用于偏振光的发射及其检测的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于偏振光的发射及其检测的装置，该装置包括被配置为产生沿光发射轴线(54)定向的出射光束的光发射器(16)、被配置为检测沿光检测轴线(53)定向的入射光束的光接收器(15)、和位于光发射轴线(54)和光检测轴线(53)中并被配置为使出射光束和入射光束偏振的偏振单元(17)。为了使得能够紧凑地组装该装置，特别是通过减少其组成部件的数量，并通过提高该装置的良好的检测可靠性来实现，本发明专利技术提出以下方案：光发射轴线(54)与光检测轴线(53)相对于彼此成角度，使得它们包括交点(55)，并且偏振单元(17)包括偏振器(35)，偏振器被配置为以使入射光束朝向所述光检测轴线(53)偏转和使出射光束偏转离开所述光发射轴线(54)中的至少一种方式来偏转光，偏转所述的光由偏振器(35)产生的偏振状态来限定。

Device for transmitting and detecting polarized light

The invention relates to a device for polarized light emission and detection, including the device is configured to generate light emission along the axis (54) of the light beam directional transmitter (16) and is configured to detect light detection along the axis (53) of the incident beam directional optical receiver (15), and in light emitting axis (54) and optical axis detection (53) configured for polarization unit output beam and the incident beam polarization and (17). In order to enable compact assembly of the device, especially by reducing the number of its components, and good detection by improving the reliability of the device is realized, the invention proposes the following scheme: light emitting axis (54) and the light detecting axis (53) angled relative to each other, which includes the intersection (55). And the polarization unit (17) includes a polarizer, polarizer (35) configured to make the incident light toward the optical axis detection (53) deflection and the output beam deflection from the light emitting axis (54) at least one of the optical deflection, the deflection of light by a polarizer (35) the polarization state of the limit.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于偏振光的发射及其检测的装置。该装置包括光发射器和光接收器，光发射器被配置为产生沿光发射轴线定向的出射光束，光接收器被配置为检测沿光检测轴线定向的入射光束。该装置还包括位于光发射轴线和光检测轴线中的偏振单元，该偏振单元被配置为使出射光束和入射光束偏振。
技术介绍
