DE19844506C1

DE19844506C1 - Laser based distance measuring system has optical system for regulating transmission coefficient

Info

Publication number: DE19844506C1
Application number: DE1998144506
Authority: DE
Inventors: Joerg Woerner; Joerg Droemer
Original assignee: Leuze Electronic GmbH and Co KG
Current assignee: Leuze Electronic GmbH and Co KG
Priority date: 1998-09-29
Filing date: 1998-09-29
Publication date: 2000-06-29
Anticipated expiration: 2018-09-30

Abstract

The distance measuring system has a laser diode (3) and the output is fed through an optical fibre (4) to transmitter electronics (5) and to an interface that generates stray particles that are used as reference light source. A rotating attenuation disc (9) is moved to vary the transmission coefficient of the signal.

Description

Die Erfindung betrifft eine Laseranordnung gemäß dem Oberbegriff des An spruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Entfernungsmessung gemäß dem Ober begriff des Anspruchs 7.The invention relates to a laser arrangement according to the preamble of the An claim 1 and a device for distance measurement according to the Ober Concept of claim 7.

Eine derartige Laseranordnung sowie eine derartige Vorrichtung zur Entfer nungsmessung sind aus der DE 196 14 526 A1 bekannt.Such a laser arrangement and such a device for removal voltage measurement are known from DE 196 14 526 A1.

Die dort beschriebene Laseranordnung weist eine Laserdiode auf, die von Ma terial mit hoher Reflektivität umgeben ist. Dieses Material weist eine Haupt öffnung zur Auskopplung eines Hauptlichtstrahls und eine Referenzöffnung zur Auskopplung eines Referenzlichtstrahls auf. An die Hauptöffnung und die Re ferenzöffnung ist jeweils eine Lichtleitfaser anschließbar. Dadurch werden der Hauptlichtstrahl und der Referenzlichtstrahl über separate Lichtleitfasern aus gekoppelt. Mit dieser Laseranordnung kann somit die Verwendung von auf wendigen Y-Kopplern vermieden werden.The laser arrangement described there has a laser diode that Ma material is surrounded with high reflectivity. This material has a major opening for coupling out a main light beam and a reference opening for Coupling out a reference light beam. At the main opening and the right an optical fiber can be connected. This will make the Main light beam and the reference light beam from separate optical fibers coupled. With this laser arrangement, the use of agile Y-couplers can be avoided.

Aus der DE 197 04 340 A1 ist ein Entfernungsmesser bekannt, der insbesonde re als einstrahliger Pulslaser-Entfernungsmesser ausgebildet ist. Der Entfer nungsmesser weist einen Lichtempfänger, einen im Sende- oder Empfangs zweig gelegenen optischen Abschwächer und eine Zeitmesseinheit zur Ermitt lung der Lichtlaufzeit zwischen Aussendung und Empfang eines Lichtsignals auf.A range finder is known from DE 197 04 340 A1, in particular re is designed as a single-beam pulse laser rangefinder. The distance voltage meter has a light receiver, one in transmission or reception optical attenuators located in two and a timing unit for the determination the light propagation time between sending and receiving a light signal on.

Der Lichtsender ist als einheitlicher und kompakter Baustein ausgebildet, in welchen eine Laserdiode, Anschlusselemente für die Laserdiode, eine Vor richtung zur Referenzimpulsauskopplung sowie ein Fasersteckanschluss zur Einkopplung des ausgesandten Lichts in eine Glasfaser integriert sind. The light transmitter is designed as a uniform and compact component, in which a laser diode, connection elements for the laser diode, a pre direction for reference pulse decoupling and a fiber plug connector for Coupling of the emitted light are integrated in a glass fiber.

Der Lichtempfänger ist ebenfalls als einheitlicher und kompakter Baustein aus gebildet, in welchen eine Photodiode, Anschlusselemente für die Photodiode, eine Vorrichtung zur Referenzimpulseinkopplung sowie ein Fasersteckan schluss zur über eine Glasfaser erfolgenden Einkopplung von Empfangslicht integriert sind.The light receiver is also made of a uniform and compact component formed in which a photodiode, connection elements for the photodiode, a device for reference pulse coupling and a fiber connector conclusion about the coupling of reception light via an optical fiber are integrated.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Laseranordnung und eine Vor richtung der eingangs genannten Art möglichst einfach und kostengünstig aus zubilden, wobei gleichzeitig ein hoher Wirkungsgrad angestrebt wird.The invention has for its object a laser arrangement and a front direction of the type mentioned as simple and inexpensive as possible to form, while at the same time striving for high efficiency.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale der Ansprüche 1 und 7 vorgese hen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.To solve this problem, the features of claims 1 and 7 are vorese hen. Advantageous embodiments and expedient developments of the Invention are described in the subclaims.

