DE202014007445U1 - Multifunctional optical micro-sensor system - Google Patents

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Abstract

Halios-System zur Vermessung einer optischen Übertragungsstrecke a. wobei sich mindestens ein optisches Empfangspfadfilter (FD), Teil der Vorrichtung ist und sich in mindestens einer der zweiten Übertragungsstrecken (I2) befindet und b. wobei das Empfangspfadfilter (FD) für die Wellenlänge des Lichts des Senders (H, 2, 3, 4), also für die Senderwellenlänge, und/oder für die Wellenlänge der zu detektierenden Strahlung eine Transmissivität von mindestens 50% oder besser 75% oder besser 88% oder besser 95% oder besser mindestens 98% oder besser mindestens 99% aufweist und c. wobei das Empfangspfadfilter (FD) für die Wellenlänge des Lichts des Kompensationssenders (K, 9), also für die Kompensationssenderwellenlänge, eine Transmissivität von höchstens 50% oder besser höchstens 25% oder besser höchstens 12% oder besser höchstens 5% oder besser höchstens 2% oder besser höchstens 1% aufweist und d. wobei Empfangspfadfilter (FD) für die Wellenlänge des Lichts des Kompensationssenders (K, 9), also für die Kompensationssenderwellenlänge, einen Absorptionsfaktor von mindestens 25% oder besser mindestens 50% oder besser mindestens 75% oder besser mindestens 88% oder besser mindestens 95% oder besser mindestens 98% oder besser mindestens 99% aufweist und e. wobei mindestens der besagte Kompensationssender (K, 9) und mindestens ein Empfänger (D, 10) durch mindestens einen Steg (48) derart getrennt sind, dass eine direkte Bestrahlung des besagten Empfängers (D, 10) durch den besagten Kompensationssender (K, 9) nicht möglich ist und f. wobei der besagte Kompensationssender (K, 9) in einer Kompensationssenderkavität (CAV_K) platziert ist und wobei der besagte Steg (48) ein Teil der Wand der Kompensationssenderkavität (CAV_K) ist und g. Wobei der besagte Empfänger (D, 10) in einer Empfängerkavität (CAV_D) platziert ist und wobei der besagte Steg (48) ein Teil der Wand der Empfängerkavität (CAV_D) ist und h. wobei mindestens der besagte Empfänger (D, 10) und der besagte Kompensationssender (K, 9) durch mindestens einen optischen Pfad (49) optisch miteinander verbunden sind, bei dem durch mindestens eine Reflektion Licht an einem Reflektor (R) von dem besagten Kompensationssender (K, 9) auf den besagten Empfänger (D, 10) übertragen werden kann und i. wobei mindestens der besagte Sender (H, 2, 3, 4) und mindestens der besagte Empfänger (D, 10) durch mindestens eine Barriere (17) derart getrennt sind, dass eine direkte Bestrahlung des besagten Empfängers (D, 10) durch den besagten Sender (H, 2, 3, 4) nicht möglich ist und j. wobei mindestens der besagte Sender (H, 2, 3, 4) und mindestens der besagte Empfänger (D, 10) durch mindestens eine optische Sperre (B2, B3) von einander optisch separiert sind und k. wobei die Vorrichtung mindestens einen Absorber (51) aufweist, der die Abstrahlung von Licht mindestens des besagten Kompensationssenders (K, 9) in zumindest eine vordefinierte Richtung und/oder in Richtung auf mindestens ein zu vermessendes Objekt (O) verhindert und l. wobei zumindest der besagte Sender (H, 2, 3, 4) und der besagte Kompensationssender (K, 9) der Vorrichtung mit unterschiedlicher Schwerpunktswellenlänge strahlen.Halios system for measuring an optical transmission path a. wherein at least one optical receive path filter (FD) is part of the device and is located in at least one of the second transmission links (I2) and b. wherein the receiving path filter (FD) for the wavelength of the light of the transmitter (H, 2, 3, 4), ie for the transmitter wavelength, and / or for the wavelength of the radiation to be detected, a transmissivity of at least 50% or better 75% or better 88% or better 95% or better at least 98% or better at least 99% and c. wherein the reception path filter (FD) for the wavelength of the light of the compensation transmitter (K, 9), ie for the compensation transmitter wavelength, a transmissivity of at most 50% or better at most 25% or better at most 12% or better at most 5% or better at most 2% or better at most 1% and d. wherein receiving path filter (FD) for the wavelength of the light of the compensation transmitter (K, 9), ie for the compensation transmitter wavelength, an absorption factor of at least 25% or better at least 50% or better at least 75% or better at least 88% or better at least 95% or better at least 98% or better at least 99% and e. wherein at least said compensation transmitter (K, 9) and at least one receiver (D, 10) are separated by at least one land (48) such that direct irradiation of said receiver (D, 10) by said compensation transmitter (K, 9 ) is not possible and f. wherein said compensation transmitter (K, 9) is placed in a compensation transmitter cavity (CAV_K) and wherein said land (48) is part of the wall of the compensation transmitter cavity (CAV_K) and g. Wherein said receiver (D, 10) is placed in a receiver cavity (CAV_D) and wherein said bridge (48) is part of the wall of the receiver cavity (CAV_D) and h. wherein at least said receiver (D, 10) and said compensation transmitter (K, 9) are optically interconnected by at least one optical path (49) in which, by at least one reflection, light is emitted to a reflector (R) from said compensating transmitter (49). K, 9) can be transmitted to said receiver (D, 10) and i. wherein at least said transmitter (H, 2, 3, 4) and at least said receiver (D, 10) are separated by at least one barrier (17) such that direct irradiation of said receiver (D, 10) by said transmitter Transmitter (H, 2, 3, 4) is not possible and j. wherein at least said transmitter (H, 2, 3, 4) and at least said receiver (D, 10) are optically separated from each other by at least one optical barrier (B2, B3) and k. wherein the device comprises at least one absorber (51) which prevents the emission of light from at least said compensating transmitter (K, 9) in at least one predefined direction and / or towards at least one object (O) to be measured, and l. wherein at least said transmitter (H, 2, 3, 4) and said compensation transmitter (K, 9) radiate the device at different centroid wavelengths.

Description

Einleitung und Stand der TechnikIntroduction and state of the art

Für die Erkennung dreidimensionaler Gesten wie beispielsweise Wisch- und Annäherungsgesten werden Sensoren benötigt, die in der Lage sind die Position, Bewegung und Orientierung von Händen zu erfassen.Detecting three-dimensional gestures, such as swipe and close gestures, requires sensors capable of detecting the position, motion and orientation of hands.

Neben der Verwendung von Kameras ist die Verwendung einfacher LED und Fotodioden basierender Konzepte aufgrund der damit verbundenen Kosten von besonderem Interesse.Besides the use of cameras, the use of simple LED and photodiode based concepts is of particular interest because of the associated costs.

Ein wesentliches Problem, das aus dem Stand der Technik bekannt ist, ist dabei der zur Verfügung stehende Bauraum. Für die Steigerung der Robustheit solcher optischer Systeme gegen Fremdlicht und andere Störungen wurden verschiedene Methoden entwickelt.An essential problem, which is known from the prior art, is the available space. Various methods have been developed for increasing the robustness of such optical systems against ambient light and other disturbances.

Aus dem Stand der Technik sind dabei Systeme bekannt, bei denen ein Generator (G) ein Sendesignal (S5) erzeugt, mit dem ein Sender (H) gespeist wird. Dieser Sender (H) strahlt in einen Empfänger (D) nach Durchgang durch die zu vermessende Übertragungsstrecke bestehend mindestens aus einer ersten Teilübertragungsstrecke (I1) und einer zweiten Teilübertragungsstrecke (I2) ein. Das Empfängerausgangssignal (S0) des Empfängers (D) wird durch einen Regler (CT) zu einem Kompensationssignal (S3) verarbeitet, mit dem ein Kompensationssender (K) gespeist wird, der wieder typischerweise linear überlagernd über die Übertragungsstrecke (I3) ebenfalls in den Empfänger (D) einstahlt. Das Kompensationssignal (S3) wird dabei in der Art durch den Regler (CT) aus dem Empfängerausgangssignal (S0) und dem Sendesignal (S5) erzeugt, dass das Sendeausgangssignal (S0) bis auf einen Regelfehler und das Systemrauschen keine Komponenten des Sendesignals (S5) mehr enthält.Systems are known from the prior art, in which a generator (G) generates a transmission signal (S5), with which a transmitter (H) is fed. This transmitter (H) radiates into a receiver (D) after passing through the transmission link to be measured, comprising at least a first partial transmission path (I1) and a second partial transmission path (I2). The receiver output signal (S0) of the receiver (D) is processed by a controller (CT) to a compensation signal (S3), with which a compensation transmitter (K) is fed, again typically linearly superimposed over the transmission path (I3) also in the receiver (D) einstahlt. The compensation signal (S3) is generated in the manner by the controller (CT) from the receiver output signal (S0) and the transmission signal (S5) that the transmission output signal (S0) except for a control error and the system noise no components of the transmission signal (S5) contains more.

Solche Systeme, im Folgenden HALIOS-Systeme genannt, sind besonders robust gegenüber Störquellen, wie beispielsweise Sonnenlicht bei gleichzeitiger Robustheit gegenüber Verschmutzungen und einer Drift des Empfängers (D). Ein solches HALIOS-System ist beispielsweise aus der DE102010014462A1 oder der EP2418512A1 bekannt.Such systems, hereafter referred to as HALIOS systems, are particularly robust against sources of interference, such as sunlight while at the same time being robust against soiling and a drift of the receiver (D). Such a HALIOS system is for example from the DE102010014462A1 or the EP2418512A1 known.

Insgesamt sind aus dem Stand der Technik zwei verschiedene Grund-System-Varianten von Halios-Systemen bekannt, die auch beispielsweise durch Umschalten oder gewichtetes Umregeln der Regeleigenschaften gemischt werden können. Da der erste Anspruch sich auf diese Halios-Systeme im allgemeinen bezieht, wird im Folgenden eine Definition solcher aus dem Stand der Technik bekannten Halios-Systeme gegeben, um die Ansprüche kompakt gestalten zu können.Overall, two different basic system variants of Halios systems are known from the prior art, which can also be mixed, for example, by switching or weighted adjustment of the control properties. Since the first claim relates to these Halios systems in general, a definition of such known from the prior art Halios systems is given below in order to make the claims compact.

