DE102014002486A1

DE102014002486A1 - Device for optical measurement of transmission path of compensating optical sensor system, has reflector changing spatial distribution of light of transmitter on receiver, and compensation window reducing intensity of light on receiver

Info

Publication number: DE102014002486A1
Application number: DE201410002486
Authority: DE
Inventors: Michael Hase; Michael Domokos; Hendrik Uwe Hill
Original assignee: Elmos Semiconductor SE
Current assignee: Elmos Semiconductor SE
Priority date: 2013-02-27
Filing date: 2014-02-12
Publication date: 2014-08-28
Anticipated expiration: 2034-02-13
Also published as: DE102014002486B4; DE102014002788A1

Abstract

The device has a compensation path formed in a form of a transmission path (I3) over a compensation transmitter (K) into a receiver (D). The compensation transmitter is placed in a compensation transmitter cavity (CAV-K). The compensation path includes a reflector (R) and a compensation window (WK). The reflector changes spatial distribution of light of the compensation transmitter on the receiver. The compensation window reduces the intensity of light of the compensation transmitter on the receiver.

Description

Einleitung und Stand der TechnikIntroduction and state of the art

Ein wesentliches Problem bei kompensierenden optischen Sensorsystemen, wie beispielsweise in DE10001955A1 , DE10024156A1 , DE19839730C1 , DE10346741 B3 , DE102004025345B3 , DE102005010745B3 oder DE102007005187B4 ist, dass die Kompensationsstrahlung durch einen Kompensationssender in den Empfänger hinein wesentlich stärker ist, als die des Senders über den zu messenden Lichtpfad. Anhand der 1, 2 und 3 werden kurz der Stand der Technik und dieses Problem näher erläutert. Die 1 zeigt ein kompensierendes optisches Sensorsystem (1), bestehend aus einem Sender (H), einem Kompensationssender (K) und einem Empfänger (D). Der Sender (H) strahlt über eine optische Übertragungsstrecke bestehend aus einer ersten optischen Übertragungsstrecke (I1) und einer zweiten optischen Übertragungsstrecke (I2) in den Empfänger (D) ein. Dabei wird das optische Signal am Übergang von der ersten optischen Übertragungsstrecke (I1) zur zweiten optischen Übertragungsstrecke (I2) am Objekt (O) reflektiert und/oder durch dieses transmittiert. Der Kompensationssender (K) strahlt ebenso in eine dritte Übertragungsstrecke (I3) ein, an deren Ende sich ebenfalls der Empfänger (D) befindet. Die beiden Übertragungsstrecken überlagern sich typischerweise summierend und/oder multiplizierend, wobei der Summierung typischerweise der Vorzug gegeben wird. Der Empfänger (D) wird in diesem Fall durch eine Fotodiode mit einem Widerstand symbolisiert. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass die Zeichnungen nur soweit ausgeführt sind, dass das Funktionsprinzip deutlich wird und einem Fachkundigen die Nacharbeitung der Erfindung möglich wird. Die Zeichnungen sind also generell nur als grobe schematische Skizzen zu verstehen. Das Empfängerausgangssignal (S0) dient einem Regler (CT) als Eingangssignal. Das zur Modulation des Senders (H) verwendete Sendesignal (S5) wird durch einen Generator (G) erzeugt, der in vielen Fällen im Stand der Technik auch Teil des Reglers (CT) ist. Der Regler (CT) erzeugt aus dem Empfängerausgangssignal (S0) und dem zur Modulation des Senders (H) verwendeten Sendesignal (S5) ein zur Modulation des Kompensationssenders (K) verwendetes Kompensationssendesignal (S3) in der Art, dass das Empfängerausgangssignal (S0) typischerweise keine Anteile des Sendesignals (S5) bis auf einen Reggelfehler und Signalrauschen mehr enthält. Ein internes Reglersignal (S4) stellt dabei ein Maß für die optischen Eigenschaften des Objekts (O), wie beispielsweise Entfernung und/oder Reflektivität, und/oder die Eigenschaften der ersten Übertragungsstrecke (I1) und der zweiten Übertragungsstrecke (I2), wie Transmissionsgrad und/oder Lichtlaufzeit durch diese, dar. Im Stand der Technik ist es üblich, die optischen Eigenschaften der dritten Übertragungsstrecke (I3) als bekannt vorauszusetzen. Darüber hinaus enthält die 1 noch Elemente, die im veröffentlichten Stand der Technik noch nicht offenbart sind und weiter unten erläutert werden. 2 zeigt ein ähnliches System, wie das der 1 mit dem Unterschied, dass hier der Kompensationssender (K) durch den Generator (G) getrieben wird und das Sendesignal (S5) durch den Regler (CT) so geregelt wird, dass das Empfängerausgangssignal (S0) typischerweise keine Anteile des Kompensationssendesignals (S3) bis auf einen Regelfehler und Signalrauschen mehr enthält. Darüber hinaus enthält auch die 2 noch Elemente, die im Stand der Technik noch nicht offenbart sind und weiter unten erläutert werden. Im Stand der Technik sind unterschiedliche Methoden zum Betrieb eines solchen Systems und zur Ausprägung des Reglers (CT) bekannt. Insbesondere ist es möglich, das zur Modulation des Senders (H) verwendete Sendesignal (S5) bzw. das zur Modulation des Kompensationssenders (K) verwendete Kompensationssendesignal (S3) monofrequent oder bandbegrenzt moduliert mit einer unteren Grenzfrequenz f_min und einer oberen Grenzfrequenz f_max und einer Mittenfrequenz f_mitte = (f_max – f_min)2 + f_min und einer Bandbreite f_b = (f_max – f_min)/2 zu betreiben. Es ist bekannt, dass das Spektrum der Modulation beispielsweise durch Verwendung von Spreiz-Codes gesteuert werden kann. In einem anderen Verfahren (3) werden das zur Modulation des Senders (H) verwendete Sendesignal (S5) und das zur Modulation des Kompensationssenders (K) verwendete Kompensationssendesignal (S3) mit einer gleichen Modulationsfrequenz betrieben und vom Regler (CT) erzeugt. Die Duty-Cycle der typischerweise rechteckförmigen Signale (S3, S5) sind jedoch komplementär zueinander. Das bedeutet, dass der Sender (H) immer dann zu einer höheren Sendeleistung hin durch das Sendesignal (S5) moduliert oder eingeschaltet wird, wenn der Kompensationssender (K) durch das Kompensationssendesignal (S3) gedämpft oder ausgeschaltet wird und umgekehrt. Der Regler (CT) steuert in diesem Fall nicht die Amplitude, sondern den Duty-Cycle der beiden Signale (S3, S5). Der Regler erhält durch einen Generator (G) den Sendetakt. Eine entsprechende Vorrichtung stellt 3 dar. Im Stand der Technik wird jedoch kein Verfahren zur optimalen Einstellung des Arbeitspunktes des Kompensationssenders angegeben.A major problem with compensating optical sensor systems, such as in DE10001955A1 . DE10024156A1 . DE19839730C1 . DE10346741 B3 . DE102004025345B3 . DE102005010745B3 or DE102007005187B4 is that the compensation radiation through a compensation transmitter into the receiver is much stronger than that of the transmitter via the light path to be measured. Based on 1 . 