Die erfindungsgemäße Laseranordnung umfasst eine Laserdiode, an welche eine Lichtleitfaser angeschlossen ist. Das von der Laserdiode emittierte Laser licht wird in die Lichtleitfaser eingekoppelt. Dieses die Hauptlichtstrahlen bil dende Laserlicht wird am freien Ende der Lichtleitfaser ausgekoppelt und zur Entfernungsmessung eingesetzt. Die Entfernungsmessung erfolgt gemäß der Impuls- Laufzeitmethode oder gemäß dem Phasenmeßprinzip. Hierfür wird neben den Hauptlichtstrahlen zusätzlich ein Referenzlichtstrahl benötigt.The laser arrangement according to the invention comprises a laser diode to which an optical fiber is connected. The laser emitted by the laser diode light is coupled into the optical fiber. This the main light rays bil Ending laser light is coupled out at the free end of the optical fiber and to Distance measurement used. The distance is measured according to the Pulse- Runtime method or according to the phase measurement principle. In addition to the Main light beams additionally require a reference light beam.

Die Lichtleitfaser weist zwei Teilstücke auf, welche sich zu einer gemeinsamen Lichtleitfaser ergänzen. Die Lichtleitfaser ist dabei zweckmäßigerweise an ei ner vorgegebenen Schnittstelle aufgetrennt. Die freien Enden der Lichtleitfaser sind an der Schnittstelle gegenüberliegend angeordnet und durch Ummantelung mit einem Klebstoff miteinander verbunden. Damit sind die freien Enden rela tiv zueinander so fixiert, daß der größte Anteil der Lichtmenge in der Lichtleit faser über die Schnittstelle hinweggeführt ist.The optical fiber has two sections, which form a common one Add optical fiber. The optical fiber is expediently on egg ner specified interface separated. The free ends of the optical fiber are arranged opposite each other at the interface and by sheathing bonded together with an adhesive. So that the free ends are rela tiv fixed to each other so that the largest proportion of the amount of light in the light guide fiber is passed over the interface.

Der Klebstoff enthält Streupartikel in vorgegebener Konzentration. Durch Streuung an den Streupartikeln wird ein vorzugsweise sehr kleiner Teil des Hauptlichtstrahls als Referenzlichtstrahl an der Schnittstelle von der Lichtleit faser ausgekoppelt.The adhesive contains scattering particles in a predetermined concentration. By Scattering on the scattering particles becomes a preferably very small part of the Main light beam as a reference light beam at the interface of the light guide fiber uncoupled.

Ein wesentlicher Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß zur Erzeugung des Hauptlichtstrahls und des Referenzlichtstrahls nur eine Lichtleitfaser benö tigt wird. Der Aufbau der Sensoranordnung ist dementsprechend einfach und kostengünstig herstellbar. Durch die Vorgabe der Konzentration der Streuparti kel kann zudem auf einfache Weise der Anteil der von der Lichtleitfaser ausge koppelten Lichtmenge vorgegeben werden. Insbesondere kann auf diese Weise auch ein sehr kleiner Anteil vom Hauptlichtstrahl als Referenzlicht ausgekop pelt werden. Dabei sind die an der Lichtleitfaser ausgekoppelten Referenz lichtstrahlen zur Durchführung der Referenzmessung direkt auf den Empfänger geführt.A major advantage of this arrangement is that for the generation of the main light beam and the reference light beam only one optical fiber is done. The structure of the sensor arrangement is accordingly simple and inexpensive to manufacture. By specifying the concentration of the scattering parties kel can also easily share the share of the optical fiber coupled amount of light can be specified. In particular, this way also decouples a very small portion of the main light beam as a reference light be pelt. Here are the reference coupled out on the optical fiber light rays to carry out the reference measurement directly on the receiver guided.

Die Erfindung wird im nachstehenden anhand der Zeichnung erläutert. Es zei gen:The invention is explained below with reference to the drawing. It shows gene:

Fig. 1: Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Entfer nungsmessung. Fig. 1: Block diagram of the device according to the invention for distance measurement.

Fig. 2: Schematische Darstellung einer Lichtleitfaser mit einer Schnittstelle zur Auskopplung eines Referenzlichtstrahls Fig. 2: Schematic representation of an optical fiber with an interface for coupling out a reference light beam

Fig. 3a: Anordnung zur Auskopplung der Referenzlichtstrahlen aus einer Lichtleitfaser. Fig. 3a: arrangement for coupling out the reference light beam from an optical fiber.

Fig. 3b: Querschnitt durch die Anordnung gemäß Fig. 3a längs der Linie A. FIG. 3b. Cross-section through the arrangement according to Figure 3a taken along the line A.

Fig. 3c: Querschnitt durch die Anordnung gemäß Fig. 3a längs der Linie B. FIG. 3c. Cross-section through the arrangement according to Figure 3a taken along the line B.

Fig. 3d: Querschnitt durch die Anordnung gemäß Fig. 3a längs der Linie C. Fig. 3d. Cross-section through the arrangement according to Figure 3a taken along line C.

