EP3519783A2 - Optische sensorvorrichtung, verfahren zum einstellen einer spektralen auflösung einer optischen sensorvorrichtung und spektrales messverfahren - Google Patents

Optische sensorvorrichtung, verfahren zum einstellen einer spektralen auflösung einer optischen sensorvorrichtung und spektrales messverfahren

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EP3519783A2
EP3519783A2 EP17752399.0A EP17752399A EP3519783A2 EP 3519783 A2 EP3519783 A2 EP 3519783A2 EP 17752399 A EP17752399 A EP 17752399A EP 3519783 A2 EP3519783 A2 EP 3519783A2
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
sensor
variable filter
columns
central longitudinal
optical sensor
Prior art date
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Pending
Application number
EP17752399.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Badeja
Frank Schaefer
Michael Krueger
Paul Koop
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • G01J3/12—Generating the spectrum; Monochromators
    • G01J3/26—Generating the spectrum; Monochromators using multiple reflection, e.g. Fabry-Perot interferometer, variable interference filters
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    • G01J3/0205—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/12—Generating the spectrum; Monochromators
    • G01J2003/1226—Interference filters
    • G01J2003/1234—Continuously variable IF [CVIF]; Wedge type

Definitions

  • Optical sensor device method for adjusting a spectral
  • the invention relates to an optical sensor device. Likewise, the concerns
  • the invention relates to a method for adjusting a spectral resolution of an optical sensor device. Furthermore, the invention relates to a spectral measuring method.
  • Linearly variable filters (LV filters, linear variable filters) are known from the prior art (see http://www.deltaopticalthinfilm.com/products/linear-variable-filters).
  • Such a linear variable filter has a predetermined axis along which a transmission wavelength of the linearly variable filter is within one of a minimum transmission wavelength and a maximum
  • the invention provides an optical sensor device having the features of claim 1, a method for adjusting a spectral resolution of an optical sensor device having the features of claim 10 and a spectral measuring method having the features of claim 11.
  • the present invention provides cost-effective possibilities for the spectral resolution and / or for the spectral measurement of light.
  • the present invention improves signal performance (such as signal-to-noise ratio) in spectral measurement.
  • signal performance such as signal-to-noise ratio
  • Determination of spectral properties of light can be used by means of the present invention.
  • the present invention also allows for high flexibility in choosing the spectral resolutions to perform spectral measurements.
  • the present invention facilitates the use of cost-effective linear variable optical filter technology
  • Wafer level for infrared detectors Wafer level for infrared detectors.
  • the field of sensor pixels on the detection surface of the detection device comprises n columns of sensor pixels, where n is greater than 2, the sensor pixels of the same column are cut centrally from a central longitudinal axis of the respective column and the central longitudinal axes of the n columns run parallel to one another.
  • Sensor pixels from different columns can form rows of sensor pixels.
  • the center longitudinal axes of the n columns may be perpendicular to row centerlines of the rows of sensor pixels.
  • the central longitudinal axes of the n columns may also extend at an angle greater than 0 ° and less than 90 ° to the row centerlines of the rows of sensor pixels Parse the field of sensor pixels as "slanted columns” or “slanted rows”.
  • Detection device comprises n columns of sensor pixels, n is greater than 2, the sensor pixels of the same column are cut centrally from the central longitudinal axis of the respective column and the central longitudinal axes of the n columns parallel to each other, the linearly variable filter is so fixed to the
  • Aligned detection device that the predetermined axis is aligned perpendicular to the central longitudinal axes of the n columns.
  • Embodiment of the optical sensor device is assigned to all sensor pixels of the same column a same detection wavelength range, so that By means of a comparison of the sensor signals of the sensor pixels of the same column, a check of the sensor pixels or an adjustment of the sensor pixels is possible. Likewise, in this embodiment, averaging in the
  • Detection device also includes n columns of sensor pixels, where n is greater than 2, the sensor pixels of the same column are cut centrally from the central longitudinal axis of the respective column and the central longitudinal axes of the n columns are parallel to each other, the linearly variable filter is aligned so firmly to the detection device in that the predetermined axis is oriented at an inclination angle greater than 0 ° and less than 90 ° to the central longitudinal axes of the n columns.
  • the angle of inclination may in particular be greater than 2 ° and less than 88 °, preferably greater than 3 ° and less than 87 °, especially greater than 5 ° and less than 85 °.
  • the optical sensor device may also comprise a filter exchange device, by means of which at least one further linearly variable filter of the optical sensor device can be used instead of the linearly variable filter.
  • the optical sensor device in which the array of sensor pixels on the detection surface of the detection device comprises n columns of sensor pixels, where n is greater than 2, the sensor pixels of the same column are cut centrally from a central longitudinal axis of the respective column and the central longitudinal axes of the n Columns run parallel to each other, the optical sensor device comprises a Filterausricht issued, by means of which the linearly variable filter with respect to the detection device is adjustable so that at least one inclination angle greater than 0 ° and less than 90 ° between the predetermined axis of the linear variable filter and the central longitudinal axes of the n columns is adjustable.