2 and 3 briefly the state of the art and this problem are explained in more detail. The 1 shows a compensating optical sensor system ( 1 ), consisting of a transmitter (H), a compensation transmitter (K) and a receiver (D). The transmitter (H) radiates via an optical transmission path consisting of a first optical transmission path (I1) and a second optical transmission path (I2) into the receiver (D). In this case, the optical signal is reflected at the transition from the first optical transmission path (I1) to the second optical transmission path (I2) at the object (O) and / or transmitted through this. The compensation transmitter (K) also radiates into a third transmission path (I3), at the end of which the receiver (D) is also located. The two transmission paths typically overlap and / or multiply, with the summation typically being preferred. The receiver (D) is symbolized in this case by a photodiode with a resistor. At this point it should be noted that the drawings are only executed so far that the principle of operation is clear and a skilled person, the reworking of the invention is possible. The drawings are therefore generally only to be understood as a rough schematic sketches. The receiver output signal (S0) serves as input to a controller (CT). The transmit signal (S5) used to modulate the transmitter (H) is generated by a generator (G), which in many cases is also part of the controller (CT) in the prior art. The controller (CT) generates from the receiver output signal (S0) and the transmit signal (S5) used to modulate the transmitter (H) a compensation transmit signal (S3) used to modulate the compensation transmitter (K) such that the receiver output signal (S0) is typically contains no portions of the transmission signal (S5) except for a control error and signal noise. An internal regulator signal (S4) represents a measure of the optical properties of the object (O), such as distance and / or reflectivity, and / or the properties of the first transmission path (I1) and the second transmission path (I2), such as transmittance and / or light transit time through these, dar. In the art, it is common to assume the optical properties of the third transmission path (I3) as known. In addition, the contains 1 nor elements that are not yet disclosed in the published prior art and are explained below. 2 shows a similar system, like that of the 1 with the difference that here the compensation transmitter (K) is driven by the generator (G) and the transmission signal (S5) is controlled by the controller (CT) so that the receiver output signal (S0) typically no shares of the compensation transmission signal (S3) to to a control error and signal noise more contains. In addition, also contains the 2 nor elements that are not yet disclosed in the prior art and are explained below. In the prior art, different methods for operating such a system and the nature of the controller (CT) are known. In particular, it is possible to use the transmit signal (S5) or the compensation transmit signal (S3) used for modulation of the transmitter (H) monofrequently or in a band-limited manner with a lower limit frequency f _min and an upper limit frequency f _max and a center frequency f _center = (f _max - f _min ) 2 + f _min and a bandwidth f _b = (f _max - f _min ) / 2 to operate. It is known that the spectrum of the modulation can be controlled, for example, by using spreading codes. In another method ( 3 ), the transmit signal (S5) used to modulate the transmitter (H) and the compensation transmit signal (S3) used to modulate the compensation transmitter (K) are operated at the same modulation frequency and generated by the controller (CT). However, the duty cycles of the typically rectangular signals (S3, S5) are complementary to one another. That is, the transmitter (H) is always modulated or turned on to a higher transmission power by the transmission signal (S5) when the compensation transmitter (K) is attenuated or turned off by the compensation transmission signal (S3), and vice versa. In this case, the controller (CT) does not control the amplitude but the duty cycle of the two signals (S3, S5). The controller receives the send clock through a generator (G). An appropriate device provides 3 In the prior art, however, no method for optimal adjustment of the operating point of the compensation transmitter is specified.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es daher eine Vorrichtung anzugeben, die das Betreiben eines Kompensationssenders (K) und eines Senders (H) im gleichen elektrooptischen Arbeitspunkt bezogen auf eine typische Positionierung eines Objekts (O) gegenüber dem Empfänger (D) bei einer typischen Reflektivität des Objekts (O) ermöglicht. Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.The object of the invention is therefore to provide a device which comprises operating a compensation transmitter (K) and a transmitter (H) in the same electro-optical operating point with respect to a typical positioning of an object (O) relative to the receiver (D) with a typical reflectivity of the object (O) allows. This object is achieved with a device according to claim 1.