Fig. 4: Empfängeranordnung der Vorrichtung gemäß Fig. 1. Fig. 4: Recipient arrangement of the apparatus of FIG. 1.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 1 zur Entfer nungsmessung. Die Vorrichtung 1 ist in einem nicht dargestellten Gehäuse in tegriert und weist eine Sendeeinheit und eine Empfangseinheit auf, welche an eine Steuereinheit 2 angeschlossen sind. Die Steuereinheit 2 ist von einem Si gnalprozessor gebildet. Die Sendeeinheit umfaßt im wesentlichen eine Laserdi ode 3 und eine an diese angeschlossene Lichtleitfaser 4. An die Lichtaustritts fläche der Lichtleitfaser 4 schließt eine von einer Linse gebildete Sendeoptik 5 an. Fig. 1 shows a schematic representation of a device 1 for distance measurement. The device 1 is integrated in a housing (not shown) and has a transmitting unit and a receiving unit which are connected to a control unit 2 . The control unit 2 is formed by a signal processor. The transmission unit essentially comprises a Laserdi ode 3 and an optical fiber 4 connected to this. At the light exit surface of the optical fiber 4 connects a transmission optics 5 formed by a lens.

Die Empfangseinheit weist einen Empfänger 6 auf, der vorzugsweise von einer PIN-Photodiode gebildet ist. Dem Empfänger 6 ist eine von einer Linse gebil dete Empfangsoptik 7 vorgeordnet. Die am Ausgang des Empfängers 6 anste henden Empfangssignale werden über ein Speicherelement 8, welches vor zugsweise von einem FIFO-Speicher gebildet ist, in die Steuereinheit 2 einge lesen.The receiving unit has a receiver 6 , which is preferably formed by a PIN photodiode. The receiver 6 is preceded by a receiving lens 7 formed by a lens. The incoming signals at the output of the receiver 6 are read into the control unit 2 via a memory element 8 , which is preferably formed by a FIFO memory.

Zwischen der Empfangsoptik 7 und dem Empfänger 6 ist eine rotierende Dämpfungsscheibe 9 angeordnet. Die Dämpfungsscheibe 9 wird über einen Motor 10 angetrieben, welcher von der Steuereinheit 2 angesteuert wird. Die Dämpfungsscheibe 9 weist vier 90°-Segmente auf, welche jeweils das durchtre tende Laserlicht unterschiedlich stark dämpfen. Vorzugsweise betragen die Transmissionskoeffizienten der vier Segmente 0,1%, 1%, 10% und 100% der auftreffenden Lichtmenge.A rotating damping disk 9 is arranged between the receiving optics 7 and the receiver 6 . The damping disc 9 is driven by a motor 10 which is controlled by the control unit 2 . The damping disc 9 has four 90 ° segments, each of which attenuates the laser light penetrating to different extents. The transmission coefficients of the four segments are preferably 0.1%, 1%, 10% and 100% of the incident light quantity.

Zur Durchführung der Entfernungsmessung wird das in der Lichtleitfaser 4 geführte Laserlicht, welches die Hauptlichtstrahlen 11 bildet, durch die Sen deoptik 5 fokussiert und wird aus dem Gehäuse in einen Überwachungsbereich zum Erfassen von Objekten geführt. Die am Objekt reflektierten Hauptlicht strahlen 11 treffen auf die Empfangsoptik 7 und werden dort zum Empfänger 6 reflektiert. Die Regelung der dort auftreffenden Lichtmenge erfolgt durch die Steuereinheit 2, welche die Dämpfungsscheibe 9 in eine vorgegebenen Position bringt. Die Dämpfungsscheibe 9 wird dabei so positioniert, daß diese auf das geeignete 90°-Segment auftrifft. Zwischenabstufungen können dadurch erzielt werden, daß das Laserlicht auf die Grenzlinie zwischen zwei 90°-Segmenten gerichtet ist. Eine noch feinere Abstufung kann dadurch erzielt werden, wenn die Dämpfungsscheibe 9 nicht in vier diskrete 90° Segmente unterschiedlicher Transmission aufgeteilt ist, sondern eine kontinuierliche Variation des Trans missionskoeffizienten aufweist.To carry out the distance measurement, the laser light guided in the optical fiber 4 , which forms the main light beams 11, is focused by the sensor de optics 5 and is guided out of the housing into a monitoring area for detecting objects. The main light reflected on the object 11 rays hit the receiving optics 7 and are reflected there to the receiver 6 . The amount of light incident there is controlled by the control unit 2 , which brings the damping disk 9 into a predetermined position. The damping disc 9 is positioned so that it strikes the suitable 90 ° segment. Intermediate levels can be achieved by directing the laser light onto the boundary line between two 90 ° segments. An even finer gradation can be achieved if the damping disk 9 is not divided into four discrete 90 ° segments of different transmission, but instead has a continuous variation of the transmission coefficient.

Prinzipiell kann die Entfernungsmessung nach dem Phasenmeßprinzip erfol gen. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 erfolgt die Entfernungsmessung nach dem Impuls-Laufzeitverfahren. In diesem Fall emittiert die Laserdiode 3 Hauptlichtstrahlen 11 in Form einer Folge von Meßlichtimpulsen. Die Pulslän gen der Lichtimpulse betragen vorzugsweise 1 bis 25 nsec Das Puls-Pausenver hältnis liegt vorzugsweise bei Werten oberhalb von 1 : 1000, bevorzugt bei 1 : 2000.In principle, the distance measurement can be carried out according to the phase measurement principle. In the device 1 according to the invention, the distance measurement is carried out using the pulse transit time method. In this case, the laser diode 3 emits 3 main light beams 11 in the form of a sequence of measurement light pulses. The pulse lengths of the light pulses are preferably 1 to 25 nsec. The pulse-pause ratio is preferably above 1: 1000, preferably 1: 2000.

Zur Durchführung der Entfernungsmessung werden neben den Hauptlichtstrah len 11 zusätzlich Referenzlichtstrahlen 12 benötigt.In addition to the main light beams 11 , reference light beams 12 are also required to carry out the distance measurement.

In Fig. 2 ist schematisch die erfindungsgemäße Auskopplung des Referenz lichtstrahls 12 aus der den Hauptlichtstrahl 11 führenden Lichtleitfaser 4 dar gestellt. Die Auskopplung des Referenzlichtstrahls 12 erfolgt an einer Schnitt stelle 13, an der die freien Enden zweier Teilstücke der Lichtleitfaser 4 anein andergrenzen. Hierzu wird die Lichtleitfaser 4 zweckmäßigerweise quer zu ihrer Längsachse aufgetrennt. Vorzugsweise wird die Lichtleitfaser 4 zuerst angeritzt und dann aufgebrochen. Auf diese Weise entstehen ebene Schnittflä chen, die in geringem Abstand, der vorzugsweise kleiner als 1 mm ist, gegen überliegend angeordnet sind.In Fig. 2, the coupling of the reference light beam 12 from the optical fiber 4 leading the main light beam 11 is shown schematically. The coupling of the reference light beam 12 takes place at an interface 13 at which the free ends of two sections of the optical fiber 4 border one another. For this purpose, the optical fiber 4 is expediently separated transversely to its longitudinal axis. The optical fiber 4 is preferably first scribed and then broken open. In this way, flat cut surfaces are created, which are arranged opposite each other at a small distance, which is preferably less than 1 mm.

Zur Verbindung der Teilstücke der Lichtleitfaser 4 ist an der Schnittstelle 13 auf die freien Enden der Lichtleitfaser 4 ein Klebstoff 13a, vorzugsweise ein transparenter UV-Klebstoff aufgebracht.For connecting the portions of the optical fiber 4 is connected to the interface 13 to the free ends of the optical fiber 4, an adhesive 13 a, a transparent UV adhesive preferably applied.

Um eine möglichst genaue Ausrichtung der Schnittflächen der Lichtleitfaser 4 zu gewährleisten, ist an den freien Enden der Lichtleitfaser 4 deren äußerer Mantel 4a, welcher die Lichtleitfaser 4 gegen mechanische Beschädigungen schützt, entfernt. Dagegen bleibt der innere Mantel 4b der Lichtleitfaser 4 un behelligt, welcher eine Führung des Hauptlichtstrahls 11 in Längsrichtung der Lichtleitfaser 4 gewährleistet. Vorzugsweise wird der Mantel 4a der Lichtleit faser 4 mechanisch entfernt. Der Mantel 4a kann nur unmittelbar an den freien Enden der Teilstücke der Lichtleitfaser 4 entfernt sein. Bei dem im Fig. 2 dar gestellten Ausführungsbeispiel ist der Mantel 4a in einem größerem, etwa 1 cm umfassenden Bereich entfernt. Zweckmäßigerweise kann der Klebstoff 13a auf den gesamten Abschnitt der Lichtleitfaser 4 angebracht werden, an welchem der äußere Mantel 4a entfernt wurde, da auch der Klebstoff 13a vor Ver schmutzungen und mechanischen Beschädigungen schützt.To the most accurate alignment of the cut surfaces of the optical fiber 4 to ensure, is at the free ends of the optical fiber 4 whose outer jacket 4 a, wherein the optical fiber 4 protects against mechanical damage is removed. In contrast, the inner cladding 4 b of the optical fiber 4 remains undisturbed, which ensures guidance of the main light beam 11 in the longitudinal direction of the optical fiber 4 . Preferably, the jacket 4 a of the optical fiber 4 is mechanically removed. The jacket 4 a can only be removed directly at the free ends of the sections of the optical fiber 4 . In the embodiment shown in FIG. 2, the jacket 4 a is removed in a larger, approximately 1 cm wide area. Advantageously, the adhesive 13 a can be applied to the entire section of the optical fiber 4 , on which the outer jacket 4 a has been removed, since the adhesive 13 a also protects against dirt and mechanical damage.

Dem Klebstoff 13a sind in vorgegebener Konzentration Streupartikel beige mischt. Vorzugsweise wird hierfür Al₂O₃-Polierpulver verwendet. Ohne diese Streupartikel würde der Hauptlichtstrahl 11 ohne nennenswerte Verluste die Schnittstelle 13 passieren. Durch die Streupartikel erfolgt jedoch eine Streuung eines Teils des Hauptlichtstrahls 11, so daß dieser Teil als Referenzlichtstrahl 12 an der Schnittstelle 13 aus der Lichtleitfaser 4 ausgekoppelt wird. Die Kon zentration der Streupartikel im Klebstoff 13a ist vorzugsweise so bemessen, dass etwa 1% der Lichtmenge an der Schnittstelle 13 aus der Lichtleitfaser 4 ausgekoppelt wird.The scattering particles beige are mixed in a predetermined concentration with the adhesive 13 a. Al ₂ O ₃ polishing powder is preferably used for this. Without these scattering particles, the main light beam 11 would pass through the interface 13 without any significant losses. However, the scattering particles scatter part of the main light beam 11 , so that this part is coupled out of the optical fiber 4 as a reference light beam 12 at the interface 13 . The concentration of the scattering particles in the adhesive 13 a is preferably such that approximately 1% of the light quantity at the interface 13 is coupled out of the optical fiber 4 .

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die freien Enden der Teilstücke der Lichtleitfaser 4 in einem vorgegebenen Abstand zueinander an geordnet. Entsprechend erfolgt die Abstrahlung der Referenzlichtstrahlen 12 in einem Winkelbereich Ω. Je kleiner der Abstand gewählt wird, desto kleiner wird auch der Winkelbereich Ω.In the embodiment shown in Fig. 2, the free ends of the portions of the optical fiber 4 are arranged at a predetermined distance from each other. Correspondingly, the reference light beams 12 are emitted in an angular range Ω. The smaller the distance, the smaller the angular range Ω.

Um eine Bündelung der Referenzlichtstrahlen 12 in eine vorgegebene Richtung zu erhalten ist wie in Fig. 2 dargestellt seitlich an der Schnittstelle 13 ein Hohlspiegel 13b vorgesehen.In order to obtain a bundling of the reference light beams 12 in a predetermined direction, a concave mirror 13 b is provided laterally at the interface 13 , as shown in FIG. 2.

Der Abschnitt der Lichtleitfaser 4 von der Laserdiode 3 bis zur Schnittstelle 13 dient zur Modenmischung des Laserlichts. Die Länge dieses Abschnitts beträgt vorzugsweise 0,1 m bis 3 m.The section of the optical fiber 4 from the laser diode 3 to the interface 13 serves for mode mixing of the laser light. The length of this section is preferably 0.1 m to 3 m.

Der Abschnitt der Lichtleitfaser 4 von der Schnittstelle 13 bis zur Lichtaus trittsfläche bildet eine Verzögerungsstrecke. Die Verzögerungsstrecke weist vorzugsweise eine Länge von 5 m bis 30 m auf. Da nur die Messlichtimpulse nicht aber die Referenzlichtimpulse die Verzögerungsstrecke durchlaufen, trifft jeder Messlichtimpuls gegenüber dem korrespondierenden Referenzlichtimpuls verzögert auf den Empfänger 6. Die Länge der Verzögerungsstrecke ist dabei so gewählt, dass auf den Empfänger 6 zunächst ein Referenzlichtimpuls auf trifft, gefolgt von dem korrespondierenden, von einem Objekt zurückreflek tierten Messlichtimpuls. Danach trifft das nächste Paar eines Referenzlichtim pulses und eines Messlichtimpulses auf den Empfänger 6. Dadurch können die Referenzlicht- und Messlichtimpulse nacheinander registriert und ausgewertet werden. The section of the optical fiber 4 from the interface 13 to the light exit surface forms a delay line. The delay line preferably has a length of 5 m to 30 m. Since only the measuring light pulses but not the reference light pulses pass through the delay line, each measuring light pulse strikes the receiver 6 with a delay compared to the corresponding reference light pulse. The length of the delay line is chosen so that a reference light pulse first strikes the receiver 6 , followed by the corresponding measurement light pulse reflected back by an object. The next pair of a reference light pulse and a measurement light pulse then strike the receiver 6 . As a result, the reference light and measurement light pulses can be registered and evaluated in succession.

Die Fig. 3a-3d zeigen eine Anordnung zur Auskopplung der Referenz lichtstrahlen 12 aus der Lichtleitfaser 4. FIGS. 3a-3d show an arrangement for coupling out the reference light beams 12 from the optical fiber 4.

Die Anordnung weist eine von einem massiven quaderförmigen Aluminium klotz gebildete Aufnahme 14 auf. In der ebenen Frontseite der Aufnahme 14 verläuft eine Nut 15, in welche die Lichtleitfaser 4 eingelegt ist. Dabei liegt die Lichtleitfaser 4 vorzugsweise formschlüssig an den Wänden der Nut 15 an.The arrangement has a receptacle 14 formed by a solid cuboidal aluminum block. A groove 15 , in which the optical fiber 4 is inserted, runs in the flat front of the receptacle 14 . The optical fiber 4 is preferably in a form-fitting manner on the walls of the groove 15 .

Die Nut 15 verläuft längs einer Geraden und durchsetzt die Frontseite der Auf nahme 14 in Längsrichtung. Wie aus den Fig. 3a und 3c ersichtlich ist, weist die Nut 15 in dem Bereich, in welchem die Abschnitte der Lichtleitfaser 4 mit entferntem äußeren Mantel 4a gelagert sind, einen V-förmigen, kleinen Querschnitt auf. Demgegenüber weist die Nut 15 im Außenbereich der Auf nahme 14, in welchem die Abschnitte der Lichtleitfaser 4 mit dem äußeren Mantel 4a gelagert sind, einen U-förmigen, größeren Querschnitt auf.The groove 15 runs along a straight line and passes through the front of the acquisition 14 in the longitudinal direction. As is apparent from Figs. 3a and 3c, 15, the groove in the region in which the portions of the optical fiber 4 with removed outer shell 4 a are mounted, a V-shaped, small cross-section. In contrast, the groove 15 in the outer area of the acquisition 14 , in which the sections of the optical fiber 4 are mounted with the outer jacket 4 a, a U-shaped, larger cross section.

Die Lichtleitfaser 4 liegt so in der Nut 15, daß die Schnittstelle 13 im Zentrum der Nut 15 liegt. In diesem Bereich weist die Nut 15 eine Querschnittsverbrei terung in Form einer konkaven Einwölbung in der Aufnahme 14 auf. Die spie gelnde Oberfläche dieser Einwölbung bildet den Hohlspiegel 13b.The optical fiber 4 is located in the groove 15 so that the interface 13 is in the center of the groove 15 . In this area, the groove 15 has a cross-sectional expansion in the form of a concave arch in the receptacle 14 . The mirrored surface of this arch forms the concave mirror 13 b.

Zur Montage der Lichtleitfaser 4 werden zuerst die Teilstücke der Lichtleitfaser 4 in die Nut 15 eingelegt, so daß deren freie Enden an der Schnittstelle 13 ge genüberliegend angeordnet sind. Dann werden die freien Enden mit Klebstoff 13a an der Schnittstelle 13 fixiert. Schließlich wird der restliche Teil der Lichtleitfaser 4, deren äußerer Mantel 4a entfernt ist, in den V-förmig ausgebil deten Abschnitt der Nut 15 eingelegt und dort mit Klebstoff 13a fixiert. Dieser Montagezustand ist in Fig. 3a dargestellt. Anschließend werden die mit dem äußeren Mantel 4a ummantelten Abschnitte der Lichtleitfaser 4 in die U- förmigen Außenbereiche der Nut 15 eingelegt.For mounting the optical fiber 4, the portions of the optical fiber 4 are first inserted into the groove 15, are arranged so that their free ends ge at the interface 13 genüberliegend. Then the free ends are fixed with adhesive 13 a at the interface 13 . Finally, the remaining part of the optical fiber 4 , the outer jacket 4 a is removed, inserted in the V-shaped ausgebil Deten section of the groove 15 and fixed there with adhesive 13 a. This assembly state is shown in Fig. 3a. Subsequently, the sections of the optical fiber 4 covered with the outer jacket 4 a are inserted into the U-shaped outer regions of the groove 15 .

Die an der Schnittstelle 13 der Lichtleitfaser 4 austretenden Referenzlichtstrah len 12 sind über ein Zwischenstück zum Empfänger 6 geführt. The emerging at the interface 13 of the optical fiber 4 reference light rays len 12 are guided via an intermediate piece to the receiver 6 .

Das Zwischenstück ist Bestandteil eines Tubus 16, der als massives Alumini umteil ausgebildet ist. Dieser Tubus 16 ist in Fig. 4 dargestellt.The intermediate piece is part of a tube 16 , which is designed as a solid aluminum umteil. This tube 16 is shown in FIG. 4.

Eine kreiszylindrische Bohrung 17 durchsetzt den Tubus 16 in Längsrichtung. Die Außenkontur des Tubus 16 ist quaderförmig ausgebildet. Der Empfänger 6 ist am oberen Rand der kreiszylindrischen Bohrung 17 angeordnet. Dabei ist der Empfänger 6 in einer aus einem Kunststoffteil bestehenden Halterung 18 gelagert, welches an den Innenwänden der kreiszylindrischen Bohrung 17 be festigt ist. Der Empfänger 6 ist nach oben durch ein Abschirmblech 19 abge schirmt.A circular cylindrical bore 17 penetrates the tube 16 in the longitudinal direction. The outer contour of the tube 16 is cuboid. The receiver 6 is arranged on the upper edge of the circular cylindrical bore 17 . The receiver 6 is mounted in a holder 18 made of a plastic part, which is fastened to the inner walls of the circular cylindrical bore 17 . The receiver 6 is shielded upwards by a shielding plate 19 .

Die vom Objekt zurückreflektierten Hauptlichtstrahlen 11 durchsetzen die kreiszylindrische Bohrung 17 in axialer Richtung und treffen auf den Empfän ger 6. Im Inneren der kreiszylindrischen Bohrung 17 ist eine kreisförmige Lochblende 20 vorgesehen.The reflected back from the object main light beams 11 pass through the cylindrical bore 17 in the axial direction and hit the receptions and seminars eng. 6 A circular perforated diaphragm 20 is provided in the interior of the circular cylindrical bore 17 .

Die Aufnahme 14 mit der Lichtleitfaser 4 ist am unteren Ende des das Zwi schenstück bildenden Teils des Tubus 16 befestigt. Hierzu weist das Zwi schenstück eine ebene Frontfläche auf, welche dieselben Abmessungen auf weist wie die Frontfläche der Aufnahme 14. Die Befestigung erfolgt mittels nicht dargestellter Zapfen, die von der Frontfläche der Aufnahme 14 hervorste hen und in ebenfalls nicht dargestellte Bohrungen in der Frontfläche des Zwi schenstücks formschlüssig greifen.The receptacle 14 with the optical fiber 4 is attached to the lower end of the part of the tube 16 forming the inter mediate piece. For this purpose, the intermediate piece has a flat front surface which has the same dimensions as the front surface of the receptacle 14 . The attachment is carried out by means of pins, not shown, which protrude from the front surface of the receptacle 14 and engage positively in bores (also not shown) in the front surface of the intermediate piece.

Die an der Schnittstelle 13 der Lichtleitfaser 4 austretenden Referenzlichtstrah len 12 sind in einer einen Lichtkanal bildenden Bohrung 21 im Zwischenstück geführt. Die Längsachse des Lichtkanals liegt in der Strahlachse der Referenz lichtstrahlen 12. Die untere Ausmündung des Lichtkanals an der Frontseite des Zwischenstückes liegt unmittelbar an der Schnittstelle 13 der Lichtleitfaser 4 an. Dadurch gelangt nahezu die gesamte ausgekoppelte Lichtmenge über das Zwischenstück zum Empfänger 6. Im Inneren des Lichtkanals werden die Refe renzlichtstrahlen 12 mehrfach reflektiert und gelangen zur oberen Ausmündung des Lichtkanals. Die obere Ausmündung des Lichtkanals befindet sich an einer Seitenfläche des Zwischenstückes, welcher Teil der Innenwand des Tubus 16 ist. Die Längsachse des Lichtkanals ist so ausgerichtet, daß die austretenden Referenzlichtstrahlen 12 direkt auf den Empfänger 6 treffen.The emerging at the interface 13 of the optical fiber 4 reference light rays len 12 are guided in a bore 21 forming a light channel in the intermediate piece. The longitudinal axis of the light channel lies in the beam axis of the reference light beams 12 . The lower mouth of the light channel on the front of the intermediate piece lies directly at the interface 13 of the optical fiber 4 . As a result, almost the entire amount of light coupled out reaches the receiver 6 via the intermediate piece. Inside the light channel, the reference light beams 12 are reflected several times and reach the upper mouth of the light channel. The upper mouth of the light channel is located on a side surface of the intermediate piece, which is part of the inner wall of the tube 16 . The longitudinal axis of the light channel is oriented such that the emerging reference light beams 12 hit the receiver 6 directly.

Vorteilhafterweise kann am Lichtkanal eine von der Außenseite der Vorrich tung 1 betätigbare, nicht dargestellte Stellschraube angeordnet sein. Durch Be tätigen der Stellschraube wird deren vorderes Ende in den Lichtkanal einge führt. Je nachdem, wie weit die Stellschraube in den Lichtkanal ragt, wird ein Teil der Referenzlichtstrahlen 12 daran reflektiert und gelangt nicht mehr zum Empfänger 6. Somit ist mit der Stellschraube ein Feinabgleich der auf den Empfänger 6 auftreffenden Lichtmenge der Referenzlichtstrahlen 12 möglich.Advantageously, an actuating screw, not shown, which can be actuated from the outside of the device 1 , can be arranged on the light channel. By actuating the set screw, its front end is inserted into the light channel. Depending on how far the set screw protrudes into the light channel, some of the reference light beams 12 are reflected thereon and no longer reach the receiver 6 . A fine adjustment of the quantity of light of the reference light beams 12 incident on the receiver 6 is thus possible with the adjusting screw.

Claims

1. Laser arrangement with a laser diode and an optical fiber connected to it for coupling a main light beam, characterized in that the optical fiber ( 4 ) has two sections, each with a free end, the free ends being arranged opposite one another at an interface ( 13 ) and by sheathing with a scattering particle-containing adhesive ( 13 a) are connected to one another, and that part of the main light beam ( 11 ) is coupled out as a reference light beam ( 12 ) at the interface ( 13 ) from the optical fiber ( 4 ) by scattering on the scattering particles.

2. Laser arrangement according to claim 1, characterized in that the sections are made by cutting the optical fiber ( 4 ) transverse to the longitudinal axis.

3. Laser arrangement according to one of claims 1 or 2, characterized in that the outer, protect against mechanical damage de jacket ( 4 a) of the optical fiber ( 4 ) in the region of the interface ( 13 ) is removed.

4. Laser arrangement according to one of claims 1-3, characterized in that the adhesive ( 13 a) is designed as a transparent UV adhesive.

5. Laser arrangement according to one of claims 1-4, characterized in that the scattering particles are formed from Al ₂ O ₃ polishing powder.

6. Laser arrangement according to one of claims 1-4, characterized in that at the interface ( 13 ) a concave mirror ( 13 b) is provided for focusing the reference light beam ( 12 ).

7. Device for distance measurement with a transmitter unit and a receiver unit, characterized in that the transmitter unit has a laser arrangement according to one of claims 1-6, the distance measurement being carried out by means of the main light beams ( 11 ) guided in the optical fiber ( 4 ), and wherein the from an object reflected main light rays ( 11 ) and the reference light rays ( 12 ) a common receiver ( 6 ), which is part of the receiving unit, are supplied.

8. The device according to claim 7, characterized in that the distance measurement is carried out using the pulse transit time method.

9. The device according to claim 8, characterized in that the main light rays ( 11 ) from a sequence of measurement light pulses and the reference light beams ( 12 ) are formed from a sequence of reference light pulses, each of which is supplied to the receiver ( 6 ) at different times .

10. The device according to claim 9, characterized in that the section from the optical fiber ( 4 ) from the interface ( 13 ) to the light exit surface forms a delay line for the measurement light pulses, the time offset of which from the reference light pulses can be predetermined by the length of the delay line .

11. The device according to claim 10, characterized in that the length the delay line is 5 to 30 m.

12. Device according to one of claims 10 or 11, characterized in that the section of the optical fiber ( 4 ) from the laser diode ( 3 ) to the interface ( 13 ) is used for mode mixing, the length of this section 0.1 m to Is 3 m.

13. Device according to one of claims 7-12, characterized in that the free ends of the optical fiber ( 4 ) in the region of the interface ( 13 ) in a groove ( 15 ) which is provided in the flat front of a receptacle ( 14 ), runs.

14. The apparatus according to claim 13, characterized in that the optical fiber ( 4 ) bears positively in the groove ( 15 ).

15. Device according to one of claims 13 or 14, characterized in that the groove ( 15 ) at the location of the interface ( 13 ) in the form of a concave arch, the surface of which forms the concave mirror ( 13 b), is widened.

16. Device according to one of claims 13-15, characterized in that the receptacle ( 14 ) is formed by a solid aluminum block.

17. Device according to one of claims 13-16, characterized in that at the interface ( 13 ) of the optical fiber ( 4 ) emerging reference light rays ( 12 ) are guided via an intermediate piece to the receiver ( 6 ).

18. The apparatus according to claim 17, characterized in that the inter mediate piece has a flat front, which sits on the front of the receptacle ( 14 ).

19. Device according to one of claims 17 or 18, characterized in that the reference light beams ( 12 ) are guided in a light channel in the inter mediate piece, which opens at the front thereof, the mouth of the interface ( 13 ) of the optical fiber ( 4 ) opposite lies.

20. The apparatus according to claim 19, characterized in that the cross section of the light channel can be changed locally by means of an adjusting screw.

21. Device according to one of claims 19 or 20, characterized in that the longitudinal axis of the light channel in the direction of the Strahlach se of the reference light rays ( 12 ) and opens out on a side surface of the intermediate piece.

22. The apparatus according to claim 21, characterized in that the receiver ( 6 ) faces the mouth of the light channel on the side surface of the intermediate piece at a distance.

23. The device according to one of claims 17-22, characterized in that that the intermediate piece is formed by a solid aluminum part.

24. Device according to one of claims 17-23, characterized in that the receptacle ( 14 ) can be plugged onto the intermediate piece.

25. The device according to any one of claims 17-24, characterized in that the receptacle ( 14 ) and the intermediate piece are part of a tube ( 16 ) which has a circular cylindrical bore ( 17 ), at the one outlet opening of which the receiver ( 6 ) is arranged is.

26. The apparatus according to claim 25, characterized in that the main light rays ( 11 ) reflected back from an object are guided through the circular cylindrical bore ( 17 ) of the tube ( 16 ) onto the receiver ( 6 ).

27. The device according to any one of claims 21-26, characterized in that the side surface of the intermediate piece, on which the light channel for the reference light beams ( 12 ) opens, forms the inner wall of the tube ( 16 ).