Ein Halios-System im Sinne dieser Offenbarung ist gekennzeichnet dadurch, dass

  • i. entweder in der ersten Variante
  • a. es über mindestens einen Signalgenerator (G) verfügt, der mindestens ein Sendesignal (S5) erzeugen kann, das mindestens einen Sender (H) steuert, der in mindestens einen Empfänger (D) einstrahlt, und
  • b. es über mindestens einen Regler (CT) verfügt, der mindestens ein Kompensationssendesignal (S3) ausgibt, mit dem mindestens ein Kompensationssender (K) gesteuert wird, der ebenfalls überlagernd zumindest in einen der besagten Empfänger (D) einstrahlt, und
  • c. dass der besagte Regler (CT) aus mindestens einem Empfängerausgangssignal (S0) des besagten Empfängers (D) und mindestens einem der besagten Sendesignale (S5) mindestens eines der besagten Kompensationssendesignal (S3) bildet und
  • d. und dass der Regler (CT) mindestens einen der besagten Kompensationssender (K) mittels des besagten Kompensationssendesignals (S3) so steuert, dass das besagte Empfängerausgangssignal (S0) des besagten Empfängers (D) bis auf einen Regelfehler und Systemrauschen keine Anteile des Sendesignals (S5) mehr enthält. oder in der zweiten Variante
  • e. sie über mindestens einen Signalgenerator (G) verfügt, der mindestens ein Kompensationssendesignal (S3) erzeugen kann, mit dem mindestens ein Kompensationssender (K) gesteuert wird, der zumindest in einen Empfänger (D) einstrahlt und
  • f. sie über mindestens einen Regler (CT) verfügt, der mindestens ein Sendesignal (S5) ausgibt, das mindestens einen Sender (H) steuert, der ebenfalls überlagernd in mindestens einen Empfänger (D) einstrahlt, und
  • g. dass mindestens einer der besagten Regler (CT) aus mindestens einem Empfängerausgangssignal (S0) eines der besagten Empfänger (D) und mindestens einem besagten Kompensationssendesignal (S3) mindestens eines der besagten Sendesignal (S5) bildet und
  • h. und dass der Regler (CT) mindestens einen der besagten Sender (H) mittels mindestens eines der besagten Sendesignals (S5) so steuert, dass das Empfängerausgangssignal des besagten Empfängers (D) bis auf einen Regelfehler und Systemrauschen keine Anteile des Kompensationssendesignals (S3) mehr enthält oder
  • i. dass es sich um eine Mischform der ersten und zweiten Variante handelt und
  • ii. dass zumindest der besagte optische Sender (H) in mindestens eine erste Übertragungstrecke (I1), die nur teilweise Bestandteil der Vorrichtung ist, hineinsenden kann und
  • iii. dass mindestens ein Objekt (O), das kein Bestandteil der Vorrichtung ist, am Ende dieser ersten optischen Übertragungsstrecke (I1) Licht in mindestens eine zweite Übertragungsstrecke (I2), die nur teilweise Bestandteil der Vorrichtung ist, hineinsenden kann, die an mindestens eifern der besagten Empfänger (D), der Bestandteil der Vorrichtung ist, endet und
  • iv. dass mindestens dieser Empfänger (D) zumindest das durch den Durchgang durch die erste Übertragungsstrecke (I1) und/oder die zweite Übertragungsstrecke (I2) und/oder die Reflektion am Objekt (O) modifizierte Sendesignal (S5) empfangen kann und in mindestens ein Empfängerausgangssignal (S0) umwandelt und
  • v. dass einer der besagten Regler (CT), der Bestandteil der Vorrichtung ist, mindestens eine Signalisierung (S4) ausgibt, die außerhalb der Vorrichtung weiterverwendet werden kann und
  • vi. dass diese Signalisierung (S4) einen repräsentativen Messwert für mindestens eine Eigenschaft mindestens einer ersten Übertragungsstrecke (I1) oder einer zweiten Übertragungsstrecke (I2) oder einen repräsentativen Messwert für mindestens eine Eigenschaft mindestens eines Objekts (O) am Ende einer besagten ersten Übertragungsstrecke (I1) oder am Anfang einer besagten zweiten Übertragungsstrecke (I2) darstellt und über eine Signalisierung (S4) zumindest auf Aufforderung ausgegeben wird und
  • vii. dass dieser Kompensationssender (K) in mindestens eine dritte Übertragungstrecke (I3) hineinsendet, die vollständig Bestandteil der Vorrichtung ist und
  • viii. dass mindestens eine der dritten Übertragungsstrecken (I3) an mindestens einem der besagten Empfänger (D) endet und
  • ix. dass zumindest dieser Empfänger (D) zumindest das Signal des besagten Kompensationssenders (K) überlagernd mit dem Signal zumindest eines der Sender (H) empfangen kann
A Halios system in the sense of this disclosure is characterized in that
  • i. either in the first variant
  • a. it has at least one signal generator (G) which can generate at least one transmission signal (S5) which controls at least one transmitter (H) which radiates into at least one receiver (D), and
  • b. it has at least one controller (CT) which outputs at least one compensation transmission signal (S3), with which at least one compensation transmitter (K) is controlled, which also radiates superimposing at least into one of said receivers (D), and
  • c. said controller (CT) comprises at least one receiver output signal (S0) of said receiver (D) and at least one of said transmit signals (S5) forming at least one of said compensation transmit signal (S3) and
  • d. and in that the controller (CT) controls at least one of said compensation transmitters (K) by means of said compensating transmission signal (S3) such that said receiver output signal (S0) of said receiver (D) does not receive any portions of the transmission signal (S5) except for a control error and system noise ) contains more. or in the second variant
  • e. it has at least one signal generator (G) which can generate at least one compensation transmission signal (S3) with which at least one compensation transmitter (K) is irradiated, which at least radiates into a receiver (D) and
  • f. it has at least one controller (CT) which outputs at least one transmission signal (S5) which controls at least one transmitter (H), which also radiates superimposing into at least one receiver (D), and
  • G. in that at least one of said controllers (CT) comprises at least one receiver output signal (S0) of one of said receivers (D) and at least one compensation transmit signal (S3) of at least one of said transmission signal (S5) and
  • H. and that the controller (CT) at least one of said transmitter (H) by means of at least one of said transmission signal (S5) controls so that the receiver output of said receiver (D) except for a control error and system noise no shares of the compensation transmission signal (S3) more contains or
  • i. that it is a mixed form of the first and second variant and
  • ii. that at least said optical transmitter (H) in at least a first transmission path (I1), which is only partially part of the device, can send in and
  • iii. at least one object (O), which is not a component of the device, at the end of this first optical transmission path (I1) can transmit light into at least one second transmission path (I2), which is only part of the device, which at least eifern the said receiver (D), which is part of the device, ends and
  • iv. in that at least this receiver (D) can receive at least the transmission signal (S5) modified by the passage through the first transmission path (I1) and / or the second transmission path (I2) and / or the reflection at the object (O) and into at least one receiver output signal (S0) converts and
  • v. that one of said controllers (CT), which is part of the device, outputs at least one signaling (S4) which can be reused outside the device, and
  • vi. in that this signaling (S4) has a representative measured value for at least one property of at least one first transmission path (I1) or a second transmission path (I2) or a representative measured value for at least one property of at least one object (O) at the end of a said first transmission path (I1). or at the beginning of said second transmission path (I2) and is output via a signaling (S4) at least on request, and
  • vii. that this compensation transmitter (K) sends in at least one third transmission link (I3), which is completely part of the device, and
  • viii. that at least one of the third transmission links (I3) ends at at least one of said receivers (D) and
  • ix. in that at least this receiver (D) can receive at least the signal of said compensating transmitter (K) superimposed on the signal of at least one of the transmitters (H)

Anhand der 1, 2 und 3 wird kurz der Stand der Technik 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.Based on 1 . 2 and 3 briefly the prior art is explained in 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.

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 fmin und einer oberen Grenzfrequenz fmax und einer Mittenfrequenz fmitte = (fmax – fmin)2 + fmin und einer Bandbreite fb = (fmax – fmin)/2 zu betreiben. Es ist bekannt, dass das Spektrum der Modulation beispielsweise durch Verwendung von Spreiz-Codes gesteuert werden kann.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) in a monofrequency or band-limited manner with a lower limit frequency fmin and an upper limit frequency fmax and a center frequency fmitte = (fmax - fmin) 2 + fmin and a bandwidth fb = (fmax - fmin) / 2. It is known that the spectrum of modulation can be controlled for example by using spreading codes.

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.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 represents.

Im Stand der Technik wird jedoch kein Verfahren zur optimalen Einstellung des Arbeitspunktes des Kompensationssenders angegeben.In the prior art, however, no method for optimal adjustment of the operating point of the compensation transmitter is specified.

Soll ein solches Halios-System in ein einziges kleines SMD Gehäuse eingebaut werden, so stellen sich verschiedene Herausforderungen, was die Optik und die Verarbeitbarkeit angeht.If such a Halios system to be installed in a single small SMD housing, so there are various challenges in terms of appearance and processability.

Soll ein solches System in ein einziges kleines SMD Gehäuse eingebaut werden, so stellen sich verschiedene Herausforderungen, was die Optik und die Verarbeitbarkeit angeht.If such a system in a single small SMD housing to be installed, there are various challenges in terms of appearance and processability.

Grundsätzlich gibt es zwischen jedem Sender H, dem Objekt O in der Übertragungsstrecke und dem Empfänger D zwei potenzielle Übertragungsstrecken: Die eigentliche Nutzstrecke (I1 & I2, I3) und eine parasitäre Übertragungsstrecke. So soll das Licht des Senders H erst vom Sender H zum Objekt O gesendet und von dort wieder auf die Fotodiode, den Empfänger D, reflektiert werden. Das Licht des Senders H soll jedoch nicht direkt auf die Fotodiode D fallen. Für das Licht der Kompensationsdiode K ist es gerade umgekehrt: Es soll nur direkt auf die Fotodiode D fallen und nach Möglichkeit nicht auf das Objekt O gestreut werden.Basically, there are two potential transmission links between each transmitter H, the object O in the transmission path and the receiver D: The actual useful path (I1 & I2, I3) and a parasitic transmission path. Thus, the light of the transmitter H is first sent from the transmitter H to the object O and from there again to the photodiode, the receiver D, to be reflected. However, the light of the transmitter H should not fall directly on the photodiode D. For the light of the compensation diode K, the reverse is true: it should only fall directly onto the photodiode D and, if possible, not be scattered onto the object O.

Ein wesentliches Problem bei der Integration solcher HALIOS Systeme in einem Gehäuse ist die Unterdrückung solcher parasitärer Kopplungen. Die Miniaturisierung verschärft das Problem, welches im Folgenden mit Crosstalk bezeichnet wird.A major problem with the integration of such HALIOS systems in a housing is the suppression of such parasitic couplings. The miniaturization aggravates the problem, which is referred to below as Crosstalk.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Es ist die Aufgabe der Erfindung, die Integration der verschiedenen optischen Sensoren und Sensokomponenten in einem einzigen SMD Gehäuse zu ermöglichen, den Crosstalk zu vermindern und die optimale Ausleuchtung und Sensitivität des Systems zu ermöglichen.It is the object of the invention to enable the integration of the various optical sensors and sensor components in a single SMD package, to reduce crosstalk and to allow optimum illumination and sensitivity of the system.

Beschreibung der grundlegenden ErfindungDescription of the basic invention

Der Aufbau und die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird anhand der beigefügten weiteren Figuren beschrieben.The structure and operation of the device according to the invention will be described with reference to the accompanying further figures.

Zur Erläuterung der Erfindung wird an dieser Stelle nun auf die nicht im publizierten Stand der Technik offenbarten technischen Zusammenhänge 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 und PCT/DE2014/000024 sowie deren internationale Nachanmeldung mit gleicher Priorität bereits benannt, deren Offenbarungsgehalt vollumfänglich Teil dieser Offenlegungsschrift ist.To explain the invention, the technical relationships not disclosed in the published state of the art are now dealt with at this point, 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 PCT / DE2014 / 000024 and their subsequent international application with the same priority already named, the disclosure of which is fully part of this disclosure.

1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung. Der Empfänger (D) wird durch eine Fotodiode mit Vorwiderstand zwischen Masse und Versorgungsspannung VDD symbolisiert. 1 shows a device according to the invention. The receiver (D) is symbolized by a photodiode with series resistor between ground and supply voltage VDD.

Zusätzlich zum Stand der Technik ist unter anderem in 1 eine optische Barriere B eingezeichnet, die verhindert, dass das Licht des Kompensationssenders, der Kompensationsdiode K, direkt auf das Objekt (O) fällt. Die Funktion dieser Barriere ist wie folgt: Damit der Sender (H) über die Übertragungsstrecke (I1) das Objekt (O) bestrahlen kann, muss die Barriere (B) ein optisches Sendepfadfenster (WH) aufweisen, dass für die Strahlung, also die Wellenlänge, des Senders (H) transparent ist. Die Wellenlänge des Senders (H) wird im Folgenden als Senderwellenlänge benannt. Aus dem analogen Grund muss die Barriere (B) im Bereich der zweiten Übertragungsstrecke (I2) ein zweites optisches Empfangspfadfenster (WD) aufweisen, das für die zu detektierende Strahlung und zwar insbesondere für die Wellenlänge der zu detektierenden Strahlung transparent ist. Diese Wellenlänge der zu detektierenden Strahlung ist typischerweise von der gleichen Wellenlänge, wie die Strahlung des Senders (H), also die Senderwellenlänge. Dies muss aber nicht unbedingt der Fall sein. Es ist beispielsweise denkbar, dass das Objekt (O) unter der Bestrahlung durch den Sender (H) fluoresziert und dass nur diese Fluoreszenz gemessen werden soll. In diesem Fall wird das Fenster im Empfangspfad (WD) typischerweise so gewählt, dass es möglichst nur für die Wellenlänge dieser Fluoreszenzstrahlung, also die Fluoreszenzwellenlänge, transparent ist.In addition to the state of the art is among others in 1 an optical barrier B is drawn in, which prevents the light from the compensation transmitter, the compensation diode K, from falling directly onto the object (O). The function of this barrier is as follows: In order that the transmitter (H) can irradiate the object (O) via the transmission path (I1), the barrier (B) must have an optical transmission path window (WH) for the radiation, ie the wavelength , the transmitter (H) is transparent. The wavelength of the transmitter (H) is referred to below as the transmitter wavelength. For the analogous reason, the barrier (B) in the region of the second transmission path (I2) must have a second optical reception path window (WD) which is transparent to the radiation to be detected, and in particular to the wavelength of the radiation to be detected. This wavelength of the radiation to be detected is typically of the same wavelength as the radiation of the transmitter (H), ie the transmitter wavelength. But this does not necessarily have to be the case. It is conceivable, for example, that the object (O) fluoresces under the irradiation by the transmitter (H) and that only this fluorescence is to be measured. In this case, the window in the reception path (WD) is typically chosen such that it is transparent only for the wavelength of this fluorescence radiation, ie the fluorescence wavelength.