Beschreibung der grundlegenden Erfindung Description of the basic invention

Zur Erläuterung der Erfindung wird an dieser Stelle nun auf die nicht im publizierten Stand der Technik offenbarten Elemente der 1,2 und 3 eingegangen, da diese ebenfalls zur Unterdrückung von Störern dienen. Viele wesentliche Elemente sind dabei in den Anmeldungen DE10 2013 003 791.3 und DE10 2013 005 787.6 sowie PCT/DE2013/000495 sowie deren Nachanmeldungen mit gleicher Priorität bereits benannt, deren Offenbarungsgehalt vollumfänglich Teil dieser Offenlegungsschrift ist. Zwischen dem Sender (H) und dem Kompensationssender (K) befindet sich typischerweise eine zweite Barriere (B2), die ein Eindringen des Lichts des Senders (H) in den Kompensationspfad verhindert. Vorzugsweise ist der Kompensationssender (K) in einer Kompensationssenderkavität (CAV_K) untergebracht, die den Kompensationssender (K) vorzugsweise bis auf ein optisches Kompensationspfadfenster (WK) vollständig von der Außenwelt optisch abtrennt. Dieses optische Kompensationspfadfenster hat unter anderem die Aufgabe, das Licht des Kompensationssenders (K) zum Ersten nur auf den Empfänger (D) fallen zu lassen und dieses Licht beim Durchgang durch den Kompensationspfad so abzuschwächen, dass das Licht des Kompensationssenders bei dessen Vollaussteuerung mit in etwa der gleichen Lichtintensität auf die Fotodiode, also den Empfänger (D) fällt, wie das Licht des Senders (H) unter optimalsten Bedingungen, wie beispielsweise minimaler Abstand des Objekts (O) vom Sensorsystem (1) und maximale Reflektivität des Objekts (O). Hierdurch kann sichergestellt werden, dass der elektrooptische Arbeitspunkt des Kompensationssenders (K) definiert durch Beleuchtungsstärke des Signals des Kompensationssenders (K) auf dem Empfänger (D) und elektrische Energieversorgung des Kompensationssenders (K), beispielsweise elektrische Stromstärke der Bestromung des Kompensationssenders (K), in zumindest einem typischen Arbeitspunkt annähernd mit dem entsprechenden elektrooptischen Arbeitspunkt des Senders (H) übereinstimmen. Der Empfänger (D) ist typischerweise ebenfalls durch eine Empfängerkavität (CAV_D) optisch weitestgehend von der Außenwelt abgetrennt. Einzig das besagte Kompensationspfadfenster (WK) und ein Empfangspfadfenster (WD) erlauben den Zugang von Licht zur Empfängerkavität (CAV_D) und damit zum Empfänger (D). Es hat sich gezeigt, dass es günstig ist, wenn die Wand (B), die den Empfänger (D) von dem Objekt (O) optisch trennt, und/oder die zweite Barriere (B2) mit einem Reflektor (R) versehen ist, der das Licht des Kompensationssenders (K) so auf den Empfänger (D) streut, dass dieser vollflächig ausgeleuchtet wird. Die ist deshalb typischer Weise notwendig, weil das Kompensationspfadfenster (WK) typischerweise eine kleinere Fläche als der möglichst empfindliche Empfänger (D) aufweisen muss. Somit ist es möglich, zum einen die Lichtintensität des Signals des Kompensationssenders (K) durch die Querschnittsfläche und die Dämpfung des Kompensationspfadfensters (WK) zu steuern und trotzdem den Empfänger (D) ganzflächig auszuleuchten. Hierfür sollte das Streulicht des Reflektors (R) einen diffusen Lichtanteil aufweisen, der größer als 5%, besser größer als 10%, besser größer als 25%, besser größer als 50%, besser größer als 75%, besser größer als 85%, besser größer als 90% ist.To explain the invention is now at this point not disclosed in the published prior art elements of 1 . 2 and 3 since these also serve to suppress interferers. Many essential elements are in the applications DE10 2013 003 791.3 and DE10 2013 005 787.6 such as PCT / DE2013 / 000495 and their subsequent applications with the same priority have already been named, the disclosure content of which is fully incorporated in this publication. Between the transmitter (H) and the compensation transmitter (K) is typically a second barrier (B2), which prevents the light of the transmitter (H) from entering the compensation path. The compensation transmitter (K) is preferably accommodated in a compensation transmitter cavity (CAV_K), which optically completely separates the compensation transmitter (K) from the outside world except for an optical compensation path window (WK). One of the functions of this optical compensation path window is to allow the light of the compensation transmitter (K) to fall only on the receiver (D) and to attenuate this light as it passes through the compensation path so that the light of the compensation transmitter reaches approximately the full scale the same light intensity on the photodiode, so the receiver (D) falls as the light of the transmitter (H) under optimal conditions, such as minimum distance of the object (O) from the sensor system ( 1 ) and maximum reflectivity of the object (O). This ensures that the electro-optical operating point of the compensation transmitter (K) defined by the illumination intensity of the signal of the compensation transmitter (K) on the receiver (D) and electrical power supply of the compensation transmitter (K), for example, electric current of the current compensation of the compensation transmitter (K), in at least one typical operating point approximately coincide with the corresponding electro-optical operating point of the transmitter (H). The receiver (D) is also typically optically largely separated from the outside world by a receiver cavity (CAV_D). Only the said compensation path window (WK) and a reception path window (WD) allow the access of light to the receiver cavity (CAV_D) and thus to the receiver (D). It has been shown that it is favorable if the wall (B) which optically separates the receiver (D) from the object (O) and / or the second barrier (B2) is provided with a reflector (R), the light of the compensation transmitter (K) on the receiver (D) scatters, that this is illuminated over its entire surface. This is typically necessary because the compensation path window (WK) typically needs to have a smaller area than the most sensitive receiver (D). Thus, it is possible, on the one hand, to control the light intensity of the signal of the compensation transmitter (K) by the cross-sectional area and the attenuation of the compensation path window (WK) and, nevertheless, to illuminate the receiver (D) over the whole area. For this purpose, the scattered light of the reflector (R) should have a diffuse light component that is greater than 5%, better than 10%, better than 25%, better than 50%, better than 75%, better than 85%, better than 90%.