从公布No.EP2508920A1中已知了这种装置。如在该公布中进一步描述的那样，该装置的光发射器将光发射到后向反射器，后向反射器将光反射回光接收器。大体上没有来自任何漫射物质(例如白纸)或来自任何反射物质(除后向反射器之外)的光应由该装置检测。为了在很大程度上减少这种漫射和反射光的检测，该装置的偏振单元配备有两个偏振器，其中，发射的光由一个偏振器来偏振，而待检测的光由另一个偏振器来偏振。两个偏振器对贯穿的光产生不同的偏振。后向反射器导致到达光的消偏振并将其沿相同方向发射回来。该装置的一种应用是检测横跨后向反射器与光接收器之间的光路的物体，特别是这样的物体，其包括在可见光谱中是透明或半透明的部分。该检测基于该装置依赖于光接收器检测到的或未检测到的光而产生的输出信号，该输出信号指示在监控区域内是否存在物体。但是，先前公开的装置具有多个缺点。一方面，偏振单元包括分别负责出射光束的偏振和入射光束的不同偏振的两个不同的偏振器。这些部件的双重供应表示相当大的成本因素，当部件必须匹配到期望的紫外线波长范围时更是如此。其还导致该装置的相当复杂的组成和制造。布置在该装置的不同位置处的两个偏振器的设置也可不利地影响检测可靠性。
技术实现思路
本专利技术的目的是补救上述缺点中的至少一个，并提出一种用于偏振光的发射和检测的装置，其需要更少的部件数量和/或使得其组成部件能够更紧凑地组装。另一个目的是提供具有更高检测可靠性和/或检测灵敏度的这种装置。这些目的中的至少一个通过包括权利要求1的特征的装置来实现。本专利技术的有益实施例由从属权利要求限定。因此，在根据本专利技术的装置中，光发射轴线和光检测轴线相对于彼此成角度，使得它们包括交点。此外，偏振单元包括偏振器，偏振器被配置为使来自出射光束的光偏转离开光发射轴线和/或入射光束朝向光检测轴线偏转，其中，偏转光由偏振器产生的偏振状态限定。这样，可通过偏振器本身有利地实现光束的重定向，以便区分出射光和入射光，用于可靠检测，同时以便构成在该装置中发生光发射和光检测过程的不同位置。可利用这一点来减小该装置组成的复杂程度和/或减少所需的组件。优选地，偏振器被配置为在朝向光接收器和/或远离光发射器的方向上透射光。透射光优选地包括由偏振器产生的偏振状态限定的光，在透射光中由偏振器产生的偏振状态优选地不同于在偏转光中由偏振器产生的偏振状态。因此，偏振器可以有利地应用，以便在出射光和入射光两者上产生偏振状态，从而有助于进一步减少所需组件和/或便于装置的构建。优选地，在偏转光和透射光中产生的偏振状态彼此正交。因此，可以借助可用于提高检测可靠性的正交偏振状态，来提供用于出射光和入射光之间的明确差别的判据。优选地，偏振器被配置为在偏转光和透射光中的至少一者中产生线性偏振状态、圆偏振状态和椭圆偏振状态中的至少一种。根据优选配置，在偏转光中产生的偏振状态对应于s偏振。在透射光中产生的不同偏振状态优选地对应于p偏振。该配置使本专利技术构思能相当简单和可靠地实现。优选地，光接收器被配置为检测紫外线(UV)波长范围内的光，紫外线波长范围优选地至少包括紫外线C(UVC)波长范围或紫外线B(UVB)和紫外线C(UVC)波长范围。特别地，优选地低于350nm、更优选地低于300nm、最优选地低于290nm的波长范围可由光接收器检测。光接收器优选地是光电二极管。优选地，光发射器被配置为发射这样的光，所述光处在紫外线(UV)波长范围内，更优选地在紫外线B(UVB)和紫外线C(UVC)波长范围内，最优选地在UVC波长范围内。特别地，优选地低于350nm、更优选地低于300nm、最优选地低于290nm的波长范围可由光发射器发射。优选地，光发射器的发射光谱大体上限制在该波长范围内。优选地，光发射器包括发光二极管(LED)和/或激光二极管。特别地，光发射器可以设置成使得该光发射器发射沿光发射轴线行进的发散光束。优选地，发散光束由至少一个透镜变窄为沿光发射轴线行进的大体上平行的光束。在该波长范围内操作的该装置的应用可特别地适用于检测这样的物体，所述物体包括在可见光谱中是透明的或半透明的部分。这些物体可以包括例如玻璃瓶、塑料瓶、药物小瓶、塑料包装、和透明箔。该装置可在其中有利地应用的、用于检测这些物体的优选布置和方法在EP2508921A1中公开，其通过引用并入本文。优选地，偏振器包括适于接收光束的光接收体。接收的光束的一部分优选地通过在偏转的光束中产生偏振状态而从光接收体偏转。优选地，接收的光束的另一部分通过在至少一部分透射光束中产生不同的偏振状态而透射通过光接收体。优选地，偏振器大体上由光接收体组成。优选地，偏振器包括利用布儒斯特角以便在偏转光中产生偏振状态的光接收体。这类偏振器可提供若干关键优点，包括降低成本、在相对大的波长范围(特别是包括UV波长范围)内具有高可靠性、减少额外需要的部件、和相对于其它部件不太复杂的集成。光接收体优选地由板形成。光接收体的材料优选地包括对UV光(更优选地对UVC光)透明的材料。特别地，可以想到塑料材料和/或玻璃，更优选地熔融石英玻璃。根据第一优选配置，偏振器的光接收体在由光发射器发射的光的整个波长范围内是大体上可透射的。根据第二优选配置，光接收体具有波长选择性，并且光接收体仅在由光发射器发射的光的部分波长范围内允许透射。