  • the optical sensor device comprises a
  • Control means by means of which, taking into account a requested by a user of the optical sensor device target value of a spectral resolution of the optical sensor device, a desired size with respect to a desired inclination angle between the predetermined axis of the linear variable filter and the central longitudinal axes of the n columns can be fixed, and the filter alignment device is controllable such that the angle of inclination between the predetermined axis of the linearly variable filter and the
  • the optical sensor device is adjustable according to the specified target size.
  • the user of the optical sensor device can thus optionally increase or reduce the spectral resolution thereof, wherein by means of the controlled
  • the angle of inclination between the predetermined axis of the linearly variable filter and the central longitudinal axes of the n columns may be predetermined or adjustable such that at least a first sensor pixel of a first column has the same transmission wavelength as a second sensor pixel of a second column adjacent to the first column by means of the optical sensor device, the second sensor pixel by means of a comparison of
  • Sensor signals of the first sensor pixel and the second sensor pixel can be checked or adjusted.
  • This advantageous embodiment of the optical sensor device is thus designed for automatic self-calibration and / or self-checking.
  • a "last" sensor pixel in the second column may be the one second sensor pixels have the same transmission wavelength as the first sensor pixel.
  • the optical sensor device may comprise an evaluation device which is designed to determine and output information relating to a spectrum of a light incident on the linearly variable filter and / or an absorption spectrum of a sample volume illuminated by the light, taking into account the sensor signals of the sensor pixels.
  • the optical sensor device may in particular be a spectrometer or a medium sensor. The optical sensor device is thus versatile.
  • Adjustment of a spectral resolution can also be effected by carrying out the corresponding method for setting a spectral resolution of an optical sensor device.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a first embodiment of the optical sensor device
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a second embodiment of the optical sensor device
  • FIG. 4a and 4b a flow chart and a schematic representation of a linearly variable filter together with a detection device for explaining an embodiment of the spectral measurement method.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a first embodiment of the optical sensor device.
  • the optical sensor device shown schematically in FIG. 1 comprises a linearly variable filter 10 with a predetermined axis 12 along which a transmission wavelength of the linearly variable filter 10 varies linearly within a value range bounded by a minimum transmission wavelength and a maximum transmission wavelength.
  • the linearly variable filter 10 of FIG. 1 has, for example, the minimum transmission wavelength at 2.5 ⁇ (micrometers) and the maximum transmission wavelength at 5 ⁇ (micrometers). It is noted, however, that a formability of the optical
  • Sensor device is not limited to a specific range of values
  • the linear variable filter 10 may also be referred to as a linear variable optical Fabry-Perot filter.
  • the predetermined axis 12 is advantageously located in a light incident surface 14 of the linearly variable filter 10.
  • FIG. 1 shows a side edge of the light incident surface 14 of the linearly variable filter 10 as a predetermined axis 12. (It is not necessary to draw further predetermined axes 12 in FIG. 1, which run parallel to the side edge of the light incident surface 14.)
  • the linearly variable filter 10 may also have a predetermined axis 12 along which the transmission wavelength varies linearly is oriented at angles greater than 0 ° and less than 90 ° inclined to all side edges of its incident light surface 14.
  • the linear variation of the transmission wavelength along the given axis 12 may be effected by means of a "wedge-shaped" structure of an optically active coating on the light incident surface 14 of the linear variable filter 10.
  • the "wedge" structure of the optically active coating may be in a first transmission wavelength defining the minimum transmission wavelength Subregion of the optically active coating a minimum height (perpendicular to the Lichtauf Manufacturing Structure 14) and in a maximum transmission wavelength defining second
  • a line 16 is also located, which lies in the light incident surface 14 and perpendicular to the predetermined axis 12 extends. Along the line 16, the transmission wavelength of the linear variable filter 10 is constant.
  • the optical sensor device also has a detection device 18 with a detection surface 20 on which a field of sensor pixels 22 is formed.
  • Each of the sensor pixels 22 is embodied such that a sensor signal 24 can be output from the respective sensor pixel 22 with respect to a light intensity striking the respective sensor pixel 22 or at the respective one
  • the detection means 18 is arranged to the linearly variable filter 10 so that light beams transmitted through the linear variable filter 10 impinge on the detection surface 20 (i.e., on the field of sensor pixels 22).
  • the detection surface 20 or the field of sensor pixels 22
  • the detection surface 20 is completely covered by the linear variable filter 10.
  • FIG. 1 represents only a "partial coverage" of the detection surface 20 / of the array of sensor pixels 22 by means of the linear variable filter 10 to more accurately indicate alignment of the linear variable filter 10 to the array of sensor pixels 22.
  • the detection means 18 For example, a 2D array, in particular an infrared detector array can be used.
  • the optical sensor device also has a
  • Evaluation device 26 which is designed to evaluate the sensor signals 24 of the sensor pixels 22.