Hierdurch ist es möglich insbesondere bei einem Kompensationssender (K), der vom gleichen Typ wie ein Sender (H) ist, beide – Kompensationsender (K) und Sender (H) in eine gleichen elektooptischen Arbeitspunkt für einen typischen Anwendungsfall zu betreiben. Der gleiche elektrooptische Arbeitspunkt ist dabei durch gleich Leuchtintensität (Lichtenergie) des Kompensationssenders (K) und des Senders (H) bei gleicher optischen Strahlungsdichte integriert über die Empfangsfläche des Empfängers (D) auf dem Empfänger (D) definiert. Dies hat den Vorteil, dass die Temperaturkoeffizienten von Sender (H) und Kompensationssender (K) in diesem elektrooptischen Arbeitspunkt einander gleichen, wodurch eine temperaturbedingte Drift des Messsignals (S4) vermindert wird. Da die Leuchtintensität (Lichtenergieabstrahlung) des Kompensationssenders (K) und des Senders (H) beispielsweise im Falle von Leuchtdioden beispielsweise vom eingeprägten Betriebsstrom der Leuchtdioden abhängt bedeutet eine gleiche Leuchtintensität (Lichtenergieabstrahlung) in etwa einen gleichen Stromarbeitspunkt. Ähnliches kann für die elektrische Leistung und/oder elektrische Spannung angegeben werden, je nachdem, wie die Leuchtdioden angesteuert werden. Der Kompensationssender (K) und der Sender (H) strahlen daher in zumindest einem Systemarbeitspunkt, der gekennzeichnet ist durch ein zu vermessendes Objekt (O) innerhalb eines vorgesehenen Objektabstands zum Empfänger (D) und durch eine Reflektivität von mehr als 0% der auf das Objekt (O) durch den Sender (H) eingestrahlten Lichtleistung, jeweils eine Lichtleistung ab, die nicht mehr als 25%, besser nicht mehr als 10%, besser nicht mehr als 5%, besser nicht mehr als 2%, besser nicht mehr als 1% zwischen Kompensationssender (K) und Sender (H) voneinander abweichtThis makes it possible, in particular for a compensation transmitter (K), which is of the same type as a transmitter (H), to operate both compensation transmitter (K) and transmitter (H) in a same electro-optical operating point for a typical application. The same electro-optical operating point is defined by the same luminous intensity (light energy) of the compensation transmitter (K) and the transmitter (H) with the same optical radiation density integrated over the receiving surface of the receiver (D) on the receiver (D). This has the advantage that the temperature coefficients of transmitter (H) and compensation transmitter (K) in this electro-optical operating point are equal to each other, whereby a temperature-induced drift of the measuring signal (S4) is reduced. Since the luminous intensity (light energy radiation) of the compensation transmitter (K) and the transmitter (H), for example in the case of light-emitting diodes, for example, depends on the impressed operating current of the light emitting diodes means a same light intensity (light energy radiation) in about a same power working point. The same can be stated for the electrical power and / or electrical voltage, depending on how the light-emitting diodes are driven. The compensation transmitter (K) and the transmitter (H) therefore radiate in at least one system operating point, characterized by an object (O) to be measured within an intended object distance to the receiver (D) and by a reflectivity of more than 0% of that on the Object (O) by the transmitter (H) radiated light output, each a light output from the not more than 25%, better not more than 10%, better not more than 5%, better not more than 2%, better not more than 1% between compensating transmitter (K) and transmitter (H) are different

