DE2256425A1

DE2256425A1 - Faseroptische lichtleiteranordnung

Info

Publication number: DE2256425A1
Application number: DE2256425A
Authority: DE
Inventors: Michael Gettwart; Wolfram Henning
Original assignee: RANK PRECISION IND GmbH
Current assignee: RANK PRECISION IND GmbH
Priority date: 1972-11-17
Filing date: 1972-11-17
Publication date: 1974-05-22
Also published as: IT1004555B; FR2207287A1; FR2207287B3; US3932022A

Description

"Faseroptische lichtleiteranordnung" Zusatz zu Patent...ο(Patentanmeldung P 22 05 996.7)

Die Erfindung richtet sich auf eine faseroptische Lichtleiteranordnung, insbesondere Reflexionsschranke, zur Erzielung eines gemeinsamen Gesichtsfeldes nit wenigstens zwei einends zusammengeführten faseroptischen Lichtleitern, an .deren in der gleichen Ebene liegenden Endflächen sich eine der Durchmischung der Strahlengänge der einzelnen Lichtleiter dienende Integrationskammer anschließt.

Dieser allgemeine Gedanke des Hauptpatents dient dem Zweck, eine Lichtleiter anordnung zu schaffen-, bei der eine Durchmischung der Strahlengange der einzelnen Lichtleiter auch

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bei einem Arbeitsabstand "null", d.h. bei direkt auf der Abtastfläche liegendem Tastkopf, stattfindet. Die Abtastung von Informationsträgern unter Berührung wirft nun ihrerseits Probleme eigener Art auf, denn die Spitze des Tastkopfes unterliegt einer beachtlichen Abnutzung, die die Standdauer des Tastkopfes unzulässig weit einengt. Dagegen ist die Technik der die Abtastergebnisse auswertenden Computer bereits so weit fortgeschritten, daß Standzeiten in der Größenordnung von mehreren Millionen Abtastungen gefordert werden.

Eine weitere Schwierigkeit besteht aber auch darin, daß die unterschiedlichen Werkstoffe der dem Abrieb unterliegenden Teile des Tastkopfes verschieden stark verschleißen. Ist beispielsweise der den Lichtleiter aus monofiler Glasfaser umgebende Mantel aus Metall, vornehmlich Stahl, so bildet sich unter der Wirkung des ungleichen Verschleißes dieser verschiedenen Werkstoffe ein Krater um die Glasfaser. Dort sammelt sich Staub an, der vornehmlich vom Abrieb der Informationsträger stammt, und führt zu Fehlsignalen. Selbst bei gleichmäßigem Verschleiß der die Abtastspitze bildenden Werkstoffe unterliegt das zwischen der Glasfaser und dem umgebenden Mantel angeordnete Bindemittel, ein Klebstoff o.dgl., einem verstärkten Abrieb. Ist die Spitze der Glasfaser aber durch diese Erscheinung einmal freigelegt, so können außerdem leicht Beschädigungen des Lichtleiters auftreten.

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Eine besondere Bedeutung erhält dieses Problem dann, wenn das Abtasten von Hand erfolgt und dabei der Tastkopf in einer, vielfach noch wechselnden, Schräglage gehalten wird. Aus all diesen Gründen erweist sich der Tastkopf als weitaus schwächstes Glied einer Vorrichtung zur Übernahme und Speicherung bzw. Auswertung von Informationen eines Informationsträgers .

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht, ausgehend von diesem Sachverhalt, darin, daß eine faseroptische Lichtleiteranordnung so weiter ausgestaltet wird, daß eine Abtastung auch unter Berührung des Informationsträgers und unter Führung des Tastkopfes von Hand, zu befriedigenden Ergebnissen hinsichtlch der Qualität der Abtastung und der Standdauer des Tastkopfes führt. Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, den Lichtleiter, den diesen umgebenden optischen Isolator und den Mantel der Integrations— kammer bindemittelfrei und stoffschlüssig miteinander zu verbinden.