Das Licht des Kompensationssenders (K) soll nicht nach außen dringen. Daher ist es sinnvoll, dass das Empfangspfadfenster (WD) und das Sendepfadfenster (WH) für die Wellenlänge dieses Lichts des Kompensationssender (K), also die Kompensationssenderwellenlänge, nicht durchlässig sind, sondern vorzugsweise absorbieren, Auch sollen diese Fenster das Licht des Kompensationssenders (K) nicht reflektieren, damit das Licht aus dem System eliminiert wird und nicht durch Mehrfachreflektion im System verbleibt und zu Signalverfälschungen führt. Das Empfangspfadfenster (WD) vor dem Detektor muss für die Wellenlänge der zu detektierenden Strahlung, also typischerweise die Senderwellenlänge und/oder die Fluoreszenzwellenlänge, transparent sein und Strahlung der Kompensationswellenlänge zuverlässig unterdrücken. In diesem Fall sendet der Kompensationssender (K) zweckmäßiger Weise auf einer anderen Wellenlänge als der Sender H. Die Kompensationssenderwellenlänge sollte sich also von der Senderwellenlänge unterscheiden. Die Fenster sind vorzugsweise mit Filtern, und zwar einem Sendepfadfilter (FH) für den Sendepfad und einem Empfangspfadfilter (FD) für den Empfängerpfad versehen, um auf beispielhafte Weise diese Transmissivitätsanforderungen und diese Reflektivitätsanforderungen erfüllen zu können.The light of the compensation transmitter (K) should not escape to the outside. Therefore, it makes sense that the reception path window (WD) and the transmission path window (WH) for the wavelength of this light of the compensation transmitter (K), so the compensation transmitter wavelength, are not permeable, but preferably absorb, These windows should not reflect the light of the compensation transmitter (K) so that the Light is eliminated from the system and does not remain in the system due to multiple reflection and leads to signal distortions. The reception path window (WD) in front of the detector must be transparent to the wavelength of the radiation to be detected, ie typically the transmitter wavelength and / or the fluorescence wavelength, and must reliably suppress radiation of the compensation wavelength. In this case, the compensation transmitter (K) expediently transmits on a different wavelength than the transmitter H. The compensation transmitter wavelength should therefore differ from the transmitter wavelength. The windows are preferably provided with filters, namely a transmission path filter (FH) for the transmission path and a reception path filter (FD) for the receiver path, in order to be able to meet these transmissivity requirements and these reflectivity requirements in an exemplary manner.

Hierzu ist es zweckmäßig die Begriffe zu definieren.For this it is expedient to define the terms.

Im Folgenden ist mit Transmissivität der Faktor gemein, um den die Intensität (Energie) eines Lichtstrahls mit einer gegebenen Schwerpunktswellenlänge beim Durchgang durch einen Filter oder durch eine Vorrichtungskomponente, geschwächt wird im Vergleich zur Intensität (Energie) des eingestrahlten Lichtstrahls vor dem Durchgang durch das Objekt. Bei einer Schwächung um 50% ist die Transmissivität somit beispielsweise 50%.Hereinafter, transmissivity is the common factor by which the intensity (energy) of a light beam of a given centroid wavelength when passing through a filter or device component is weakened compared to the intensity (energy) of the incident light beam before passing through the object , With a weakening of 50%, the transmissivity is thus for example 50%.

Im Folgenden ist mit Reflektivität der Faktor gemein, um den die Intensität (Energie) eines Lichtstrahls mit einer gegebenen Schwerpunktswellenlänge beim Reflektion an einem Filter oder eine Vorrichtungskomponente geschwächt wird im Vergleich zur Intensität (Energie) des eingestrahlten Lichtstrahls vor der Reflektion an dem Objekt. Bei einer Schwächung um 50% ist die Reflektivität somit beispielsweise 50%.Hereinafter, reflectivity is the common factor by which the intensity (energy) of a light beam having a given centroid wavelength when reflected on a filter or device component is weakened compared to the intensity (energy) of the incident light beam before reflection on the object. With a weakening of 50%, the reflectivity is thus for example 50%.

Im Folgenden ist mit Absorptionsfaktor der Faktor gemein, um den die Intensität (Energie) eines Lichtstrahls mit einer gegebenen Schwerpunktswellenlänge beim Reflektion an einem Filter oder einer Gehäusekomponente und gleichzeitiger Transmission durch diesen Filter oder dieser Gehäusekomponente in Summe geschwächt wird im Vergleich zur Intensität (Energie) des eingestrahlten Lichtstrahls vor der Reflektion an dem Objekt. Diese Energie des Lichtstrahls verbleibt also im Filter bzw. in der Gehäusekomponente und wird nicht reflektiert oder transmittiert. Bei einer Transmissivität von 25% und einer Reflektivität von 24% ist der Absorptionsfaktor somit beispielsweise 50%.In the following, the factor by absorption factor is the factor by which the intensity (energy) of a light beam having a given center-of-mass wavelength when reflected on a filter or a housing component and simultaneous transmission through this filter or housing component is weakened in comparison with the intensity (energy). of the incident light beam before reflection on the object. This energy of the light beam thus remains in the filter or in the housing component and is not reflected or transmitted. With a transmissivity of 25% and a reflectivity of 24%, the absorption factor is thus for example 50%.

Im Hinblick auf die erfindungsgemäße Vorrichtung soll das Sendepfadfilter (FH) vorzugsweise für die Wellenlänge des Lichts des Senders (H), also für die Senderwellenlänge, eine Transmissivität von optimal 100%, von mindestens aber 50% oder besser mindestens 75% oder besser mindestens 88% oder besser mindestens 95% oder besser mindestens 98% oder besser mindestens 99% aufweisen.With regard to the device according to the invention, the transmission path filter (FH) is preferably intended for the wavelength of the light of the transmitter (H), ie for the transmitter wavelength, a transmissivity of optimally 100%, of at least 50% or better at least 75% or better at least 88 % or better at least 95% or better at least 98% or better at least 99%.

Das Sendepfadfilter (FH) soll vorzugsweise für die Wellenlänge des Lichts des Senders (H), also für die Senderwellenlänge, eine Reflektivität von optimal 0%, von höchstens aber 50% oder besser höchstens 25% oder besser höchstens 12% oder besser höchstens 5% oder besser höchstens 2% oder besser höchstens 1% aufweisen.The transmission path filter (FH) is preferably for the wavelength of the light of the transmitter (H), ie for the transmitter wavelength, a reflectivity of 0% optimal, but at most 50% or better at most 25% or better at most 12% or better at most 5% or better at most 2% or better at most 1%.

Das Sendepfadfilter (FH) soll gleichzeitig vorzugsweise für die Wellenlänge des Lichts des Kompensationssenders (K), also für die Kompensationssenderwellenlänge, eine Transmissivität von optimal 0%, von höchstens aber 50% oder besser höchstens 25% oder besser höchstens 12% oder besser höchstens 5% oder besser höchstens 2% oder besser höchstens 1% aufweisen.The transmit path filter (FH) should at the same time preferably for the wavelength of the light of the compensation transmitter (K), ie for the compensation transmitter wavelength, a transmissivity of 0%, but at most 50% or better at most 25% or better at most 12% or better at most 5 % or better at most 2% or better at most 1%.

Das Sendepfadfilter (FH) soll gleichzeitig vorzugsweise für die Wellenlänge des Lichts des Kompensationssenders (K), also für die Kompensationssenderwellenlänge, einen Absorptionsfaktor von optimal 100%, von mindestens aber 25% oder besser mindestens 50% oder besser mindestens 75% oder besser mindestens 88% oder besser mindestens 95% oder besser mindestens 98% oder besser mindestens 99% aufweisen.The transmit path filter (FH) should at the same time preferably for the wavelength of the light of the compensation transmitter (K), ie for the compensation transmitter wavelength, an absorption factor of optimally 100%, of at least 25% or better at least 50% or better at least 75% or better at least 88 % or better at least 95% or better at least 98% or better at least 99%.

Das Empfangspfadfilter (FD) soll vorzugsweise für die Wellenlänge des Lichts des Senders (H), also für die Senderwellenlänge, bzw. für Wellenlänge der zu detektierenden Strahlung eine Transmissivität von optimal 100%, von mindestens aber 50% oder besser mindestens 75% oder besser mindestens 88% oder besser mindestens 95% oder besser mindestens 98% oder besser mindestens 99% aufweisen.The receiving path filter (FD) should preferably for the wavelength of the light of the transmitter (H), ie for the transmitter wavelength, or wavelength of the radiation to be detected, a transmissivity of optimally 100%, of at least 50% or better at least 75% or better at least 88% or better at least 95% or better at least 98% or better at least 99%.

Das Empfangspfadfilter (FH) soll gleichzeitig vorzugsweise für die Wellenlänge des Lichts des Kompensationssenders (K), also für die Kompensationssenderwellenlänge, eine Transmissivität von optimal 0%, von höchstens aber 50% oder besser höchstens 25% oder besser höchstens 12% oder besser höchstens 5% oder besser höchstens 2% oder besser höchstens 1% aufweisen. The reception path filter (FH) should at the same time preferably for the wavelength of the light of the compensation transmitter (K), ie for the compensation transmitter wavelength, a transmissivity of optimally 0%, of at most 50% or better at most 25% or better at most 12% or better at most 5 % or better at most 2% or better at most 1%.

Das Empfangspfadfilter (FH) soll gleichzeitig vorzugsweise für die Wellenlänge des Lichts des Kompensationssenders (K), also für die Kompensationssenderwellenlänge, einen Absorptionsfaktor von optimal 100%, von mindestens aber 25% oder besser mindestens 50% oder besser mindestens 75% oder besser mindestens 88% oder besser mindestens 95% oder besser mindestens 98% oder besser mindestens 99% aufweisen.The reception path filter (FH) should simultaneously preferably for the wavelength of the light of the compensation transmitter (K), ie for the compensation transmitter wavelength, an absorption factor of optimal 100%, but at least 25% or better at least 50% or better at least 75% or better at least 88 % or better at least 95% or better at least 98% or better at least 99%.

Ein hoher Absorptionsfaktor für die Wellenlänge des Kompensationssender (K), also der Kompensationswellenlänge, für die beiden Filter in jedem Fall der Vorzug gegenüber einer erhöhten Reflektivität zu geben.A high absorption factor for the wavelength of the compensation transmitter (K), ie the compensation wavelength, for the two filters in each case to give preference over an increased reflectivity.

Hierdurch ist der Empfänger (D) in jedem Fall in der Lage, sowohl das Signal des Kompensationssenders (K) also der Kompensationssendediode, als auch das Signal des Senders (H) zu empfangen. Der Empfänger (D) muss also sowohl für die Kompensationswellenlänge als auch für die Wellenlänge der zu detektierenden Strahlung, also typischerweise die Senderwellenlänge und/oder die Fluoreszenzwellenlänge empfindlich sein.As a result, the receiver (D) is in any case able to receive both the signal of the compensation transmitter (K) and the compensation transmitter diode, as well as the signal of the transmitter (H). The receiver (D) must therefore be sensitive both to the compensation wavelength and to the wavelength of the radiation to be detected, ie typically the transmitter wavelength and / or the fluorescence wavelength.

Die Verwendung von Empfangspfadfiltern ist aus der US20050184301A1 bereits bekannt (z. B. 12, Bezugszeichen 85 bis 89 der US20050184301A1). Allerdings ist deren Aufgabe nur die Selektion des eintretenden und zuvor von einem Messobjekt (z. B. 18, Bezugszeichen 146 der US20050184301A1) zurückgestrahlten Lichts eines Senders (z. B. 18, Bezugszeichen 132136 der US20050184301A1). Hier in der erfindungsgemäßen Vorrichtung jedoch gilt es zum Einen sicherzustellen, dass das vergleichbar reflektierte Licht des Senders (H) in die erfindungsgemäße Vorrichtung eintreten und damit zum Empfänger (D) gelangen kann und zum Anderen gleichzeitig das Licht des Kompensationssenders (K) zum einen eben nicht aus dem System austreten kann und zum anderen möglichst schnell, also mit möglichst wenigen Reflektionen innerhalb des Systems aus dem System eliminiert werden kann.The use of receive path filters is out of the US20050184301A1 already known (eg 12 , Reference number 85 to 89 US20050184301A1). However, their task is only the selection of the incoming and previously from a measurement object (eg. 18 , Reference number 146 US20050184301A1) radiated back light of a transmitter (eg. 18 , Reference number 132 - 136 US20050184301A1). Here, however, in the device according to the invention, it is necessary to ensure that the comparably reflected light of the transmitter (H) can enter the device according to the invention and thus reach the receiver (D) and secondly the light of the compensation transmitter (K) at the same time can not escape from the system and on the other hand as quickly as possible, so with as few reflections within the system can be eliminated from the system.

Würde das Licht des Kompensationssenders (K) nämlich austreten können, so würde das Ergebnis verfälscht werden und die Grundkopplung, die beispielsweise in der Offenbarung EP2418512A1 umfangreich behandelt wird, wäre abhängig von den Eigenschaften des zu vermessenden Objektes (O) in der Übertragungsstrecke bestehend aus der ersten Übertragungsstrecke (I1) und der zweiten Übertragungsstrecke (I2).If the light of the compensating transmitter (K) could exit, the result would be falsified and the grounding coupling, for example, in Revelation EP2418512A1 is treated extensively, would depend on the properties of the object to be measured (O) in the transmission path consisting of the first transmission path (I1) and the second transmission path (I2).

Darüber hinaus sollten alle Materialien, auch Filter und Optiken, innerhalb der Vorrichtung so ausgelegt werden, dass sie möglichst bei anderen Wellenlängen den folgenden drei Fällen einen Absorptionsfaktor von optimal 100%, von mindestens aber 25% oder besser mindestens 50% oder besser mindestens 75% oder besser mindestens 88% oder besser mindestens 95% oder besser mindestens 98% oder besser mindestens 99% aufweisen. Bei den Spektralbereichen mit niedrigem Absorptionsfaktor handelt es sich als Erstes um die Wellenlänge des Senders (H), also die Senderwellenlänge, und als Zweites um die Wellenlänge des Kompensationssenders (K), also die Kompensationswellenlänge, und als Drittes um die Wellenlänge der zu detektierenden Strahlung, also beispielsweise die Fluoreszenzwellenlänge und/oder die Wellenläge des Senders (H).In addition, all materials, including filters and optics, within the device should be designed so that, if possible at other wavelengths in the following three cases, an absorption factor of optimal 100%, but at least 25% or better at least 50% or better at least 75% or better at least 88% or better at least 95% or better at least 98% or better at least 99%. The spectral regions with a low absorption factor are first the wavelength of the transmitter (H), ie the transmitter wavelength, and secondly the wavelength of the compensation transmitter (K), ie the compensation wavelength, and thirdly the wavelength of the radiation to be detected , So for example, the fluorescence wavelength and / or the Wellenläge the transmitter (H).