Darüber hinaus ist es sinnvoll, das Empfangspfadfenster (WD) und/oder ein ggf. zugehöriges Empfangspfadfilter (FD) optisch nur für das zu detektierende Licht transparent zu gestalten. Dies kann insbesondere so geschehen, dass es für Licht der Wellenlänge des Senders (H) oder des zu detektierenden Lichts transparent ist, also das Licht des Senders (H) oder das zu detektierende Licht bei dessen Schwerpunktswellenlänge um nicht mehr als 50% besser nicht mehr als 25%, besser nicht mehr als 10%, besser nicht mehr als 5%, besser, nicht mehr als 2%, besser nicht mehr als 1% dämpft. Die Wellenlänge des zu detektierenden Lichts kann dabei von der Schwerpunktswellenlänge des Senders (H) abweichen. Dies ist beispielsweise bei der Messung von Fluoreszenzeigenschaften des Objekts (O) wichtig. Dabei wird die Dämpfung berechnet als 100% minus die Intensität des Lichts vor dem Empfangspfadfilter (FD) geteilt durch Intensität des Lichts hinter dem Empfangspfadfilter (FD). Gleichzeitig soll das Empfangspfadfilter (FD), also das Empfangspfadfenster (WD), für Licht der Wellenlänge des Störers intransparent sein, also das Licht des Störers zumindest bei dessen Schwerpunktswellenlänge um mehr als 50% besser mehr als 75%, besser mehr als 90%, besser mehr als 95%, besser, mehr als 98%, besser mehr als 99% dämpfen. Dabei wird die Dämpfung wieder berechnet als 100% minus die Intensität des Lichts vor dem Empfangspfadfilter (FD) geteilt durch Intensität des Lichts hinter dem Empfangspfadfilter (FD). Noch besser ist, wenn diese Dämpfungsverhältnisse für die integrale Dämpfung des Lichts des Störers in dem Spektralbereich gelten, in dem der Empfänger (D) empfindlich ist. Es sollte nicht unerwähnt bleiben, dass auch der Sendepfad typischerweise ein Sendepfadfenster (WH) aufweist, das mit einem Sendepfadfilter (FH) versehen sein kann. Es ist sinnvoll, wenn auch das Sendepfadfilter (FH) optisch nur für das zu Licht des Senders (H) transparent zu gestalten. Dies kann insbesondere so geschehen, dass es für Licht der Wellenlänge des Senders (H) transparent ist, also das Licht des Senders (H) bei dessen Schwerpunktswellenlänge um nicht mehr als 50% besser nicht mehr als 25%, besser nicht mehr als 10%, besser nicht mehr als 5%, besser, nicht mehr als 2%, besser nicht mehr als 1% dämpft. Dabei wird die Dämpfung berechnet als 100% minus die Intensität des Lichts vor dem Sendepfadfilter (FH) geteilt durch Intensität des Lichts hinter dem Sendepfadfilter (FH). Gleichzeitig soll das Sendepfadfilter (FH), also das Sendepfadfenster (WH) für Licht der Wellenlänge eines anwendungstypischen Störers, beispielsweise einer Leuchtstoffröhre, intransparent sein, also das Licht des Störers zumindest bei dessen Schwerpunktswellenlänge um mehr als 50% besser mehr als 75%, besser mehr als 90%, besser mehr als 95%, besser, mehr als 98%, besser mehr als 99% dämpfen. Dabei wird die Dämpfung wieder berechnet als 100% minus die Intensität des Lichts vor dem Sendepfadfilter (FH) geteilt durch Intensität des Lichts nach Durchgang durch den Sendepfadfilter (FH). Noch besser ist, wenn diese Dämpfungsverhältnisse für die integrale Dämpfung des Lichts des Störers in dem Spektralbereich gelten, in dem der Empfänger (D) empfindlich ist. Das Eindringen des Lichts des Störers in das System (1) kann auf diese Weise verhindert oder zumindest vermindert werden. Der Kompensationssender kann übrigens als Störer verstanden werden, wenn dessen Licht aus dem System herausdringen kann, auf das Objekt fallen kann und auf irgendeinem anderen Weg, als dem vorgesehenen Kompensationspfad wieder zum Empfänger (D) gelangen kann. Es ist daher sinnvoll, wenn der Kompensationssender (K), wenn möglich auf einer anderen Wellenlänge