Der Fortfall eines Bindemittels zwischen Lichtleiter und Mantel der Integrationskammer beseitigt die bei gebräuchlichen Tastköpfen auftretende ungleiche Verschleißerscheinung um das Abtastende des Lichtleiters. Darüberhinaus lassen sich aber auch die einzelnen Teile der Integrationskammer bei stoffschlüssiger Verbindung besonders innig zusammenfügen. Dieses Ziel wird in weiterer Ausgestaltung der

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Erfindung vornehmlich dadurch erreicht, daß der Lichtleiter, der optische Isolator und der Mantel der Integrationskammer durch eine Schmelz- oder Sinterverbindung miteinander verbrunden sind. Die verschiedenenTeile gehen dabei eine oberflächliche Bindung ein, die ein als Fremdkörper wirkendes zusätzliches Bindemittel entbehrlich macht. Die erfindungsgemäße Maßnahme gestattet es auch, bei Anwendung eines entsprechenden Verfahrens, mit der Schmelz- bzw. Sinterverbindung der Teile der Integrationskammer zugleich die spitze Form des Abtastkopfes auszubilden.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung bestehen der Lichtleiter, sein gegebenenfalls vorhandener optischer Isolator und der Mantel der Integrationskammer aus Werkstoffen von annähernd gleicher Abriebfestigkeit. Selbst bei sehr langem Gebrauch bleibt dann stete eine einwandfreie Abtastfläche am Ende des Lichtleiters vorhanden, und diese wird auch nicht durch sich ablagernden Staub beeinträchtigt, da die Abtastspitze eine geschlossene Oberfläche behält.

Von Vorteil ist es außerdem, wenn der lichtleiter, der optische Isolator und der Mantel der Integrationskammer aus Werkstoffen von annähernd gleichen Verarbeitungseigenschaften bestehen. Hierunter sind vornehmlich die Erweichungs-

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bzw. Schmelztemperatur, die Wärmedehnung u.dgl„ zu verstehen, die maßgeblich dafür sind, daß zwischen Mantel und Lichtleiter weder bei der Herstellung der Integrationskammer, noch im. Gebrauch unerwünschte Kräfte, Spannungen ο_odgl. auftreten, die einen vorzeitigen und vornehmlich ungleichmäßigen Verschleiß zur Folge haben können.

Die Erfindung sieht beispielsweise vor, den Lichtleiter aus Glas, Kunststoff, wie Polystyrol, Quarz, Saphir o.dgl. und den Mantel aus Glas, vorzugsweise Schwarzglas, Kunststoff, wie Acrylglas, Glasemaille, Quarz o.dgl. auszubilden. Für die Kombination Lichtleiter, einschließlich optischer Isolator einerseits und Mantel andererseits kommen dann beispielsweise in Betracht Polystyrol-Acrylglas, Saphir-Glasemaille, Glas-Quarz, Quarz-Glas, Glas-Glas.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einiger bevorzugter Ausführungsbeispiele der Frfindung sowie an Hand der Zeichnung. Hierbei zeigen:

Figur 1 die schematische Darstellung einer faseroptischen Lichtleiteranordnung;

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Figur 2 die stark vergrößerte Abtastspitze der Integrationskammer;

Figur 3 ein Detail aus Figur 2 in nochmaliger Vergrößerung;

Figur 4 eine vereinfachte Darstellung eines Herstellun^sprinzips und

Figur 5 eine weitere Möglichkeit zur Ausbildung der Abtastspitze.

Die faseroptische Lichtleiteranordnung ist Teil des Abtastkopf es 1 einer Vorrichtung zum Abtasten von Informationsträgern, die eine mehr oder weniger große Anzahl von Informationen tragen. Diese werden über die im Schaft 2 untergebrachte Schaltung einem Computer zugeführt, der die Speicherung und den Abruf der aufgenommenen Daten bewirkt. Beim Abtasten gleitet die Spitze 3 des Abtastkopfes 1 über den Informationsträger 4, beispielsweise ein der Auszeichnung einer Ware dienedes Etikett. Durch eine sehr feine Auflösung, die beispielsweise 150 u betragen kann, lassen sich außerordentlich viel Informationen auf kleinstem Raum unterbringen und übertragen.