Dies gilt vor allem für Wellenlängen, die bei Einstrahlung in den Empfänger (D) zu einem Signal führen.This is especially true for wavelengths that lead to a signal when irradiated in the receiver (D).

Die Materialien der Wände des Gehäuses sollten bei allen Wellenlängen einen Absorptionsfaktor von optimal 100%, von mindestens aber 25% oder besser mindestens 50% oder besser mindestens 75% oder besser mindestens 88% oder besser mindestens 95% oder besser mindestens 98% oder besser mindestens 99% aufweisen. Dies gilt natürlich nicht für optisch transparente Teile, wie beispielsweise Linsen etc.The materials of the walls of the housing should at all wavelengths have an absorption factor of at least 100%, but at least 25% or better at least 50% or better at least 75% or better at least 88% or better at least 95% or better at least 98% or better at least 99%. Of course, this does not apply to optically transparent parts, such as lenses etc.

Dies gilt vor allem für Wellenlängen, die bei Einstrahlung in den Empfänger (D) zu einem Signal führen.This is especially true for wavelengths that lead to a signal when irradiated in the receiver (D).

Damit der Sender (H) nicht direkt in den Empfänger (D) einstrahlen kann, ist eine weitere Barriere (B2), wie sie beispielsweise aus der EP2418512A1 bekannt ist, sinnvoll. Diese verhindert dies oder zumindest verlängert sie den optischen Weg oder dämpft sonst wie das unerwünschte direkte Signal.So that the transmitter (H) can not radiate directly into the receiver (D), is another barrier (B2), as for example from the EP2418512A1 known, makes sense. This will prevent or at least prolong the optical path or otherwise attenuate the unwanted direct signal.

Damit der Kompensationssender (K) nur über eine Reflektion an einem Reflektor (R) in den Empfänger (D) einstrahlen kann, ist dieser in einer Kompensationssenderkavität (CAV_K) untergebracht und somit von einer dritten optischen Barriere (B3) umgeben. Diese weist ein Kompensationspfadfenster (WK) auf, durch das der Kompensationssender (K) den Empfänger (D), der in einer eigenen Empfängerkavität (CAV_D) liegt, über einen Reflektor (R) bestrahlen kann. Das Kompensationspfadfenster (WK) erfüllt dabei gleichzeitig die Funktion einer Blende, die die Einspeisung von Licht des Kompensationssenders (K) in andere optische Pfade, die beispielsweise auf dem Objekt (O) enden könnten, verhindert. Dies ist besonders dann von Wichtigkeit, wenn die Wellenlängenselektivität der zuvor angesprochenen Filter (FD, FH) nicht ausreichend ist.So that the compensation transmitter (K) can only radiate into the receiver (D) via a reflection at a reflector (R), it is accommodated in a compensation transmitter cavity (CAV_K) and thus surrounded by a third optical barrier (B3). This has a compensation path window (WK), by means of which the compensation transmitter (K) can irradiate the receiver (D), which lies in its own receiver cavity (CAV_D), via a reflector (R). At the same time, the compensation path window (WK) fulfills the function of a diaphragm which prevents the light from the compensation transmitter (K) from being fed into other optical paths, which could end, for example, on the object (O). This is especially important if the wavelength selectivity of the previously mentioned filters (FD, FH) is insufficient.

2 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung entsprechend 1, wobei nun im Unterschied zur 1 der Sender (H) anstelle des Kompensationssenders (K) geregelt wird. 2 shows the device according to the invention accordingly 1 , where now in difference to 1 the transmitter (H) is controlled instead of the compensation transmitter (K).

2 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung entsprechend 1 und 2, wobei nun im Unterschied zur 1 und 2 der Sender (H) und der Kompensationssender (K) durch den Controller (CT) geregelt werden. 2 shows the device according to the invention accordingly 1 and 2 , in contrast to the 1 and 2 the transmitter (H) and the compensation transmitter (K) are controlled by the controller (CT).

Die dem Stand der Technik entsprechenden Elemente wurden oben erläutert.The prior art elements have been discussed above.

4 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer beispielhaften Aufsicht. 4 shows the device according to the invention in an exemplary supervision.

In der beispielhaften Vorrichtung (1) befinden sich beispielsweise drei LEDs (2, 3, 4) als Sender H und eine Fotodiode (9) als Empfänger D. Es können selbstverständlich auch mehr Empfänger und eine andere Zahl von Sendern gewählt werden. Der Regler CT und ggf. auch der Generator G müssen dann ggf. angepasst werden. Die Fotodiode (9) empfängt das vom Objekt O zurückgestrahlte Licht der Sender (2, 3, 4). Das Objekt O ist in der 4 nicht eingezeichnet und befindet sich gedacht oberhalb der Zeichenebene in Richtung des Betrachters. Des Weiteren befindet sich in der Vorrichtung (1) ein integrierter Vorverstärker (8). Ebenso befindet sich in der Vorrichtung (1) der Kompensationssender K (9). Alle Elemente (2, 3, 4, 10, 9, 8) werden auf die Oberseite eines gemeinsamen Lead-Frames montiert. Der elektrische Anschluss erfolgt durch Bondung, vorzugsweise eine Golddraht-Bondung. Außerdem ist eine Lippe (17) eingezeichnet, die als Barriere B2 die Sendedioden (2, 3, 4) als Sender H von der Fotodiode (10), welche der Empfänger D ist, optisch trennt. Oberhalb jeder der Sendedioden (2, 3, 4) befindet sich jeweils eine Linse (5, 6, 7), die der Lichtstrahlformung dient.In the exemplary apparatus ( 1 ) are, for example, three LEDs ( 2 . 3 . 4 ) as a transmitter H and a photodiode ( 9 ) as receiver D. Of course, more receivers and a different number of transmitters can be chosen. The controller CT and possibly also the generator G must then be adjusted if necessary. The photodiode ( 9 ) receives the light emitted by the object O of the transmitter ( 2 . 3 . 4 ). The object O is in the 4 not drawn and is thought above the plane in the direction of the viewer. Furthermore, in the device ( 1 ) an integrated preamplifier ( 8th ). Likewise, in the device ( 1 ) the compensation transmitter K ( 9 ). All elements ( 2 . 3 . 4 . 10 . 9 . 8th ) are mounted on top of a common lead frame. The electrical connection is made by bonding, preferably a gold wire bond. Also, a lip ( 17 ), which as a barrier B2 the transmitting diodes ( 2 . 3 . 4 ) as transmitter H from the photodiode ( 10 ), which is the receiver D, optically separates. Above each of the transmitting diodes ( 2 . 3 . 4 ) is in each case a lens ( 5 . 6 . 7 ), which serves for light beam shaping.

Die verwendete Packaging-Technologie ist die des Molded Interconnection Device. Dabei wird ein dreidimensional verformter Leadframe mit Moldmasse umspritzt. Der Vorteil einer solchen Molded Interconnection Device Technologie (MID Technologie) ist die Möglichkeit einer direkten Umsetzung elektrischer Schaltungen, die ansonsten typischerweise in PCB oder FPCB Technik hergestellt würden, wobei die Umsetzung ohne zusätzliche Materialien nur mittels einer speziellen Leadframe Struktur erfolgt.The packaging technology used is that of the Molded Interconnection Device. Here, a three-dimensionally deformed leadframe is molded with molding compound. The advantage of such a Molded Interconnection Device (MID) technology is the possibility of direct implementation of electrical circuits, which would otherwise typically be made in PCB or FPCB technology, where the conversion is done without additional materials only by means of a special leadframe structure.

Auf die Unterseite des MID-Leadframes wird eine integrierte Auswerteschaltung (12) (IC) für die Ansteuerung der Sender (2, 3, 4), die Auswertung der Signale der Fotodiode (10), die Ansteuerung der Kompensationssendediode (9) und die Kommunikation mit dem Rechner des Nutzsystems (über S4), beispielsweise eines Mobiltelefons, platziert. Die Schaltung (12) enthält somit typischerweise den Regler CT. Die Kontakte (z. B. 14) dieser Auswerteschaltung (12) werden mit den Kontakten (z. B. 13) des Lead-Frames durch Bonden verbunden. Dabei befindet sich die Auswerteschaltung (12) vorzugsweise in einer Vertiefung des Gehäuses, so dass die Bonddrähte nach dem Verguss durch Mold-Masse bedeckt sind. Durch die besondere Form und des Lead-Frames ist jedoch trotzdem eine Verlötung auf dieser Seite des Gehäuses möglich. Für die Handhabung während der Montage sind in diesem Beispiel Aussparungen (16) vorgesehen, die ein Verkratzen der Kontakte (11) bei Verwendung eines passenden Greifwerkzeugs, das diese Aussparungen als Klemmpunkte benutzt, verhindern.On the underside of the MID leadframe is an integrated evaluation circuit ( 12 ) (IC) for controlling the transmitters ( 2 . 3 . 4 ), the evaluation of the signals of the photodiode ( 10 ), the activation of the compensation transmitter diode ( 9 ) and the communication with the computer of the payload system (via S4), such as a mobile phone placed. The circuit ( 12 ) thus typically contains the controller CT. The contacts (eg 14 ) of this evaluation circuit ( 12 ) with the contacts (eg 13 ) of the lead frame connected by bonding. The evaluation circuit ( 12 ) preferably in a recess of the housing, so that the bonding wires are covered after molding by molding compound. Due to the special shape and the lead frame, however, a soldering on this side of the housing is still possible. For handling during assembly in this example recesses ( 16 ), which is a scratching of the contacts ( 11 ) when using a suitable gripping tool that uses these recesses as clamping points.

Wie oben bereits ausgeführt, ist ein wesentliches zu lösendes Problem, die Unterdrückung der parasitären Kopplungen zwischen den Sendedioden (2, 3, 4) und dem Empfänger (10). Hierzu verfügt das Gehäuse über eine optische Barriere (17), die den optischen Weg zwischen den Sendern (2, 3, 4) und der Fotodiode (10) verlängert und so die Kopplung über parasitäre Pfade reduziert.As already explained above, an essential problem to be solved is the suppression of the parasitic couplings between the transmitting diodes (FIG. 2 . 3 . 4 ) and the recipient ( 10 ). For this purpose, the housing has an optical barrier ( 17 ), the optical path between the transmitters ( 2 . 3 . 4 ) and the photodiode ( 10 ) and thus reduces the coupling via parasitic paths.

Dabei kann die optische Barriere (17) in relativ vielen Freiheitsgeraden gestaltet werden. Insbesondere kann die besagte Barriere (17) mit leicht abgeschrägten Wänden versehen werden, um sicherzustellen, dass das gesamte Gehäuse gut aus einem Spritzgusswerkzeug entnommen werden kann.The optical barrier ( 17 ) are designed in relatively many freedom lines. In particular, the said barrier ( 17 ) with slightly slanted walls to ensure that the entire enclosure can be easily removed from an injection mold.

5 zeigt noch einmal die beispielhafte Position und Ausformung der Barriere (17) auf der Oberseite des Gehäuses von zwei verschiedenen Seiten. Hierdurch wird der parasitäre optische Weg verlängert. 5 shows again the exemplary position and shape of the barrier ( 17 ) on the top of the case from two different sides. This prolongs the parasitic optical path.

Von besonderer Wichtigkeit sind die integrierten Mikro-Linsen (5, 6, 7, 40). Diese sind oberhalb der Sender (2, 3, 4) und der Fotodiode (10) platziert. Dies zeigt 6. Die Linsen (5, 6, 7, 40). sind aus einem optisch transparenten Material gefertigt. Auf der Senderseite sorgen sie (5, 6, 7, 40) für eine Ausrichtung und Form des durch den jeweiligen Sender (2, 3, 4) abgestrahlten Lichtstrahls (Beams) (36, 37, 38 in 9) in eine Vorzugsrichtung. Dabei sind die Schwerpunkte (18, 20, 22) der Sender (2, 3, 4) gegenüber der jeweiligen optischen Achse (19, 21, 23) der zugehörigen Linse (5, 6, 7) typischerweise versetzt. Je nach Betrag und Ausrichtung des Versatzes der jeweiligen Linse (5, 6, 7). ändert sich die Ausrichtung der Abstrahlkeule (36, 37, 38) der zugehörigen Sendediode (2, 3, 4). Größe und Brennweite der jeweiligen Linse (5, 6, 7) bestimmen die Form des jeweiligen Beams (36, 37, 38). Die Linsen (5, 6, 7, 40) müssen nicht unbedingt zylindersymmetrisch sein. Es ist durchaus denkbar, dass sie auch andere Formen haben können, also beispielsweise elliptisch sein können. Auch können die Linsen (5, 6, 7, 40) mehr als zwei Brennweiten haben. Besonders bevorzugt ist die Ausbildung jeweils als Fresnel-Linse. Solche Linsen können beispielsweise durch Spritzguss aus transparenten Kunststoffen hergestellt werden. Die Transparenz bezieht sich dabei auf die für Sendung und Empfang verwendete Strahlung. In ähnlicher Weise können auf der Empfängerseite Linsen (40) zur Formung einer Empfindlichkeitskeule verwendet werden. Auch hier können die Schwerpunkte (24) der Fotodioden (10) gegenüber der optischen Achse (25) der zugehörigen Linse (40) analog zur oben beschriebenen Methode der Abstrahlkeulenformung für die Sendedioden versetzt sein. In dem Beispiel in 6 befinden sich dieser Schwerpunkt (24) und der Auftreffpunkt der optischen Achse (25) jedoch übereinander. Dies muss, wie erläutert, je nach Anwendung nicht unbedingt der Fall sein.Of particular importance are the integrated micro-lenses ( 5 . 6 . 7 . 40 ). These are above the transmitter ( 2 . 3 . 4 ) and the photodiode ( 10 ). this shows 6 , The lenses ( 5 . 6 . 7 . 40 ). are made of an optically transparent material. On the sender side they provide ( 5 . 6 . 7 . 40 ) for alignment and shape of the particular transmitter ( 2 . 3 . 4 ) radiated beam (Beams) ( 36 . 37 . 38 in 9 ) in a preferred direction. The main focuses are ( 18 . 20 . 22 ) the transmitter ( 2 . 3 . 4 ) with respect to the respective optical axis ( 19 . 21 . 23 ) of the associated lens ( 5 . 6 . 7 ) typically offset. Depending on the amount and orientation of the offset of the respective lens ( 5 . 6 . 7 ). changes the orientation of the radiation lobe ( 36 . 37 . 38 ) of the associated transmitter diode ( 2 . 3 . 4 ). Size and focal length of each lens ( 5 . 6 . 7 ) determine the shape of the respective beam ( 36 . 37 . 38 ). The lenses ( 5 . 6 . 7 . 40 ) do not necessarily have to be cylindrically symmetric. It is quite conceivable that they can also have other shapes, for example, be elliptical. Also, the lenses ( 5 . 6 . 7 . 40 ) have more than two focal lengths. The embodiment is particularly preferably in each case as a Fresnel lens. Such lenses can be made, for example, by injection molding of transparent plastics. Transparency refers to the radiation used for transmission and reception. Similarly, on the receiver side, lenses ( 40 ) are used to form a sensitivity lobe. Here, too, the focal points ( 24 ) of the photodiodes ( 10 ) relative to the optical axis ( 25 ) of the associated lens ( 40 ) be offset analogously to the above-described method of Abstrahlkeulenformung for the transmitting diodes. In the example in 6 are this focus ( 24 ) and the impact point of the optical axis ( 25 ) but one above the other. This, as explained, does not necessarily have to be the case, depending on the application.

Es ist besonders vorteilhaft, wenn der oder die Empfindlichkeitskeulen so geformt werden, dass der Überdeckungsgrad der Empfindlichkeitskeulen und der Abstrahlkeulen im interessierenden Raumbereich oberhalb des Sensors maximiert wird. Hierdurch wird die Empfindlichkeit des Systems maximiert, was beispielsweise für die Bewegungserkennung wichtig ist.It is particularly advantageous if the sensitivity lobe or lobes are shaped in such a way that the degree of coverage of the sensitivity lobes and the emission lobes in the region of interest above the sensor is maximized. This maximizes the sensitivity of the system, which is important for motion detection, for example.

Falls das System beispielsweise für die Gestenerkennung eingesetzt werden soll, ist es sinnvoll, wenn die Abstrahlkeulen (36, 37, 38) in unterschiedliche Richtungen zeigen, also beispielsweise bei drei Abstrahlkeulen in um jeweils 120° um die Achse senkrecht zur Oberseite gedrehte Richtungen zeigen. In dem Fall ist es zwar sinnvoll, wenn die Abstrahlkeulen sich ein wenig überlappen, jedoch sollte diese Überlappung vorzugsweise nicht mehr als 60° betragen. Eine Abstrahlkeule sollte also nicht breiter als 240° sein. Die Empfindlichkeitskeule sollte den gesamten relevanten Bereich überdecken.If the system is to be used, for example, for gesture recognition, it makes sense if the emission lobes ( 36 . 37 . 38 ) show in different directions, so for example in three radiation lobes in each case by 120 ° about the axis perpendicular to the top turned directions show. In that case, it makes sense if the emission lobes overlap a little, but this overlap should preferably be no more than 60 °. An emission lobe should therefore not be wider than 240 °. The sensitivity lobe should cover the entire relevant area.

Es ist selbstverständlich besonders vorteilhaft, wenn die jeweilige Linse (40) des jeweiligen Empfängers (D) (Fotodiode (10)) nur für die Wellenlängen durchlässig ist, die für die Sendedioden (2, 3, 4) verwendet werden. Die Wellenlängen der Sendedioden (2, 3, 4) müssen darüber hinaus nicht identisch sein. Es ist durchaus denkbar, dass ganz bewusst verschiedene Farben oder Wellenlängen für mehrere Sendedioden (2, 3, 4) gewählt werden. Hierdurch ist es möglich, einen miniaturisierten Farb-Sensor herzustellen. Beispielsweise kann der Empfänger (D), also die Fotodiode (10), für optisch sichtbares Licht aller Farben und Infrarotlicht empfindlich sein und die Sender (2, 3, 4) aus drei Leuchtdioden der Farben Rot (2), Blau (3) und Grün (4) bestehen. Als Kompensationssender (D, 9) kann dann beispielsweise eine Infrarot-LED benutzt werden.It is of course particularly advantageous if the respective lens ( 40 ) of the respective receiver (D) (photodiode ( 10 )) is permeable only to the wavelengths that are necessary for the transmitting diodes ( 2 . 3 . 4 ) be used. The wavelengths of the transmitting diodes ( 2 . 3 . 4 ) also need not be identical. It is quite conceivable that quite deliberately different colors or wavelengths for several transmitting diodes ( 2 . 3 . 4 ) to get voted. This makes it possible to produce a miniaturized color sensor. For example, the receiver (D), ie the photodiode ( 10 ), be sensitive to optically visible light of all colors and infrared light and transmitters ( 2 . 3 . 4 ) of three red LEDs (red) 2 ), Blue ( 3 ) and green ( 4 ) consist. As compensation transmitter (D, 9 ) then, for example, an infrared LED can be used.

7 zeigt einen Querschnitt durch die Vorrichtung. Im Falle der beispielhaften Vorrichtung wird der Lead-Frame auf zwei Ebenen geführt (27, 26). Hierdurch sind Bauteile unterschiedlicher Bauhöhe verarbeitbar. 7 shows a cross section through the device. In the case of the exemplary device, the lead frame is guided on two levels ( 27 . 26 ). As a result, components of different heights can be processed.

Ein Wall (52) umgibt die Kavitäten (28), in die die Bauteile (2, 3, 4, 8, 9, 10, 12) eingebracht werden. Auf der Seite der Sender (2, 3, 4, 9) und Empfänger (10) ist die Kavität typischerweise mit einer transparenten Vergussmasse (28) mit hohem Brechungsindex gefüllt. Im Bereich der Kompensationsdiode ist diese (28) noch mit einer optischen Abdeckung (51) versehen, die später beschrieben wird.A Wall ( 52 ) surrounds the cavities ( 28 ) into which the components ( 2 . 3 . 4 . 8th . 9 . 10 . 12 ) are introduced. On the side of the transmitter ( 2 . 3 . 4 . 9 ) and receiver ( 10 ), the cavity is typically provided with a transparent potting compound ( 28 ) filled with high refractive index. In the area of the compensation diode, this ( 28 ) with an optical cover ( 51 ), which will be described later.

8 zeigt einen horizontalen Schnitt durch die Vorrichtung. Zu erkennen sind verschiedene Leitungen (29), die Teil des MID-Leadframes sind. Die Sender (2, 3, 4) sind auf Die-Inseln (32, 33, 34) typischerweise durch Kleben oder aber auch durch Löten aufgebracht. Letzteres hat Vorteile, wenn hohe thermische Leistungen beseitigt werden müssen. Die Position der Barriere (17) ist zur besseren Orientierung ebenfalls eingezeichnet. Ein Teil der Leitungen (29) führt auf Kontakte (11) der Vorrichtung (1). Interne Verbindungen sind natürlich möglich. Sie benötigen aber eine Stütze, die nach dem Mold-Vorgang abgetrennt wird. Die Kompensationsdiode (9) wird ebenfalls auf ein geeignetes Die-Paddle (35) aufgebracht. Ebenso werden die Fotodiode (10) auf das zugehörige Paddle (31) und der Vorverstärker (8) auf sein (30) Die-Paddle aufgebracht. 8th shows a horizontal section through the device. To recognize are different lines ( 29 ), which are part of the MID leadframe. The transmitters ( 2 . 3 . 4 ) are on the islands ( 32 . 33 . 34 ) typically applied by gluing or by soldering. The latter has advantages when high thermal power must be eliminated. The position of the barrier ( 17 ) is also shown for better orientation. Part of the pipes ( 29 ) leads to contacts ( 11 ) of the device ( 1 ). Internal connections are of course possible. But you need a support that is separated after the mold process. The compensation diode ( 9 ) is also placed on a suitable die-paddle ( 35 ) applied. Likewise, the photodiode ( 10 ) on the associated paddle ( 31 ) and the preamplifier ( 8th ) to be up ( 30 ) The paddle is applied.

9 zeigt noch einmal die verschiedenen beispielhaften Richtungen (36, 37, 38) der Abstrahlkeulen der Sendedioden (2, 3, 4) der Vorrichtung (1) und die zugehörigen Linsen (5, 6, 7, 40). Zur besseren Orientierung ist wieder die Barriere (17) eingezeichnet. 9 shows again the different exemplary directions ( 36 . 37 . 38 ) of the emission lobes of the transmitting diodes ( 2 . 3 . 4 ) of the device ( 1 ) and the associated lenses ( 5 . 6 . 7 . 40 ). For better orientation again the barrier ( 17 ).

Um die Einkopplung des Lichts in die Linse (5, 6, 7) auf der Sendeseite zu optimieren, ist es zweckmäßig, wenn die Unterseite (41) der Linse (5, 6, 7) nicht senkrecht zur Linsenachse (19, 21, 23) angeordnet ist, sondern um einen Winkel α gegenüber dieser senkrechten Fläche (43) gekippt ist. Dies zeigt 10.In order to couple the light into the lens ( 5 . 6 . 7 ) on the transmitting side, it is useful if the bottom ( 41 ) of the lens ( 5 . 6 . 7 ) not perpendicular to the lens axis ( 19 . 21 . 23 ) is arranged, but by an angle α relative to this vertical surface ( 43 ) is tilted. this shows 10 ,

Es hat sich gezeigt, dass ein Winkel von 18° für α besonders vorteilhaft ist, wenn die Sendediode um 15° aus der Achse herausbewegt ist. Die Linse hat dabei beispielsweise einen Durchmesser von ca. 200 μm.It has been shown that an angle of 18 ° for α is particularly advantageous when the transmitter diode is moved out of the axis by 15 °. The lens has, for example, a diameter of about 200 microns.

11 zeigt einen anderen horizontalen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung (1). Zu erkennen sind die Aussparungen (16), die der Handhabung während der Montage dienen. Die Sender (2, 3, 4) sind in separaten Senderkavitäten (53, 54, 55) untergebracht. Diese führen zu einer guten optischen Entkopplung. Der Kompensationssender (K) besitzt ebenfalls eine Kompensationssenderkavität (CAV_K), hier die Kavität (57) für die Kompensationsdiode (9), die durch einen Steg (48) von der entsprechenden Empfängerkavität (CAV_D), hier die Kavität (56) für die Fotodiode (10), abgetrennt ist. In einem Bereich (49) ist dieser Steg (48) jedoch in der Höhe so modifiziert, dass Licht vom Kompensationssender (K), hier die Kompensationsdiode (9), zum Empfänger (D), d. h. zur Fotodiode (10), in der weiter unten beschrieben Weise gelangen kann. Die Kavitäten sind bis auf die Kompensationssenderkavität (CAV_K), hier die Kavität (57) der Kompensationssendediode (9), optisch nach oben offen. 11 shows another horizontal cross section through the device according to the invention ( 1 ). To recognize the recesses ( 16 ), which serve for handling during assembly. The transmitters ( 2 . 3 . 4 ) are in separate transmitter cavities ( 53 . 54 . 55 ) housed. These lead to a good optical decoupling. The compensation transmitter (K) also has a compensation transmitter cavity (CAV_K), here the cavity ( 57 ) for the Compensation diode ( 9 ), through a bridge ( 48 ) from the corresponding receiver cavity (CAV_D), here the cavity ( 56 ) for the photodiode ( 10 ), is separated. In one area ( 49 ) is this bridge ( 48 ) but in height modified so that light from the compensation transmitter (K), here the compensation diode ( 9 ), to the receiver (D), ie the photodiode ( 10 ), in the manner described below can get. The cavities are down to the compensation transmitter cavity (CAV_K), here the cavity ( 57 ) of the compensation transmission diode ( 9 ), optically open at the top.

Es verbleibt das bereits angesprochene Problem der optimalen optischen Kopplung des Kompensationssenders (K), hier der Kompensationsdiode (9), mit dem Empfänger (D), hier der Fotodiode (10). Diese Kopplung wird in den 12 und 13 diskutiert.There remains the already mentioned problem of optimal optical coupling of the compensation transmitter (K), here the compensation diode ( 9 ), with the receiver (D), here the photodiode ( 10 ). This coupling is in the 12 and 13 discussed.

12 zeigt einen Querschnitt der beispielhaften Vorrichtung (1) durch den Kompensationssender (K), hier die Kompensationsdiode (9), und den Empfänger (D), hier die Fotodiode (10). Der Empfänger (D), hier die Fotodiode (10), muss insbesondere möglichst von oben und nicht von der Seite mit dem Licht des Kompensationssenders (K), hier der Kompensationsdiode (9), bestrahlt werden, da sich die lichtempfindlichen Schichten der Fotodiode (10) typischerweise an der Oberfläche derselben befinden. Dieses Problem ist in der beispielhaften erfindungsgemäßen Vorrichtung (1) so gelöst, dass der Kompensationssender (K), hier die Kompensationsdiode (9), Licht nach oben abstrahlt. 12 shows a cross section of the exemplary device ( 1 ) by the compensation transmitter (K), here the compensation diode ( 9 ), and the receiver (D), here the photodiode ( 10 ). The receiver (D), here the photodiode ( 10 ), must in particular as possible from above and not from the side with the light of the compensation transmitter (K), here the compensation diode ( 9 ), since the photosensitive layers of the photodiode ( 10 ) are typically located on the surface thereof. This problem is in the exemplary device according to the invention ( 1 ) solved so that the compensation transmitter (K), here the compensation diode ( 9 ), Light radiates upwards.

Aufgrund des unterschiedlichen Brechungsindex zwischen der transparenten Deckmasse (28) und Luft kommt es zu einer Zurückspiegelung des Lichts in das Gehäuse hinein. Diese Spiegelung tritt ein, wenn der Auftreffwinkel des Lichts des Kompensationssenders (K), hier der Kompensationssendediode (9), auf die Grenzfläche der transparenten Vergussmasse (28) so flach ist, dass Totalreflexion eintritt. Dieses zurückgespiegelte Licht fällt damit naturgemäß, wie gewünscht, von oben auf den Empfänger (D), die Fotodiode (10) (siehe auch 13). Licht, das direkt von dem Kompensationssender (K), hier der Kompensationssendediode (9), zum Empfänger (D), der Fotodiode (10), gelangen kann, könnte an dieser gestreut werden, auf das zu vermessende Objekt (O) fallen und zurück auf den Fotodetektor (10) fallen und somit das Messsignal (S4) und den Regler (CT) stören. Dies wird durch den besagten Steg (48) verhindert, der die Empfängerkavität (CAV_D), hier die Kavität (56) der Fotodiode (10), von der Kompensationssenderkavität (CAV_K), hier der Kavität (57) der Kompensationssendediode (9), trennt. Nur solches Licht des Kompensationssenders (K), hier der Kompensationssendediode (9), das an der Grenzschicht der transparenten Deckmasse (28) gespiegelt wurde, kann somit auf den Empfänger (D), hier die Fotodiode (10), fallen. Die Öffnung (49) oberhalb des Steges (48) für diese gewünschte Transmission von der Kompensationssenderkavität (CAV_K), hier die Kavität (57), in die Empfängerkavität (CAV_D), hier die Kavität (56), wird dabei so gestaltet, dass durch das dermaßen transmittierte Licht möglichst ausschließlich der Empfänger (D), hier die Fotodiode (10), bestrahlt wird. Der Bereich (49) arbeitet also quasi wie ein optischer Wellenleiter.Due to the different refractive index between the transparent cover mass ( 28 ) and air it comes to a reflection of the light back into the housing. This reflection occurs when the angle of incidence of the light of the compensation transmitter (K), here the compensation transmitter diode ( 9 ), on the interface of the transparent potting compound ( 28 ) is so flat that total reflection occurs. Naturally, this reflected-back light falls from above onto the receiver (D), the photodiode (as desired). 10 ) (see also 13 ). Light coming directly from the compensation transmitter (K), here the compensation transmitter diode ( 9 ), to the receiver (D), the photodiode ( 10 ), could be scattered at this, fall on the object to be measured (O) and back to the photodetector ( 10 ) and thus disturb the measuring signal (S4) and the controller (CT). This is done by the said bridge ( 48 ) prevents the receiver cavity (CAV_D), here the cavity ( 56 ) of the photodiode ( 10 ), of the compensation transmitter cavity (CAV_K), here the cavity ( 57 ) of the compensation transmission diode ( 9 ), separates. Only such light of the compensation transmitter (K), here the compensation transmitter diode ( 9 ), which at the boundary layer of the transparent cover mass ( 28 ) has been mirrored, can thus on the receiver (D), here the photodiode ( 10 ), fall. The opening ( 49 ) above the bridge ( 48 ) for this desired transmission from the compensation transmitter cavity (CAV_K), here the cavity ( 57 ), into the receiver cavity (CAV_D), here the cavity ( 56 ), is thereby designed so that by the thus transmitted light as possible exclusively the receiver (D), here the photodiode ( 10 ), is irradiated. The area ( 49 ) works like an optical waveguide.

Um eine indirekte Bestrahlung des Objekts (O) durch den Kompensationssender K (Kompensationssendediode (9)) zu verhindern, ist es notwendig, das nicht durch Totalreflektion auf den Empfänger (D), hier die Fotodiode (10), gestrahlte Licht möglichst schnell aus dem System (1) zu eliminieren.For an indirect irradiation of the object (O) by the compensation transmitter K (compensation transmitter diode ( 9 )), it is necessary, not by total reflection on the receiver (D), here the photodiode ( 10 ), radiated light as quickly as possible from the system ( 1 ) to eliminate.

Hierzu wird das Material des Gehäuses der Vorrichtung (1) vorzugsweise in einem Material ausgeführt, das alle Strahlung, in den Wellenlängenbereichen in denen diese Strahlung aus dem Gehäuse austreten kann und in allen Wellenlängenbereichen, in denen die Sender (2, 3, 4, 9) senden, absorbiert.For this purpose, the material of the housing of the device ( 1 ) is preferably carried out in a material which can absorb all radiation in the wavelength ranges in which this radiation can escape from the housing and in all wavelength ranges in which the transmitters ( 2 . 3 . 4 . 9 ), absorbs.

Alle sollten daher möglichst matt ausgeführt sein, um das wenige Licht, das trotzdem reflektiert wird, diffus zu streuen. Dies betrifft natürlich nicht optische Nutzoberflächen wie beispielsweise die oberen Grenzschicht der transparenten Vergussmasse (28), an der Totalreflektion auftreten soll, und die Oberflächen der optischen Fenster (WD, WH) oder Filter (FD, FH) oder Linsen (5, 6, 7, 40).All should therefore be made as matt as possible in order to diffuse the little light, which is still reflected diffuse. Of course, this does not apply to optical user surfaces such as, for example, the upper boundary layer of the transparent potting compound ( 28 ) at which total reflection is to occur and the surfaces of the optical windows (WD, WH) or filters (FD, FH) or lenses ( 5 . 6 . 7 . 40 ).

Auf der oberen Grenzschicht wird außerdem ein Absorber (51) aufgebracht, der die Strahlung der Kompensationssendediode (9), die nicht durch Totalreflektion auf den Empfänger (D), hier die Fotodiode (10), gespiegelt wird, und daher aus dem Gehäuse der Vorrichtung (1) unkontrolliert austreten würde, absorbiert und damit aus dem System eliminiert.On the upper boundary layer is also an absorber ( 51 ), the radiation of the compensation transmitter diode ( 9 ), not by total reflection on the receiver (D), here the photodiode ( 10 ), and therefore from the housing of the device ( 1 ) would escape uncontrolled, absorbed and thus eliminated from the system.

Die Winkel und Formen der Gehäuseoberflächen sollten dabei so angelegt werden, dass eine Mehrfachreflektion möglichst nicht in einem Lichtpfad resultieren kann, der auf dem Empfänger (D), hier der Fotodiode (10), endet.The angles and shapes of the housing surfaces should be designed so that multiple reflection can not possibly result in a light path on the receiver (D), here the photodiode ( 10 ) ends.

Ein weiteres Problem, das sich dabei ergibt, ist die Reflektion an dem Empfänger (D), hier der Fotodiode (10), selbst. Damit das Licht in den Empfänger (D), hier das Silizium der Fotodiode (10), eintreten kann, muss es in einem Winkel eingestrahlt werden, der möglichst senkrecht ist, da die Lichtgeschwindigkeit im Material des Empfängers (D) und hier insbesondere im Silizium der Fotodiode (10) erheblich kleiner als im Wellenleiter ist.Another problem that arises is the reflection at the receiver (D), here the photodiode ( 10 ). So that the light in the receiver (D), here the silicon of the photodiode ( 10 ), it must be irradiated at an angle which is as perpendicular as possible, since the speed of light in the material of the receiver (D) and here in particular in the silicon of the photodiode ( 10 ) is considerably smaller than in the waveguide.

Hierfür ist es sinnvoll, jedoch nicht unbedingt zwingend erforderlich, das Die-Paddle (31) des Empfängers, hier der Fotodiode (10), gegenüber dem Die-Paddle (35) des Kompensationssenders (K), hier der Kompensationssendediode (9), zu verkippen. Diese Verkippung würde zu einer verringerten Empfindlichkeit des Empfängers (D), hier der Fotodiode (10), bezüglich des Empfangs optischer Strahlung, führen, die vom Objekt (O) zurückgestrahlt wird. Daher ist es weiter sinnvoll, die Einkopplung in den Empfänger (D), hier die Fotodiode (10) durch ein schräges Prisma wie für die Sender (H), hier die Sendedioden (2, 3, 4), zu optimieren.It is useful, but not essential, to use the Die Paddle ( 31 ) of the receiver, here the photodiode ( 10 ), compared to the Paddle ( 35 ) of the compensation transmitter (K), here the compensation transmitter diode ( 9 ), to tilt. This tilting would lead to a reduced sensitivity of the receiver (D), here the photodiode ( 10 ), with respect to the reception of optical radiation, which is reflected back from the object (O). Therefore, it makes sense further, the coupling into the receiver (D), here the photodiode ( 10 ) by an oblique prism as for the transmitter (H), here the transmitter diodes ( 2 . 3 . 4 ), to optimize.

Schließlich muss beachtet werden, dass der Empfänger (D) und insbesondere in diesem Fall hier die Fotodiode (10), die typischerweise aus Silizium gefertigt ist, für einen Teil der Strahlung transparent sein kann. In diesem Fall kann es zu einer Reflektion des Lichts an der Unterseite des Empfängers (D), also der Fotodiode (10), kommen. Dies erhöht zwar die Effizienz des Empfängers, also der Fotodiode (10), führt aber letztlich zu einer Verfälschung des Empfängerausgangssignals (S0). Daher ist es sinnvoll, den Empfänger (D), also hier die Fotodiode (10), mit einem Kleber am Die-Paddle (31) zu befestigen, der für solche Wellenlängenbereiche, die den Empfänger (D), also die Fotodiode (10), passieren können, absorbierend wirkt.Finally, it should be noted that the receiver (D) and in this case in particular the photodiode ( 10 ), typically made of silicon, may be transparent to a portion of the radiation. In this case, there may be a reflection of the light at the bottom of the receiver (D), so the photodiode ( 10 ), come. Although this increases the efficiency of the receiver, so the photodiode ( 10 ), but ultimately leads to a distortion of the receiver output signal (S0). Therefore, it makes sense, the receiver (D), so here the photodiode ( 10 ), with a glue on the die paddle ( 31 ), which for such wavelength ranges, the receiver (D), so the photodiode ( 10 ), can happen, has an absorbing effect.

Schließlich wird noch kurz auf die Arbeitspunkteinstellung eingegangen.Finally, the operating point setting will be discussed briefly.

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.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.This 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.

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 abweicht.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.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 wavelength of the light to be detected may 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.

Es ist daher sinnvoll, wenn der Kompensationssender (K), wenn möglich auf einer anderen Wellenlänge arbeitet, als der Sender (H).It is therefore useful if the compensation transmitter (K), if possible working on a different wavelength than the transmitter (H).

Als letztes soll noch kurz die Einstellung des elektrooptischen Arbeitspunktes beschrieben werden.Finally, the setting of the electro-optical operating point will be briefly described.

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.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). Of the Receiver (D) is also typically optically 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 einem gleichen elektrooptischen 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.This 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.

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 abweicht.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.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 wavelength of the light to be detected may 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 receive path filter (FD), ie the receive path window (WD), should be non-transparent to light of the wavelength of the interferer, ie the light of the interferer at least at whose center-of-mass wavelength is more than 50% better than 75%, better more than 90%, better more than 95%, better, more than 98%, better more than 99%. 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.

Es ist daher sinnvoll, wenn der Kompensationssender (K), wenn möglich auf einer anderen Wellenlänge arbeitet, als der Sender (H).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.

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.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102010014462 A1 [0005] DE 102010014462 A1 [0005]
  • EP 2418512 A1 [0005, 0036, 0041] EP 2418512 A1 [0005, 0036, 0041]
  • DE 102013003791 [0018] DE 102013003791 [0018]
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  • DE 2014/000024 [0018] DE 2014/000024 [0018]
  • US 20050184301 A1 [0035] US 20050184301 A1 [0035]

Claims (25)

Halios-System zur Vermessung einer optischen Übertragungsstrecke a. wobei sich mindestens ein optisches Empfangspfadfilter (FD), Teil der Vorrichtung ist und sich in mindestens einer der zweiten Übertragungsstrecken (I2) befindet und b. wobei das Empfangspfadfilter (FD) für die Wellenlänge des Lichts des Senders (H, 2, 3, 4), also für die Senderwellenlänge, und/oder für die Wellenlänge der zu detektierenden Strahlung eine Transmissivität von mindestens 50% oder besser 75% oder besser 88% oder besser 95% oder besser mindestens 98% oder besser mindestens 99% aufweist und c. wobei das Empfangspfadfilter (FD) für die Wellenlänge des Lichts des Kompensationssenders (K, 9), also für die Kompensationssenderwellenlänge, eine Transmissivität von höchstens 50% oder besser höchstens 25% oder besser höchstens 12% oder besser höchstens 5% oder besser höchstens 2% oder besser höchstens 1% aufweist und d. wobei Empfangspfadfilter (FD) für die Wellenlänge des Lichts des Kompensationssenders (K, 9), also für die Kompensationssenderwellenlänge, einen Absorptionsfaktor von mindestens 25% oder besser mindestens 50% oder besser mindestens 75% oder besser mindestens 88% oder besser mindestens 95% oder besser mindestens 98% oder besser mindestens 99% aufweist und e. wobei mindestens der besagte Kompensationssender (K, 9) und mindestens ein Empfänger (D, 10) durch mindestens einen Steg (48) derart getrennt sind, dass eine direkte Bestrahlung des besagten Empfängers (D, 10) durch den besagten Kompensationssender (K, 9) nicht möglich ist und f. wobei der besagte Kompensationssender (K, 9) in einer Kompensationssenderkavität (CAV_K) platziert ist und wobei der besagte Steg (48) ein Teil der Wand der Kompensationssenderkavität (CAV_K) ist und g. Wobei der besagte Empfänger (D, 10) in einer Empfängerkavität (CAV_D) platziert ist und wobei der besagte Steg (48) ein Teil der Wand der Empfängerkavität (CAV_D) ist und h. wobei mindestens der besagte Empfänger (D, 10) und der besagte Kompensationssender (K, 9) durch mindestens einen optischen Pfad (49) optisch miteinander verbunden sind, bei dem durch mindestens eine Reflektion Licht an einem Reflektor (R) von dem besagten Kompensationssender (K, 9) auf den besagten Empfänger (D, 10) übertragen werden kann und i. wobei mindestens der besagte Sender (H, 2, 3, 4) und mindestens der besagte Empfänger (D, 10) durch mindestens eine Barriere (17) derart getrennt sind, dass eine direkte Bestrahlung des besagten Empfängers (D, 10) durch den besagten Sender (H, 2, 3, 4) nicht möglich ist und j. wobei mindestens der besagte Sender (H, 2, 3, 4) und mindestens der besagte Empfänger (D, 10) durch mindestens eine optische Sperre (B2, B3) von einander optisch separiert sind und k. wobei die Vorrichtung mindestens einen Absorber (51) aufweist, der die Abstrahlung von Licht mindestens des besagten Kompensationssenders (K, 9) in zumindest eine vordefinierte Richtung und/oder in Richtung auf mindestens ein zu vermessendes Objekt (O) verhindert und l. wobei zumindest der besagte Sender (H, 2, 3, 4) und der besagte Kompensationssender (K, 9) der Vorrichtung mit unterschiedlicher Schwerpunktswellenlänge strahlen.Halios system for measuring an optical transmission path a. wherein at least one optical receive path filter (FD) is part of the device and is located in at least one of the second transmission links (I2) and b. wherein the reception path filter (FD) for the wavelength of the light of the transmitter (H, 2 . 3 . 4 ), ie for the transmitter wavelength, and / or for the wavelength of the radiation to be detected, a transmissivity of at least 50% or better 75% or better 88% or better 95% or better at least 98% or better at least 99% and c. the receive path filter (FD) being the wavelength of the light of the compensation transmitter (K, 9 ), ie for the compensation transmitter wavelength, a transmissivity of at most 50% or better at most 25% or better at most 12% or better at most 5% or better at most 2% or better at most 1% and d. wherein receiving path filter (FD) for the wavelength of the light of the compensation transmitter (K, 9 ), ie for the compensation transmitter wavelength, has an absorption factor of at least 25% or better at least 50% or better at least 75% or better at least 88% or better at least 95% or better at least 98% or better at least 99% and e. at least the said compensation transmitter (K, 9 ) and at least one receiver (D, 10 ) by at least one bridge ( 48 ) are separated such that direct irradiation of said receiver (D, 10 ) by the said compensation transmitter (K, 9 ) is not possible and f. wherein said compensation transmitter (K, 9 ) is placed in a compensation transmitter cavity (CAV_K) and wherein said bridge ( 48 ) is a part of the wall of the compensation transmitter cavity (CAV_K) and g. Wherein said receiver (D, 10 ) is placed in a receiver cavity (CAV_D) and wherein said bridge ( 48 ) is a part of the wall of the receiver cavity (CAV_D) and h. at least the said receiver (D, 10 ) and the said compensation transmitter (K, 9 ) by at least one optical path ( 49 ) are optically interconnected, in which by at least one reflection of light at a reflector (R) of said compensation transmitter (K, 9 ) to said receiver (D, 10 ) and i. at least the said transmitter (H, 2 . 3 . 4 ) and at least said receiver (D, 10 ) by at least one barrier ( 17 ) are separated such that direct irradiation of said receiver (D, 10 ) through said transmitter (H, 2 . 3 . 4 ) is not possible and j. at least the said transmitter (H, 2 . 3 . 4 ) and at least said receiver (D, 10 ) are optically separated from each other by at least one optical barrier (B2, B3) and k. wherein the device comprises at least one absorber ( 51 ), the radiation of light from at least the said compensation transmitter (K, 9 ) in at least one predefined direction and / or in the direction of at least one object to be measured (O) is prevented and l. at least the said transmitter (H, 2 . 3 . 4 ) and the said compensation transmitter (K, 9 ) of the device with different center of gravity wavelength. Halios-System nach Anspruch 1 a. wobei sich mindestens ein optisches Sendepfadfilter (FH), Teil der Vorrichtung ist und sich in mindestens einer der zweiten Übertragungsstrecken (12) befindet und b. das Sendepfadfilter (FH) vorzugsweise für die Wellenlänge des Lichts des Senders (H, 2, 3, 4), also für die Senderwellenlänge, eine Transmissivität von mindestens 50% oder besser 75% oder besser 88% oder besser 95% oder besser mindestens 98% oder besser mindestens 99% aufweist und c. wobei das Sendepfadfilter (FH) für die Wellenlänge des Lichts des Senders (H, 2, 3, 4), also für die Senderwellenlänge, eine Reflektivität von höchstens 50% oder besser höchstens 25% oder besser höchstens 12% oder besser höchstens 5% oder besser höchstens 2% oder besser höchstens 1% aufweist und d. wobei das Sendepfadfilter (FH) für die Wellenlänge des Lichts des Kompensationssenders (K, 9), also für die Kompensationssenderwellenlänge, eine Transmissivität von höchstens 50% oder besser höchstens 25% oder besser höchstens 12% oder besser höchstens 5% oder besser höchstens 2% oder besser höchstens 1% aufweist und e. wobei das Sendepfadfilter (FH) vorzugsweise für die Wellenlänge des Lichts des Kompensationssenders (K, 2, 3, 4), also für die Kompensationssenderwellenlänge, einen Absorptionsfaktor von mindestens 25% oder besser mindestens 50% oder besser mindestens 75% oder besser mindestens 88% oder besser mindestens 95% oder besser mindestens 98% oder besser mindestens 99% aufweist.Halios system according to claim 1 a. wherein at least one optical transmit path filter (FH), part of the device and in at least one of the second transmission links (FH) 12 ) and b. the transmit path filter (FH) preferably for the wavelength of the light of the transmitter (H, 2 . 3 . 4 ), ie for the transmitter wavelength, a transmissivity of at least 50% or better 75% or better 88% or better 95% or better at least 98% or better at least 99% and c. wherein the transmission path filter (FH) for the wavelength of the light of the transmitter (H, 2 . 3 . 4 ), ie for the transmitter wavelength, has a reflectivity of at most 50% or better at most 25% or better at most 12% or better at most 5% or better at most 2% or better at most 1% and d. wherein the transmission path filter (FH) for the wavelength of the light of the compensation transmitter (K, 9 ), that is to say for the compensation transmitter wavelength, a transmissivity of at most 50% or better at most 25% or better at most 12% or better at most 5% or better at most 2% or better at most 1% and e. wherein the transmit path filter (FH) preferably for the wavelength of the light of the compensation transmitter (K, 2 . 3 . 4 ), ie for the compensation transmitter wavelength, has an absorption factor of at least 25% or better at least 50% or better at least 75% or better at least 88% or better at least 95% or better at least 98% or better at least 99%. Halios-System gekennzeichnet dadurch, • dass sich in mindestens einer optischen ersten Übertragungsstrecke (I1) oder zweiten Übertragungsstrecke (12) mindestens eine Linse (5, 6, 7, 40) befindet, die Bestandteil der Vorrichtung ist, und • dass sich der Schwerpunkt (18, 20, 22, 24) mindestens eines Senders (H, 2, 3, 4) oder mindestens eines Empfängers (D, 10) nicht in der optischen Achse (19, 21, 23, 25) mindestens einer zugehörigen Linse (5, 6, 7, 40) befinden und jener doch optisch mit dieser gekoppelt ist.Halios system characterized in that • in at least one optical first transmission path (I1) or second transmission path ( 12 ) at least one lens ( 5 . 6 . 7 . 40 ), which is part of the device, and • that the center of gravity ( 18 . 20 . 22 . 24 ) at least one transmitter (H, 2 . 3 . 4 ) or at least one recipient (D, 10 ) not in the optical axis ( 19 . 21 . 23 . 25 ) at least one associated lens ( 5 . 6 . 7 . 40 ) and that is optically coupled with this. Halios-System gekennzeichnet dadurch, • dass der Kompensationssender (K, 9) über einen Kompensationspfad in Form einer dritten Übertragungsstrecke (I3) in den Empfänger (D, 10) einstrahlt und • dass der Kompensationssender (K, 9) in einer Kompensationssenderkavität (CAV_K) platziert ist und • und dass dieser Kompensationspfad (I3) i. ein Kompensationspfadfenster (WK, 49) und ii. einen Reflektor (R) umfasst und • dass der Reflektor (R) die räumliche Verteilung des Lichts des Kompensationssenders (K, 9) auf dem Empfänger (D, 10) verändert und • dass das Kompensationspfadfenster (WK, 49) die Intensität des Lichts des Kompensationssenders (K) auf dem Empfänger (D) reduziert.Halios system characterized by • that the compensation transmitter (K, 9 ) via a compensation path in the form of a third transmission path (I3) in the receiver (D, 10 ) and that the compensation transmitter (K, 9 ) is placed in a compensation transmitter cavity (CAV_K) and • and that this compensation path (I3) i. a compensation path window (WK, 49 ) and ii. a reflector (R) and • that the reflector (R) the spatial distribution of the light of the compensation transmitter (K, 9 ) on the receiver (D, 10 ) and • that the compensation path window (WK, 49 ) reduces the intensity of the light of the compensation transmitter (K) on the receiver (D). Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, • dass die Vorrichtung mindestens einen Absorber (51) aufweist, der die Abstrahlung von Licht mindestens eines Kompensationssenders (K, 9) in zumindest eine vordefinierte Richtung und/oder in Richtung auf mindestens ein zu vermessendes Objekt (O) verhindert.Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the device comprises at least one absorber ( 51 ), which monitors the emission of light from at least one compensating transmitter (K, 9 ) is prevented in at least one predefined direction and / or in the direction of at least one object (O) to be measured. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, • dass sich in mindestens einer optischen ersten Übertragungsstrecke (I1) oder zweiten Übertragungsstrecke (I2) mindestens eine Linse (5, 6, 7, 40) befindet, die Bestandteil der Vorrichtung ist, und • diese Linse (5, 6, 7, 40) der Vorrichtung an mindestens einer Oberfläche der Linse als Fresnel-Linse ausgeführt ist.Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that • in at least one optical first transmission path (I1) or second transmission path (I2) at least one lens ( 5 . 6 . 7 . 40 ), which is part of the device, and • this lens ( 5 . 6 . 7 . 40 ) of the device on at least one surface of the lens is designed as a Fresnel lens. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, • dass mindestens ein Kompensationssender (K, 9) und mindestens eine Empfänger (D, 10) durch mindestens einen Steg (48) derart getrennt sind, dass eine direkte Bestrahlung des besagten Empfängers (D, 10) durch den besagten Kompensationssender (K, 9) nicht möglich ist.Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that • at least one compensation transmitter (K, 9 ) and at least one receiver (D, 10 ) by at least one bridge ( 48 ) are separated such that direct irradiation of said receiver (D, 10 ) by the said compensation transmitter (K, 9 ) not possible. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, • dass mindestens ein Sender (H, 2, 3, 4) und mindestens eine Empfänger (D, 10) durch mindestens eine Barriere (17) derart getrennt sind, dass eine direkte Bestrahlung des besagten Empfängers (D, 10) durch den besagten Sender (H, 2, 3, 4) nicht möglich ist.Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that • at least one transmitter (H, 2 . 3 . 4 ) and at least one receiver (D, 10 ) by at least one barrier ( 17 ) are separated such that direct irradiation of said receiver (D, 10 ) through said transmitter (H, 2 . 3 . 4 ) not possible. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, • dass mindestens ein Teil der Empfänger (D, 10) und Sender (H, 2, 3, 4, 9) durch mindestens eine transparente Masse (28) bedeckt sind und diese mindestens einen optischen Pfad (49) bildet, bei dem durch mindestens eine Reflektion Licht von mindestens einer der Kompensationssender (K, 9) auf mindestens einen der Empfänger (D, 10) übertragen werden kann.Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that at least a part of the receivers (D, 10 ) and transmitter (H, 2 . 3 . 4 . 9 ) by at least one transparent mass ( 28 ) and these at least one optical path ( 49 ), in which by at least one reflection of light from at least one of the compensation transmitter (K, 9 ) to at least one of the receivers (D, 10 ) can be transmitted. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, • dass mindestens ein Teil der Unterseite (41) mindestens einer Linse (5, 6, 7, 40) gegenüber zumindest einer Linsenachse (19, 21, 23, 25) verkippt ist oder zumindest teilweise nicht senkrecht zu deren optischen Achse ist.Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that at least a part of the underside ( 41 ) at least one lens ( 5 . 6 . 7 . 40 ) with respect to at least one lens axis ( 19 . 21 . 23 . 25 ) is tilted or at least partially not perpendicular to its optical axis. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, • mindestens zwei Abstrahlkeulen (36, 37, 38) nicht deckungsgleich sind.Device according to one or more of the preceding claims, characterized by at least two emission lobes ( 36 . 37 . 38 ) are not congruent. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, • dass mindestens zwei Empfindlichkeitskeulen nicht deckungsgleich sind.Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that • at least two sensitivity lobes are not congruent. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 11 gekennzeichnet dadurch, • dass mindestens eine Empfangskeule mit mindestens einer Abstrahlkeule Bereiche der Deckungsgleichheit aufweist.Apparatus according to claim 12 or 11 characterized by • that at least one reception lobe with at least one emission lobe has areas of congruence. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche gekennzeichnet dadurch, • dass mindestens ein optisches Filter, ein Sendepfadfilter (FH) und/oder ein Empfangspfadfilter (FD), Teil der Vorrichtung ist und sich in mindestens einer der ersten, zweiten oder dritten Übertragungsstrecken (I1) oder (I2) oder (I3) befindet.Device according to one or more of the preceding claims characterized in that • that at least one optical filter, a transmit path filter (FH) and / or a receive path filter (FD) is part of the device and is located in at least one of the first, second or third transmission links (I1) or (I2) or (I3). Vorrichtung nach Anspruch 14 gekennzeichnet dadurch, • dass die Senderwellenlänge, also die Schwerpunktswellenlänge mindestens eines Senders (H, 2, 3, 4), von der Wellenlänge der zu detektierenden Strahlung abweicht und • dass das Empfangspfadfilter (FD) für Wellenlänge der zu detektierenden Strahlung eine Transmissivität von mindestens 50% oder besser 75% oder besser 88% oder besser 95% oder besser mindestens 98% oder besser mindestens 99% aufweist und • dass das Empfangspfadfilter (FD) für die Wellenlänge des Lichts des Senders (H, 2, 3, 4), also für die Senderwellenlänge, eine Transmissivität von höchstens 50% oder besser höchstens 25% oder besser höchstens 12% oder besser höchstens 5% oder besser höchstens 2% oder besser höchstens 1% aufweist und • dass das Empfangspfadfilter (FD) für die Wellenlänge des Lichts des Senders (H, 2, 3, 4), also für die Senderwellenlänge, einen Absorptionsfaktor von mindestens 25% oder besser mindestens 50% oder besser mindestens 75% oder besser mindestens 88% oder besser mindestens 95% oder besser mindestens 98% oder besser mindestens 99% aufweist.Apparatus according to claim 14, characterized in that • the transmitter wavelength, that is to say the center-of-mass wavelength of at least one transmitter (H, 2 . 3 . 4 ), differs from the wavelength of the radiation to be detected and • that the receiving path filter (FD) for wavelength of the radiation to be detected transmissivity of at least 50% or better 75% or better 88% or better 95% or better at least 98% or better at least 99% and • that the receive path filter (FD) for the wavelength of the light of the transmitter (H, 2 . 3 . 4 ), ie for the transmitter wavelength, has a transmissivity of at most 50% or better at most 25% or better at most 12% or better at most 5% or better at most 2% or better at most 1% and • that the receive path filter (FD) for the wavelength the light of the transmitter (H, 2 . 3 . 4 ), ie for the transmitter wavelength, an absorption factor of at least 25% or better at least 50% or better at least 75% or better at least 88% or better at least 95% or better at least 98% or better at least 99%. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, • dass mindestens zwei Elemente aus der Gesamtmenge der Sender und Kompensationssender (H, K, 2, 3, 4, 9) der Vorrichtung mit unterschiedlicher Schwerpunktswellenlänge strahlen.Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that • at least two elements from the total quantity of transmitters and compensation transmitters (H, K, 2 . 3 . 4 . 9 ) of the device with different center of gravity wavelength. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche gekennzeichnet dadurch, • dass mindestens ein Sender (H, 2, 3, 4) und mindestens ein Empfänger (D, 10) durch mindestens eine optische Sperre (B2) von einander optisch separiert sind.Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that • at least one transmitter (H, 2 . 3 . 4 ) and at least one receiver (D, 10 ) are optically separated from each other by at least one optical barrier (B2). Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorausgehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, • dass das Streulicht mindestens eines Reflektors (R) einen Diffusen Lichtanteil aufweist, der größer als 5% und/oder größer als 10% und/oder größer als 25% und oder größer als 50% und oder größer als 75% und/oder größer als 85% und/oder größer als 90% istDevice according to one or more of the preceding claims, characterized in that • the scattered light of at least one reflector (R) has a diffused 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% Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorausgehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, • dass der Empfangspfad mindestens ein Empfangspfadfilter (FD) aufweist und • dass das Empfangspfadfilter (FD) für die Schwerpunktswellenlänge des zu detektierende Licht und/oder das Licht mindestens eines Senders (H, 2, 3, 4) transparent ist, wobei transparent bedeutet, dass • dass das zu detektierende Licht und/oder das Licht des Senders (H, 2, 3, 4) bei dessen Schwerpunktswellenlänge um nicht mehr als 50% und/oder nicht mehr als 25% und/oder nicht mehr als 10% und/oder nicht mehr als 5% und/oder nicht mehr als 2% und/oder nicht mehr als 1% beim Durchgang durch das Empfangspfadfilter (FD) gedämpft wird.Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that • the reception path has at least one reception path filter (FD) and • that the reception path filter (FD) for the center wavelength of the light to be detected and / or the light of at least one transmitter (H, 2 . 3 . 4 ) is transparent, wherein transparent means that • that the light to be detected and / or the light of the transmitter (H, 2 . 3 . 4 ) 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 filter (FD) is attenuated. Vorrichtung nach Anspruch 19 dadurch gekennzeichnet, • dass das Empfangspfadfilter (FD) für die Schwerpunktswellenlänge eines Störers intransparent ist, wobei intransparent bedeutet, dass • dass Licht des Störers bei dessen Schwerpunktswellenlänge um mehr als 50% und/oder mehr als 75% und/oder mehr als 90% und/oder mehr als 95% und/oder mehr als 98% und/oder mehr als 99% beim Durchgang durch das Empfangspfadfilter (FD) gedämpft wird.Device according to claim 19, characterized in that the reception path filter (FD) is intransparent for the centroid wavelength of an interferer, where intransparent means that the interferer's light at its centroid wavelength is 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). Vorrichtung nach Anspruch 19 und/oder 20 dadurch gekennzeichnet, • dass das Empfangspfadfilter (FD) für die Schwerpunktswellenlänge eines Störers intransparent ist und • dass durch das Empfangspfadfilter (FD) transmittierte Licht des Störers integriert über die Wellenlängenbereiche, in denen der Empfänger (D, 10) für Licht empfindlich ist, integriert um mehr als 50% und/oder mehr als 75% und/oder mehr als 90% und/oder mehr als 95% und/oder mehr als 98% und/oder mehr als 99% beim Durchgang durch das Empfangspfadfilter (FD) gedämpft wird.Device according to Claim 19 and / or 20, characterized in that the reception path filter (FD) is intransparent for the center wavelength of an interferer and the interference light transmitted by the reception path filter (FD) is integrated over the wavelength ranges in which the receiver (D, 10 ) 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% when passing through the receive path filter (FD) is attenuated. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorausgehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, • dass der Sendepfad mindestens ein Sendepfadfilter (FH) aufweist und • dass das Sendepfadfilter (FH) optisch für das Licht eines Störers, insbesondere einer Leuchtstoffröhre und/oder Sonnenlicht, intransparent ist, wobei intransparent bedeutet, • dass das Sendepfadfilter (FH) das Licht des Störers zumindest bei dessen Schwerpunktswellenlänge um mehr als 50% und/oder mehr als 75% und/oder mehr als 90% und/oder mehr als 95% und/oder mehr als 98% und/oder mehr als 99% beim Durchgang durch das Sendepfadfilter (FH) gedämpft wird.Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that • the transmission path has at least one transmission path filter (FH) and • that the transmission path filter (FH) is optically opaque to the light of an interferer, in particular a fluorescent tube and / or sunlight, being intransparent means that the transmit path filter (FH) at least at its centroid wavelength by at least the centroid wavelength of the transmit path filter (FH) 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). Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorausgehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, • dass der Sendepfad mindestens ein Sendepfadfilter (FH) aufweist und • dass das Sendepfadpfadfilter (FD) für die Schwerpunktswellenlänge eines Störers intransparent ist und • dass durch das Sendepfadfilter (FH) transmittierte Licht des Störers integriert über die Wellenlängenbereiche, in denen der Empfänger (D, 10) für Licht empfindlich ist, integriert um mehr als 50% und/oder mehr als 75% und/oder mehr als 90% und/oder mehr als 95% und/oder mehr als 98% und/oder mehr als 99% beim Durchgang durch das Sendepfadfilter (FH) gedämpft wird.Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that • the transmission path has at least one transmission path filter (FH) and • that the transmission path filter (FD) is intransparent for the center wavelength of an interferer and • the interferer light transmitted by the transmission path filter (FH) integrated over the wavelength ranges in which the receiver (D, 10 ) 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% when passing through the transmit path filter (FH) is attenuated. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorausgehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, • dass mindestens ein Kompensationssender (K, 9) eine andere Schwerpunktswellenlänge aufweist, als mindestens ein Sender (H, 2, 3, 4) und • dass mindestens ein Empfänger (D, 10) für die Schwerpunktswellenlänge des Senders (H, 2, 3, 4) und die Schwerpunktswellenlänge des Kompensationsendes (K, 9) empfindlich ist.Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that • at least one compensation transmitter (K, 9 ) has a different center-of-mass wavelength than at least one transmitter (H, 2 . 3 . 4 ) and • that at least one receiver (D, 10 ) for the centroid wavelength of the transmitter (H, 2 . 3 . 4 ) and the centroid wavelength of the compensation end (K, 9 ) is sensitive. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, • dass mindestens ein Kompensationssender (K) und mindestens ein Sender (H, 2, 3, 4) in zumindest einem Systemarbeitspunkt, der gekennzeichnet ist durch ein zu vermessendes Objekt (O) innerhalb eines vorgesehenen Objektabstands zum Empfänger (D, 9) und durch eine Reflektivität des Objekts (O) von mehr als 0% der auf das Objekt (O) durch den Sender (H, 2, 3, 4) eingestrahlten Lichtleistung, jeweils eine Lichtleistung abstrahlen, die nicht mehr als 25% und/oder nicht mehr als 10% und/oder nicht mehr als 5% und/oder nicht mehr als 2% und/oder nicht mehr als 1% zwischen dem Kompensationssender (K, 9) und dem Sender (H, 2, 3, 4) voneinander abweicht.Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that • at least one compensation transmitter (K) and at least one transmitter (H, 2 . 3 . 4 ) in at least one system operating point, which is characterized by an object (O) to be measured within an intended object distance to the receiver (D, 9 ) and by a reflectivity of the object (O) of more than 0% of the object (O) through the transmitter (H, 2 . 3 . 4 ) radiated light power, each emitting a light output that 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, 9 ) and the transmitter (H, 2 . 3 . 4 ) differs from each other.
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