arbeitet, als der Sender (H).In addition, it makes sense to optically configure the receive path window (WD) and / or an optionally associated receive path filter (FD) only for the light to be detected. This can in particular be done so that it is transparent to light of the wavelength of the transmitter (H) or the light to be detected, so the light of the transmitter (H) or the light to be detected at its center of gravity wavelength not more than 50% better not more than 25%, better not more than 10%, better not more than 5%, better, not more than 2%, better not more than 1%. The The wavelength of the light to be detected can deviate from the center-of-mass wavelength of the transmitter (H). This is important, for example, in the measurement of fluorescence properties of the object (O). The attenuation is calculated as 100% minus the intensity of the light before the receive path filter (FD) divided by the intensity of the light behind the receive path filter (FD). At the same time, the reception path filter (FD), ie the reception path window (WD), should be opaque to light of the wavelength of the interferer, ie the light of the interferer at least at its centroid wavelength by more than 50% better than 75%, better more than 90%, better more than 95%, better, more than 98%, better more than 99% steam. The attenuation is again calculated as 100% minus the intensity of the light before the Receive Path Filter (FD) divided by the intensity of the light behind the Receive Path Filter (FD). Even better, these attenuation ratios apply to the integral attenuation of the interferer light in the spectral region where the receiver (D) is sensitive. It should not go unmentioned that the transmit path also typically has a transmit path window (WH) that can be provided with a transmit path filter (FH). It makes sense to make the transmit path filter (FH) optically transparent only to the light of the transmitter (H). This can in particular be done in such a way that it is transparent for light of the wavelength of the transmitter (H), ie the light of the transmitter (H) at its center-of-mass wavelength is not more than 50% better not more than 25%, better not more than 10% , better not more than 5%, better, not more than 2%, better not more than 1% attenuates. The attenuation is calculated as 100% minus the intensity of the light before the transmit path filter (FH) divided by the intensity of the light behind the transmit path filter (FH). At the same time, the transmission path filter (FH), ie the transmission path window (WH) for light the wavelength of an application-typical interferer, such as a fluorescent tube, be intransparent, so the light of the interferer at least at its centroid wavelength by more than 50% better than 75%, better more than 90%, better more than 95%, better, more than 98%, better more than 99% steam. The attenuation is calculated as 100% minus the intensity of the light before the transmit path filter (FH) divided by the intensity of the light after passing through the transmit path filter (FH). Even better, these attenuation ratios apply to the integral attenuation of the interferer light in the spectral region where the receiver (D) is sensitive. The penetration of the interferer's light into the system ( 1 ) can be prevented or at least reduced in this way. Incidentally, the compensation transmitter can be understood as a disturbance if its light can escape from the system, fall on the object and can return to the receiver (D) in some other way than the intended compensation path. It is therefore useful if the compensation transmitter (K), if possible working on a different wavelength than the transmitter (H).