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Die Spitze 3 des Abtastkopfes 1 enthält eine Integrationskammer, in der die Enden mindestens zweier Lichtleiter zusammengeführt sind, von' denen einer zu einer lichtquelle führt, während der andere an die "Abnahmeschaltung, beispielsweise eines Fotodetektors angeschlossen ist. Die Integrationskammer 5 weist einen lichtleiter 6, vorzugsweise von kreisförmigem Querschnitt,auf, der von dem optischen Isolator 7, beispielsweise ebenfalls aus Glas, umgeben ist. An der Grenzfläche zwischen lichtleiter 6 und Isolator 7 erfolgt eine Totalreflektion der vom lichtleiter 6 aufgenommenen Strahlen. Der lichtleiter 6 ist in einen Mantel 8 eingebettet, der beispielsweise aus Schwarzglas besteht, das in hohem Maße lichtundurchlässig ist und der Abschirmung dient. Diese drei Teile verjüngen sich zur Abtastspitze 9 im gleichen Verhältnis in der Weise, daß sie bis zur Abtastspitze 9 hin voll erhalten bleiben.

lichtleiter 6, optischer Isolator 7 und Mäntel 8 sind an ihren Berührungsflächen zusammengesintert bzw. zusammengeschmolzen. Dies kann etwa in der Weise erfolgen, daß der von seinem optischen Isolator 7 eingefaßte lichtleiter 6 in die Bohrung 10 eines Rohres 11 eingebettet und dieses im Bereich 12 auf die entsprechende Erweichungstemperatur der

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Werkstoffe erwärmt wird.Dabei löst sich an der nach unten gerichteten Spitze dieses Werkstücks eine gewisse Materialmenge in Tropfenform ab, die die Teile des Werkstücks etwa in der durch die gestrichelte Linie 13 angedeuteten Form spitz auszieht. Zugleich verschmelzen die verschiedenen Teile an ihren Berührungsflächen derart, daß sich eine stoffschlüssige Verbindung ergibt. Gegebenenfalls kann die Abtastspitze 9 noch eine mechanische Bearbeitung erfahren, so daß sie den gewünschten Kreisbogen (siehe Figur 3) erhält.

Eine andere Alternative besteht darin, das eine Ende 14 des die zusammengesinterten oder zusammengeschmolzenen Einzelteile aufweisenden Werkstücks 15 abzuschleifen, wie dies bei 16 angedeutet ist.

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Claims

Patentansprüche t

^; 1 .J Faseroptische Lichtleiteranordnung zur Erzielung eines gemeinsamen Gesichtsfeldes mit wenigstens zwei einends zusammengeführten faseroptischen Lichtleitern, an deren in der gleichen Ebene liegenden Endflächen sich eine der Durchnfechung der Strahlengänge der einzelnen Lichtleiter dienende Integrationskammer anschließt, nach Patent.... (Patentanmeldung P 22 05 996.7), dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleiter (6), der diesen umgebende optische Isolator (7) und der Mantel (8) der Integrationskammer (5) bindemittelfrei, stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
2. Lichtleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleiter (6), der optische Isolator (7) und der Mantel (8) der Integrationskammer (5) durch eine Schmelz- oder Sinterverbindung miteiander verbunden sind.
3. Lichtleiteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleiter (6), der optische Isolator (7) und der Mantel (8) der Integrationskammer (5) aus Werkstoffen von annähernd gleicher Abriebfestigkeit bestehen.

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4. Lichtleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3τ dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleiter (6), der optische Isolator (7) und der Mantel (8) der Intergrationskammer (5) aus Werkstoffen von annähernd gleichen Verarbeitungseigenschaften bestehen.
5. Lichtleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleiter (6) aus Glas, Kunststoff, wie Polystyrol, Quais, Saphir o.dgl. und der Mantel (8) aus Glas, Torzugsweise Schwarzglas, Kunststoff, wie Acrylglas, Glasemaille, Quarz o.dgl. bestehen.

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