、２つの光学的源７，８に共通な単一のコリメーティングレンズ１９（図８及び図９）を有する。コリメーティングレンズ１９は、第１の入射ビーム１０の光路と第２のビーム１１の光路の交点のところに配置されている。このコリメーティングレンズは、２つのビームの発散度を同時に減少させることができるだけでなく、空間ゾーン１４の通過後、センサ１３上への光出力の合焦度を増大させることができる。
【００２２】
図９では、コリメーティングレンズ１９は、２つのビームの発散度を同時に減少させることができ、２つの光学的源７，８に対するコリメーティングレンズ１９の位置決め上の困難さを克服する完全球面レンズである。光デバイスは、分析対象の物体を暴露させる空間ゾーン１４とセンサ１３との間に配置されたレンズ２０（図１０）を更に有するのがよい。レンズ２０は、反射ビーム１２と第２のビーム１１をセンサ１３上に合焦させることができる。
【００２３】
例えば、光デバイスを利用して赤外線エミッタ、例えば発光ダイオード又は白熱灯フィラメントで汚染ガスを検出することができる。かくして、ビームのうち一方は、汚染ガスにより吸収されるよう設計され、他方は、基準ビームとして働き、即ち、汚染ガスを全く吸収せず、第１のビームと同一の光学的妨害を受ける。光デバイスから発する２つのビームは、汚染ガスの入ったゾーンを通過し又は直接周囲空気に進み、その後単一センサに到達する。
【００２４】
本発明は、上述の実施形態には限定されない。かくして、センサに代えて光ファイバを用いることができる。更に、第２のビーム１１と反射ビーム１２を任意形式の公知手段により、場合によっては空間ゾーン１４の後に逸らしてセンサ上に合焦させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】先行技術の一光デバイスを示す略図である。
【図２】先行技術の別の光デバイスを示す略図である。
【図３】本発明の光デバイスの第１の実施形態の略図である。
【図４】本発明の光デバイスの反射手段の第１の実施形態を示す図である。
【図５】本発明の光デバイスの反射手段の第２の実施形態を示す図である。
【図６】本発明のデバイスの第２の実施形態を示す図である。
【図７】本発明のデバイスの第３の実施形態を示す図である。
【図８】共通のコリメーティングレンズを備えた本発明の光デバイスの略図である。
【図９】共通のコリメーティングレンズを備えた本発明の光デバイスの略図である。
【図１０】センサの前に配置されたレンズを有する本発明のデバイスの特定の実施形態の略図である。
【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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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年11月8日(2004.11.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射手段が反射光ビーム（１２）を形成するよう第１の光学的源（７）によって放出された入射ビーム（１０）の光路上に配置され、第２の光学的源（８）がこれとは異なる波長の第２の光ビーム（１１）を生じさせ、反射ビーム（１２）及び第２の光ビーム（１１）が分析されるべき物体を暴露させる空間ゾーン（１４）を通って共通のセンサ（１３）に到達するようになっている光デバイスにおいて、反射手段は、第２のビーム（１１）の光路に近接し且つその外部に配置され、光デバイス（６）は、第１及び第２の源（７，８）に共通であって、第１の入射ビーム（１０）と第２のビーム（１１）の交点のところに配置されたコリメーティングレンズ（１９）を有していることを特徴とする光デバイス。
【請求項２】
光デバイス（６）は、反射手段を変形させる手段を有していることを特徴とする請求項１記載の光デバイス。
【請求項３】
光デバイス（６）は、反射手段を配向させる手段を有していることを特徴とする請求項１又は２記載の光デバイス。
【請求項４】
反射手段は、鏡（１５）によって構成されていることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか一に記載の光デバイス。
【請求項５】
光線の一部を吸収する素子（１７）が、鏡（１５）の反射面上に配置されていることを特徴とする請求項４記載の光デバイス。
【請求項６】
反射手段は、半反射板（１６）によって構成されていることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか一に記載の光デバイス。
【請求項７】
半反射板（１６）は、光線の一部を吸収する素子（１７）上に配置されていることを特徴とする請求項６記載の光デバイス。
【請求項８】
コリメーティングレンズ（１９）は、球面レンズであることを特徴とする請求項１〜７のうちいずれか一に記載の光デバイス。
【請求項９】
レンズ（２０）が、分析されるべき物体を暴露させる空間ゾーン（１４）とセンサ（１３）との間に配置されていることを特徴とする請求項１〜８のうちいずれか一に記載の光デバイス。
【国際調査報告】
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