Die Vorrichtung und das Verfahren sind besonders für die Verwendung in Automobilen mit erhöhten Anforderungen hinsichtlich der elektromagnetischen Verträglichkeit geeignet.The apparatus and method are particularly suitable for use in automobiles with increased electromagnetic compatibility requirements.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10001955 A1 [0001]
DE 10024156 A1 [0001]
DE 19839730 C1 [0001]
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DE 102013003791 [0003]
DE 102013005787 [0003]
DE 2013/000495 [0003]

Claims

Device for optically measuring a transmission path (I1, I2, O) with at least one transmitter (H) and at least one compensation transmitter (K) and at least one receiver (D) and at least one controller (CT), wherein the at least one transmitter (H) and the at least one compensation transmitter (K) is operated in each case with a time-complementary modulation signal (S5, S3) and wherein the at least one controller (CT) controls at least one of the compensation transmitters (K) and / or at least one of the transmitters (H) in a time-complementary manner in that the output signal (S0) of the at least one receiver (D) no longer contains any portions of the transmitter signal (S5) and / or the compensation transmitter signal (S3) except for a control error and signal noise characterized by a. that the compensation transmitter (K) irradiates via a compensation path in the form of a third transmission path (I3) in the receiver (D) and b. that the compensation transmitter (K) is placed in a compensation transmitter cavity (CAV_K) and c. and that this compensation path (I3) i. a compensation path window (WK) and ii. a reflector (R) includes and d. that the reflector (R) changes the spatial distribution of the light of the compensation transmitter (K) on the receiver (D) and e. the compensation path window (WK) reduces the intensity of the light of the compensation transmitter (K) on the receiver (D).