优选地，光接收体的可透射波长范围包括UV波长范围(更优选地UVB和UVC波长范围，最优选地UVC波长范围)或由其组成。特别地，可以想到低于350nm、更优选地低于300nm、最优选地低于290nm的波长范围。优选地，偏振器的光接收体包括至少一层介电涂层，特别是介电材料的薄膜。介电涂层优选地施加在光接收体的至少一个表面上。更优选地，可使几层介电涂层置于彼此之上。介电涂层可有利地有助于实现透射光的大体上唯一的偏振，特别地使得透射光的尽可能大的一部分由与偏转光的偏振状态不同的偏振状态限定。这可有助于进一步提高检测可靠性。这种包括至少一个介电涂层的光接收体(特别是玻璃)可有利地特别应用于低于300nm的波长范围内的光，对于低于300nm的波长范围内的光来说，其它偏振器(例如塑料偏振器)效率较低。由变化的偏振状态限定的透射通过偏振器的光的份额可以由消光比来定量地确定。消光比可被确定为由不同偏振状态限定的透射通过偏振器的光的强度与透射通过该偏振器的其余光的强度之间的比率。特别地，偏振器的消光比可以被确定为p偏振光的强度Tp与s偏振光(其透射通过该偏振器)的强度Ts之间的比率，即，Tp/Ts。优选地，偏振器的消光比为至少20，更优选地至少100，最优选地至少200。优选地，垂直于偏振器的表面的线与光发射轴线和光检测轴线中的至少一个之间的角度与布儒斯特角的偏差不超过5°，更优选地不超过2°。以这种方式，可确保高检测灵敏度或至少足以用于特定应用的检测灵敏度。根据一种优选配置，偏振器被配置为在相对于光检测轴线和光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于偏振光的发射及其检测的装置，所述装置包括：光发射器(16)，所述光发射器被配置为产生沿着光发射轴线(54)定向的出射光束；光接收器(15)，所述光接收器被配置为检测沿着光检测轴线(53)定向的入射光束；和偏振单元(17)，所述偏振单元位于所述光发射轴线(54)和光检测轴线(53)中并被配置为使所述出射光束和所述入射光束偏振，其特征在于，所述光发射轴线(54)和所述光检测轴线(53)相对于彼此成角度，使得所述光发射轴线和所述光检测轴线包括交点(55)，并且所述偏振单元(17)包括偏振器(35)，所述偏振器被配置为以使出射光束偏转离开所述光发射轴线(54)和使入射光束朝向所述光检测轴线(53)偏转中的至少一种方式来偏转光，偏转的所述光由所述偏振器(35)产生的偏振状态来限定。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.15 EP 14189103.61.一种用于偏振光的发射及其检测的装置，所述装置包括：光发射器(16)，所述光发射器被配置为产生沿着光发射轴线(54)定向的出射光束；光接收器(15)，所述光接收器被配置为检测沿着光检测轴线(53)定向的入射光束；和偏振单元(17)，所述偏振单元位于所述光发射轴线(54)和光检测轴线(53)中并被配置为使所述出射光束和所述入射光束偏振，其特征在于，所述光发射轴线(54)和所述光检测轴线(53)相对于彼此成角度，使得所述光发射轴线和所述光检测轴线包括交点(55)，并且所述偏振单元(17)包括偏振器(35)，所述偏振器被配置为以使出射光束偏转离开所述光发射轴线(54)和使入射光束朝向所述光检测轴线(53)偏转中的至少一种方式来偏转光，偏转的所述光由所述偏振器(35)产生的偏振状态来限定。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述偏振器(35)被配置为在朝向所述光接收器(15)和远离所述光发射器(16)中的至少一个方向上透射光，透射的所述光包括由所述偏振器(35)产生的偏振状态限定的光，在透射的所述光中产生的偏振状态不同于在偏转的所述光中产生的偏振状态。3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，准直透镜(21)位于所述光发射器(16)与所述偏振器(35)之间。4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述准直透镜(21)被配置为产生变窄的光束(92、93、94、96)，更优选地产生大体上平行的光束。5.如权利要求1至4中的任意一项所述的装置，其特征在于，聚焦透镜(22)位于所述偏振器(35)与所述光接收器(15)之间。6.如权利要求1至5中的任意一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·雷姆，
申请(专利权)人：奥普托塞斯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH