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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf ein optisches Sende- und Empfangsmodul zum Koppeln einer
lichtemittierenden Einrichtung und einer lichtempfangenden Einrichtung
mittels eines Lichtwellenleiters, durch den eine angeordnet Mehrzahl von
Sendelichtstrahlen und Empfangslichtstrahlen mit unterschiedlichen
Wellenlängen übertragen
werden.
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5 zeigt
eine Schnittdarstellung eines herkömmlichen optischen Sende- und Empfangsmoduls.
Wie in der Zeichnung dargestellt ist, kann das Gehäuse dieses
optischen Sende- und Empfangsmoduls grob in vier Blöcke unterteilt
werden, nämlich einen
zentralen Block 1, einen Laserdioden-(LD-)Block 1,
einen Fotodioden-(PD-)Block 3 und einen Lichtwellenleiter-Block 4.
Im Inneren des zentralen Blocks 1 ist ein optisches Demultiplexer-Filter 5 angebracht.
Eine Laserdiode (LD) 6, die als lichtemittierende Einrichtung
dient, und ein Linsenhalter 8 zum Halten einer Linse 7 sind
in dem Laserdioden-Block 2 untergebracht. Eine Fotodiode
(PD) 9, die als lichtempfangende Einrichtung dient, und
ein Linsenhalter 14 zum Halten einer Linse 10 sind
in dem Fotodioden-Block 3 angebracht.
Eine optische Faser bzw. ein Lichtwellenleiter 12 und ein
Linsenhalter 14 zum Halten einer Linse 13 sind
in dem Lichtwellenleiter-Block 4 angebracht.
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Ein von der Laserdiode 6 emittierter
Sendelichtstrahl mit einer Wellenlänge λ1 wird durch die Linse 7 in
dem Laserdioden-Block 2 parallel gemacht, durchläuft das
optische Demultiplexer-Filter 5 in dem zentralen Block 1,
wird von der Linse 13 in dem Lichtwellenleiter-Block 4 gesammelt,
tritt in eine Endfläche
des Lichtwellenleiters 12 ein und wird durch den Lichtwellenleiter 12 übertragen.
Andererseits wird ein durch den Lichtwellenleiter 12 übertragener
Empfangslichtstrahl mit einer Wellenlänge λ2 an der Endfläche des
Lichtwellenleiters 12 diffundiert, durch die Linse 13 in
dem Lichtwellenleiter-Block 4 parallel gemacht, von dem
optischen Demultiplexer-Filter 5 reflektiert, von der Linse 10 in
dem Fotodioden-Block 3 gesammelt und von der Fotodiode 9 empfangen.
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Bei dem vorstehend beschriebenen
herkömmlichen
Sende- und Empfangsmodul hat das optische Demultiplexer-Filter 5 Idealerweise
eine optische Demultipex-Eigenschaft, bei der nur ein von der Laserdiode 6 emittierter
Sendelichtstrahl mit der Wellenlänge λ1 durchgelassen
wird. Da ein Teil des Sendelichtstrahls mit der Wellenlänge λ1 tatsächlich reflektiert
wird, wird der reflektierte Lichtstrahl an den Innenwänden des
zentralen Blocks 1 unregelmäßig reflektiert und er passiert
das optische Demultiplexer-Filter 5 und erreicht in unerwünschter
Weise die lichtempfangende Fläche
der Fotodiode 9. Wenn der Sendelichtstrahl auf diese Weise
von der Fotodiode 9 detektiert wird, verschlechtert sich
der Rauschabstand eines Empfangssignals.
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Die EP-A-0 715 195 und die EP-A-0
238 977 offenbaren optische Sendeund Empfangsmodule, bei denen eine
Absorptionsenergie als eine Lichtrücklauf verhindernde Einrichtung
verwendet wird.
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Ein Ziel der vorliegenden Erfindung
besteht daher in der Schaffung eines optischen Sende- und Empfangsmoduls,
das einen von einer lichtemittierenden Einrichtung emittierten und
von einem optischen Demultiplexer-Filter reflektierten Sendelichtstrahl
daran hindert, nach dem Durchtritt durch das optische Demultiplexer-Filter
in unerwünschter
Weise auf die lichtempfangende Fläche einer lichtempfangenden
Einrichtung aufzutreffen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
wird ein optisches Sende- und Empfangsmodul geschaffen, das mit
einer Lichtrücklauf
verhindernden Einrichtung versehen ist, um Licht am Rücklaufen
zu einer lichtempfangenden Einrichtung zu hindern, wobei in einem
einzigen Gehäuseblock
eine lichtemittierende Einrichtung zum Emittieren eines Sendelichtstrahls, eine
erste Linse zum Kollimieren des von der lichtemittierenden Einrichtung
emittierten Sendelichtstrahls, ein optisches Demultiplexer-Filter
zum Durchlassen des von der ersten Linse kollimierten Lichtstrahls
sowie eine zweite Linse zum Sammeln des durch das optische Demultiplexer-Filter
hindurchtretenden Lichts an einer Endfläche eines Lichtwellenleiters
in koaxialer Weise angeordnet sind; eine dritte Linse zum Sammeln
eines von der Endfläche
des Lichtwellenleiters emittierten Emp fangslichtstrahls, der von
der zweiten Linse kollimiert und von dem optischen Demultiplexer-Filter
reflektiert worden ist, sowie eine lichtempfangende Einrichtung
zum Empfangen des von der dritten Linse gesammelten Lichts angeordnet
sind; eine Abdeckung zum Abdecken des vorderen Raums einer Befestigungsfläche zum
Anbringen des optischen Demultiplexer-Filters an dem Gehäuseblock
platziert ist; und die Abdeckung mit einer Lichtrücklauf verhindernden
Einrichtung versehen ist, um zu verhindern, dass der von dem optischen
Demultiplexer-Filter reflektierte Sendelichtstrahl die lichtempfangende
Einrichtung nach dem Durchtritt durch das optische Demultiplexer-Filter
erreicht, dadurch gekennzeichnet, dass ein durch Schneiden und Umfalten
eines Teils der Abdeckung gebildetes Zungenstück als Lichtrücklauf verhindernde
Einrichtung dient.
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Wenn das optisches Sende- und Empfangsmodul
in der vorstehend beschriebenen Weise ausgebildet ist, tritt bei
dem von der lichtemittierenden Einrichtung emittierten Sendelichtstrahl
mit der Wellenlänge λ1 aufgrund
der Tatsache, dass das von dem optischen Demultiplexer-Filter reflektierte
Licht in einer Richtung weiterläuft,
die durch die Rücklauf verhindernde
Einrichtung der Abdeckung verändert ist,
kaum die Situation auf, dass der Sendelichtstrahl mit der Wellenlänge λ1 in unerwünschter
Weise auf die lichtempfangende Fläche der lichtempfangenden Einrichtung
auftrifft; so dass der Rauschabstand eines Empfangssignals gesteigert
wird.
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Das Zungenstück, das durch Schneiden und Umfalten
eines Teils der Abdeckung gebildet ist, lässt sich in einfacher Weise
durch Pressenbearbeitung einer Metallplatte herstellen. Außerdem ist
zu erwarten, dass ein Lichtrücklauf
verhindernder Effekt durch Einstellen des Winkels, in dem das Zungenstück gefaltet
wird, in positiver Weise erzielt wird.
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Als Lichtrücklauf verhindernde Einrichtung kann
ein nicht reflektierendes, absorbierendes Material verwendet werden.
Zum Beispiel ist ein nicht reflektierendes, absorbierendes Material
an der Innenseite der Abdeckung angebracht, und das Material absorbiert
einen von dem optischen Demultiplexer-Filter reflektierten Sendelichtstrahl
mit der Wellenlänge λ1. Alternativ
hierzu kann eine unebene Oberfläche
verwendet werden. Eine unebene Oberfläche ist im Inneren der Abdeckung
gebildet, und ein von dem optischen Demultiplexer-Filer reflektierter Sendelichtstrahl
mit der Wellenlänge λ1 wird von
der unebenen Oberfläche
unregelmäßig reflektiert,
so dass das reflektierte Licht nicht zu dem optischen Demultiplexer-Filter
zurückläuft.
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Bei dem optischen Sende- und Empfangsmodul
kann eine Banderole zum Befestigen der Abdeckung derart um den Gehäuseblock
gewickelt sein, dass eine durch das Zungenstück in der Abdeckung gebildete Öffnung dicht
verschlossen ist.
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Wenn die Banderole zum Befestigen
der Abdeckung derart um den Gehäuseblock
gewickelt ist, dass die um das Zungenstück herum gebildete Öffnung dicht
verschlossen ist, dient die Banderole auch als Einrichtung zum Befestigen
der Abdeckung, und eine staubdichte Wirkung der Abdeckung wird verbessert.
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Das von dem optischen Demultiplexer-Filter reflektierte
Empfangslicht kann von der lichtempfangenden Einrichtung empfangen
werden, indem es mit der dritten Linse gesammelt wird. Wenn das
von dem optischen Demultiplexer-Filter
reflektierte Empfangslicht durch ein reflektierendes Element zu
der dritten Linse geführt
wird, um die lichtemittierende Einrichtung und die lichtreflektierende
Einrichtung auf derselben Ebene in dem Gehäuseblock zu platzieren, lässt sich
das optische Sende- und Empfangsmodul in einfacher Weise an einer
gedruckten Schaltungsplatte montieren.
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Der Gehäuseblock kann durch Schneiden
eines Metallmaterials gebildet sein. Er kann mittels einer Metallform,
beispielsweise als Druckgussteil, gebildet sein. Im Folgenden werden
Ausführungsformen
der Erfindung lediglich als Beispiel unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen
beschreiben; darin zeigen:
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1 eine
Schnittdarstellung eines optischen Sende-und Empfangsmoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
Schnittdarstellung eines Gehäuseblocks
des optischen Sendeund Empfangsmoduls;
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3 eine
auseinandergezogene Perspektivansicht des optischen Sendeund Empfangsmoduls;
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4 eine
Perspektivansicht des optischen Sende- und Empfangsmoduls;
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5 eine
Schnittdarstellung eines herkömmlichen
optischen Sende- und Empfangsmoduls.
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Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. 1 zeigt eine Schnittdarstellung
eines optischen Sende- und Empfangsmoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. 2 zeigt
eine Schnittdarstellung eines Gehäuseblocks, der für das optische
Sende- und Empfangsmodul vorgesehen ist. 3 zeigt eine auseinandergezogene Perspektivansicht
des optischen Sendeund Empfangsmoduls, und 4 zeigt eine Perspektivansicht des optischen
Sende- und Empfangsmoduls. Die gleichen Bezugszeichen, wie sie in 5 verwendet wurden, sind
auch den den Komponenten in 5 entsprechenden
Komponenten zugeordnet.
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Wie in den 1 bis 3 gezeigt
ist, weist das optische Sende- und Empfangsmodul gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
einen einzigen Gehäuseblock 20 auf.
An diesem Gehäuseblock 20 sind
eine Laserdiode 6, ein Linsenhalter 8 zum Halten
einer Linse 7, ein optisches Demultiplexer-Filter 5,
ein Linsenhalter 14 zum Halten einer Linse 13 in
einem Übertragungsweg
sowie ein Lichtwellenleiter 12, wie diese alle auch für das herkömmliche
Modul beschrieben worden sind, in koaxialer Weise angebracht. Parallel
zu dieser optischen Achse sind ein Reflexionsspiegel 15 zum
Empfangen eines Lichtstrahls, ein Linsenhalter 11 zum Halten
einer Linse 10 sowie eine Fotodiode 9 koaxial
an dem Gehäuseblock 20 angebracht.
Anstelle des Reflexionsspiegels 15 kann auch ein optisches
Demultiplexer-Filter verwendet werden, das einen Lichtstrahl mit
einer Wellenlänge λ2 reflektieren
kann.
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Wie in 2 im
Detail gezeigt ist, sind in dem Gehäuseblock 20 eine Öffnung 21 zum
Platzieren des Linsenhalters 8, eine Öffnung 22 zum Platzieren
eines Körpers
der Laserdiode 6, eine Befestigungsöffnung 23 zum Platzieren
eines Flansches der Laserdiode 6 sowie eine Öffnung 24 für den Lichtweg in
kontinuierlicher Weise ausgebildet. Die innere Bodenfläche 23a der
Befestigungsöffnung 23 dient
als Befestigungs-Referenzfläche
der Laserdiode 6. Die Laserdiode 6 ist mit dem
Gehäuseblock 20 derart verschweißt, dass
ihr Flansch an der inneren Bodenfläche 23a der Befestigungsöffnung 23 anstößt. Der gesamte
Flansch der Laserdiode 6 passt in das Innere der Befestigungsöffnung 23,
und nur ein Zuleitungsabschnitt liegt an einer Seitenfläche 31 des
Gehäuseblocks 20 frei.
Der Gehäuseblock 20 ist
ferner mit einer Befestigungsfläche 25 versehen,
und zwar zum Montieren des optischen Demultiplexer-Filters 5 koaxial
zu den Öffnungen 21, 22 und 24,
die auf der lichtemittierenden Seite in einem Winkel von 45 Grad zu
der optischen Achse angeordnet sind, zu einer Öffnung 26 zum Platzieren
des Linsenhalters 14 sowie zu einer Öffnung 27 für einen
Lichtweg. Der Lichtwellenleiter 12 ist an einer Seitenfläche 28 des
Gehäuseblocks 20 angebracht.
Parallel zu den auf der lichtemittierenden Seite angeordneten Öffnungen 21, 22 und 24 ist
der Gehäuseblock 20 mit
einer Öffnung 29 zum
Platzieren eines Linsenhalters 11, einer Öffnung 30 zum
Platzieren eines Körpers
der Fotodiode 9 sowie mit einer Befestigungsfläche 32 zum
Montieren des Reflexionsspiegels 15 in einem Winkel von 45
Grad zu der optischen Achse versehen. Die Seitenfläche 31 des
Gehäuseblocks 20 dient
als Befestigungs-Referenzfläche
der Fotodiode 9. Die Fotodiode 9 ist mit dem Gehäuseblock 20 derart
verschweißt,
dass ihr Flansch an der Seitenfläche 31 anliegt.
Dies bedeutet, dass die Fotodiode 9 derart an dem Gehäuseblock 20 angebracht
ist, dass der Flansch und ein Zuleitungsabschnitt der Fotodiode 9 an
der Seitenfläche 31 freiliegen.
Die Laserdiode 6 ist an dem Gehäuseblock 20 an einer
näher bei
dem Zentrum gelegenen Stelle als die Fotodiode 9 angebracht,
wobei dies durch die Dicke des Flansches der Fotodiode 9 bedingt
ist.
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Die vorderen Räume der Befestigungsfläche 25 für die Montage
des optischen Demultiplexer-Filters 5 und der Befestigungsfläche 32 für die Montage des
Reflexionsspiegels 15 sind zu einem großen Teil offen. Diesen offenen
Räumen entsprechende
Kerben 25a und 32a sind in dem Gehäuseblock 20 ausgebildet.
Diese Kerben 25a und 32a sind durch ein Paar Abdeckungen 40 bedeckt,
die auf den Gehäuseblock 20 gesetzt
sind. Eine Abdeckung 40 für die Kerbe 25a ist
mit einem Zungenstück 41 versehen, das
als Lichtrücklauf
verhindernde Einrichtung dient. Die Abdeckungen 40 werden
durch Pressenbearbeitung eines Metall-Flachstücks gebildet. Ein Teil einer Abdeckung 40 ist
U-förmig
geschnitten, und zwar mit zwei rechten Winkeln am Boden, und der
Verbindungsbereich ist in einem bestimmten Winkel in Richtung nach
innen gefaltet, um das Zungenstück 41 zu bilden.
Der Gehäuseblock 20 ist
ferner mit einer Schrauböffnung 33 und
einer Eingriffsnut 34 versehen. Die Schrauböffnung 33 dient
für eine
Schraube (nicht gezeigt) zum Befestigen des optischen Sende- und
Empfangsmoduls an einem Chassis oder einer gedruckten Schaltungsplatte
eines elektrischen Geräts.
Die Eingriffsnut 34 wird dazu verwendet, eine Rotationsbewegung
des optischen Sende- und Empfangsmoduls zu verhindern, wenn das
Modul mittels einer Schraube befestigt wird.
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Der Gehäuseblock 20 mit einer
derartigen Formgebung wird durch Schneidbearbeitung eines Metallelements,
beispielsweise eines Elements aus rostfreiem Stahl, gebildet. Da
die vorderen Räume der
Befestigungsfläche 25 für die Montage
des optischen Demultiplexer-Filters 5 und der Befestigungsfläche 32 für die Montage
des Reflexionsspiegels 15 aufgrund der Kerben 25a und 32a zu
einem großen Teil
offen sind, besteht keine Behinderung für ein Schneidwerkzeug, das
zum Bilden der Befestigungsflächen 25 und 32 verwendet
wird, und die Befestigungsflächen 25 und 32 lassen
sich in einfacher Weise mit hoher Präzision spanend bearbeiten.
Da die Seitenfläche 31,
die als Befestigungs-Referenzfläche der
Fotodiode 9 dient, eine außenseitige Fläche des Gehäuseblocks 20 ist,
besteht keine Behinderung für ein
Schneidwerkzeug, das für
die Schneidbearbeitung der Seitenfläche 31 verwendet wird,
und die Befestigungs-Referenzfläche
der Fotodiode 9 läßt sich ebenfalls
in einfacher Weise mit hoher Präzision
spanend bearbeiten. Anstatt einer Schneidbearbeitung kann auch eine
Metallform, wie zum Beispiel ein Druckgussteil, zum Herstellen des
Gehäuseblocks 20 verwendet
werden. Da die Formgebung der Metallform, die den Befestigungsflächen 25 und 32 und der
Seitenfläche 31 entspricht,
vereinfacht ist, können
auch in diesem Fall die Befestigungs-Referenzflächen für das optische Demultiplexer-Filter 5,
den Reflexionsspiegel 15 und die Fotodiode 9 in
einfacher Weise mit hoher Präzision
gebildet werden.
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Zum Zusammenbauen des in der vorstehend beschriebenen
Weise konfigurierten optischen Sende- und Empfangsmoduls werden
das optische Demultiplexer-Filter 5, die Laserdiode 6,
der Linsenhalter 8 und der Linsenhalter 14 auf
dem Lichtweg bzw. Strahlengang auf der lichtemittierenden Seite
befestigt, der Lichtweg des Lichtwellenleiters 12 wird
derart eingestellt, dass ein Sendelichtstrahl (mit der Wellenlänge λ1) von der
Laserdiode 6 auf eine Endfläche des Lichtwellenleiters 12 auf
dem korrekten Lichtweg durch die Linse 7, das optische
Demultiplexer-Filter 5 und die Linse 13 auftrifft,
und der Lichtwellenleiter 12 wird durch Schweißen befestigt.
Anschließend
weben der Linsenhalter 11 und der Reflexionsspiegel 15 auf
dem Lichtweg auf der lichtempfangenden Seite des Gehäuseblocks 20 befestigt,
und der Lichtweg der Fotodiode 9 wird derart eingestellt,
dass ein von der Endfläche
des Lichtwellenleiters 12 emittierter Empfangslichtstrahl
(mit der Wellenlänge λ2) auf dem
korrekten Lichtweg durch die Linse 13, das optische Demultiplexer-Filter 5,
den Reflexionsspiegel 15 und die Linse 10 auf
der Lichtempfangsfläche
der Fotodiode 9 auftrifft, und die Fotodiode 9 wird
durch Schweißen
befestigt. Das Paar der Abdeckungen 40 wird derart an dem
Gehäuseblock 20 platziert,
dass das Paar der Kerben 25a und 32a bedeckt ist.
Eine Banderole 42 wird in der in 4 gezeigten Weise um beide Abdeckungen 40 gewickelt,
um die Abdeckungen 40 an dem Gehäuseblock 20 zu befestigen. Die
Montage des optischen Sende-und Empfangsmoduls ist nun abgeschlossen.
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Das optische Sende- und Empfangsmodul wird
folgendermaßen
verwendet. Ein von der Laserdiode 6 emittierter Sendelichtstrahl
mit der Wellenlänge λ1 wird durch
die Linse 7 parallel gemacht, tritt durch das optische
Demultiplexer-Filter 5,
wird von der Linse 13 gesammelt, tritt in eine Endfläche des Lichtwellenleiters 12 ein
und wird durch den Lichtwellenleiter 12 übertragen.
Andererseits wird ein durch den Lichtwellenleiter 12 übertragener
Empfangslichtstrahl mit der Wellenlänge λ2 an der Endfläche des Lichtwellenleiters 12 diffundiert,
durch die Linse 13 parallel gemacht, von dem optischen
Demultiplexer-Filter 5 reflektiert, von dem Reflexionspiegel 15 reflektiert,
von der Linse 10 gesammelt und von der Fotodiode 9 empfangen.
Da bei dem von der Laserdiode 6 emittierten Sendelichtstrahl
mit der Wellenlänge λ1 das von
dem optischen Demultiplexer-Filter 5 reflektierte Licht
in einer Richtung weiterläuft,
die durch das Zungenstück 41 der
Abdeckung 40 derart verändert
ist, dass das Licht nicht zu dem optischen Demultiplexer-Filter 5 zurückkehrt,
tritt kaum die Situation auf, dass der Sendelichtstrahl mit der
Wellenlänge λ1 in unerwünschter
Weise durch das optische Demultiplexer-Filter 5 auf die
Lichtempfangsfläche der
Fotodiode 9 auftrifft, und der Rauschabstand eines Empfangssignals
lässt sich
steigern.
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Bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel sind
die Laserdiode 6 und die Fotodiode 9 an der gleichen
Fläche,
nämlich
der Seitenfläche 31,
in dem Gehäuseblock 20 angeordnet.
Der Reflexionsspiegel 15 kann möglicherweise entfernt werden,
und die Fotodiode 9 und der Linsenhalter 11 zum
Halten der Linse 10 werden an einer anderen Seitenfläche (der
unteren Fläche
in 1) angeordnet, die
zu der Seitenfläche 31 in
dem Gehäuseblock 20 im
rechten Winkel angeordnet ist.