Apparatus according to claim 1, characterized a. the scattered light of at least one reflector (R) has a diffuse light component which is greater than 5% and / or greater than 10% and / or greater than 25% and or greater than 50% and or greater than 75% and / or greater than 85% and / or greater than 90%

Apparatus according to claim 1 or 2 characterized in that a. the reception path has at least one reception path filter (FD) and b. the reception path filter (FD) is transparent to the centroid wavelength of the light to be detected and / or to the light of at least one transmitter (H), wherein transparent means that c. that the light to be detected and / or the light of the transmitter (H) at its centroid wavelength by not more than 50% and / or not more than 25% and / or not more than 10% and / or not more than 5% and / / or not more than 2% and / or not more than 1% when passing through the receive path window is attenuated.

Apparatus according to claim 3, characterized a. that the receive path filter (FD) is intransparent for the centroid wavelength of a jammer, where intransparent means that b. that the light of the interferer at its centroid wavelength by more than 50% and / or more than 75% and / or more than 90% and / or more than 95% and / or more than 98% and / or more than 99% when passing through the receive path filter (FD) is attenuated.

Device according to claim 3 and / or 4 characterized in that a. the receive path filter (FD) is intransparent for the centroid wavelength of a jammer, and b. in that the light transmitted by the reception path filter (FD) of the interferer integrated over the wavelength ranges in which the receiver (D) is sensitive to light, integrated by more than 50% and / or more than 75% and / or more than 90% and / or more than 95% and / or more than 98% and / or more than 99% is attenuated when passing through the receive path filter (FD).

Device according to one or more of the preceding claims, characterized a. the wavelength of the light to be detected deviates from the center wavelength of at least one transmitter (H).

Device according to one of the preceding claims, characterized a. that the transmission path has at least one transmission path filter (FH) and b. the transmission path filter (FH) is optically transparent only to the light of at least one transmitter (H), wherein transparent means c. that the light of the transmitter (H) at its centroid wavelength is not more than 50% and / or not more than 25% and / or not more than 10% and / or not more than 5% and / or not more than 2% and / or not more than 1%.

Apparatus according to claim 7, characterized a. that the transmission path has at least one transmission path filter (FH) and b. that the transmission path filter (FH) is optically opaque to the light of an interferer, in particular a fluorescent tube and / or sunlight, where intransparent means c. in that the transmission path filter (FH) blocks the light of the interferer at least at its centroid wavelength by more than 50% and / or more than 75% and / or more than 90% and / or more than 95% and / or more than 98% and / or more than 99% is attenuated when passing through the transmit path filter (FH).

Apparatus according to claim 8, characterized a. the transmit path filter (FD) is intransparent for the centroid wavelength of a jammer, and b. that light from the interferer transmitted by the transmission path filter (FH) integrated over the wavelength ranges in which the receiver (D) is sensitive to light integrated by more than 50% and / or more than 75% and / or more than 90% and / or more than 95% and / or more than 98% and / or more than 99% is attenuated when passing through the transmit path filter (FH).

Apparatus according to claim 9, characterized a. in that at least one compensation transmitter (K) has a different center-of-mass wavelength than at least one transmitter (H) and b. in that at least one receiver (D) is sensitive to the centroid wavelength of the transmitter (H) and to the centroid wavelength of the compensation end (K).

Device according to one or more of the preceding claims characterized a. in that at least one compensation transmitter (K) and at least one transmitter (H) are characterized by at least one system operating point characterized by an object (O) to be measured within an intended object distance to the receiver (D) and by a reflectivity of the object (O) of more when 0% of the light power irradiated on the object (O) by the transmitter (H), each emitting a light output which is not more than 25% and / or not more than 10% and / or not more than 5% and / or not more than 2% and / or not more than 1% between the compensation transmitter (K) and the transmitter (H) are different.