  • the evaluation device 26 may be designed to take into account the sensor signals 24 of the Sensor pixels 22 to set and output information 28 relating to a spectrum of a light incident on the linear variable filter 10 (or the light incident surface 14).
  • an absorption spectrum of one of the light is illuminated
  • Sample volume taking into account the sensor signals 24 of the sensor pixels 22 can be fixed and output. (An output spectrum of the light before scanning the sample volume may for example be stored on the evaluation device 26 or provided to the evaluation device 26.) In this case, taking into account the absorption spectrum of the transilluminated
  • Sample volume additionally set and output as information 28, in which concentration at least one chemical substance, at least one biomolecule and / or at least one biological cell species in the
  • the optical sensor device can thus be described as
  • Gas sensor and / or biological sensor can be used versatile.
  • the array of sensor pixels 22 on the detection surface 20 of the detection device 18 comprises n columns of sensor pixels 22, where n is greater than 2 (and a natural number). A number n of the columns of
  • Sensor pixels 22 may be 100, for example.
  • the sensor pixels 22 of the same column are centered from a central longitudinal axis 30 of the respective column
  • each of the n columns is assigned its own central longitudinal axis 30).
  • the central longitudinal axes 30 of the n columns run parallel to one another.
  • the linearly variable filter 10 is aligned with the detection device 18 so firmly that the predetermined axis 12 of the linearly variable filter 10 is aligned perpendicular to the central longitudinal axes 30 of the n columns.
  • the sensor pixels 22 of the same column are thus assigned a common line 16, along which the transmission wavelength of the linearly variable filter 10 is constant. (One can also rewrite this by saying that each line 16, along which the transmission wavelength of the linearly variable filter 10 is constant, is parallel to the central longitudinal axes 30 of the n Columns of sensor pixels 22 is aligned.)
  • the sensor pixels 22 of the same column will thus be the same by means of the linearly variable Filter 10
  • the orientation of the linearly variable filter 10 / its predetermined axis 12 in relation to the detection device 18 shown in FIG. 1 can thus be used to filter out a signal from the sensor signals 24 of several
  • Detection wavelength range all sensor pixels 22 of the same column are used for the same detection wavelength range. This also results in a significantly improved signal-to-noise ratio based on evaluation / averaging of the sensor pixels 22 of the same column. (With an equal number m of 50 sensor pixels 22 per column is by means of a
  • Averaging typically reduces a standard deviation by a factor of about 4.
  • Each of the n columns may have an equal number m of sensor pixels 22, where m is at least 2 (and a natural number). For example, each of the n columns may have fifty sensor pixels 22 each. However, the number of sensor pixels 22 may also vary between the n columns.
  • the optical sensor device has a spectral resolution D, which depends on a wavelength difference ⁇
  • Fig. 2 shows a schematic representation of a second embodiment of the optical sensor device.
  • the optical sensor device shown schematically in FIG. 2 differs from the previously described embodiment in that the optical sensor device comprises a filter alignment device 32 by means of which the linearly variable filter 10 is adjustable with respect to the detection device 18 so that at least one inclination angle ⁇ is greater is adjustable as 0 ° and smaller than 90 ° between the predetermined axis 12 of the linear variable filter 10 and the central longitudinal axes 30 of the n columns of sensor pixels 22.
  • the at least one adjustable inclination angle ⁇ may in particular be greater than 2 ° and less than 88 °, preferably greater than 3 ° and less than 87 °, especially greater than 5 ° and less than 85 °. (The inclination angle ⁇ between the predetermined axis 12 of the linear variable filter 10 and the
  • Central longitudinal axis 30 is equal to a difference between 90 ° and the inclination angle ⁇ shown in FIG. 2 between the line 16 and the central longitudinal axes 30).
  • a significant higher spectral resolution D can be effected by assigning at least two different detection regions to the sensor pixels 22 of the same column by means of an angle of inclination ⁇ not equal to 0 ° and not equal to 90 °.
  • the inclination angle ⁇ can be adjusted by means of the filter alignment device 32 depending on the application.
  • Inclination angle ⁇ for example, selected such that each sensor pixel 22 of the same column is assigned a sensor pixel-specific / separate detection spectral range, the result is a spectral resolution D of the optical sensor device according to the difference wavelength ⁇ , the number n of the columns of sensor pixels 22 and the number m the sensor pixel 22 per column according to equation (equation 2) is with:
  • Equation 2 At a difference wavelength ⁇ of 2.5 ⁇ (microns), one hundred columns of sensor pixels 22 and fifty sensor pixels 22 per column, the spectral is
  • the optical sensor device also has a control device
  • Filter device 32 is in this case by means of at least one control signal 38 of the control device 34 can be controlled such that the inclination angle ⁇ between the predetermined axis 12 of the linear variable filter 10 and the central longitudinal axes 30 of the n columns by the Filterausricht worn 32 according to the set target size / Target inclination angle is adjustable.
  • the user of the optical sensor device has the ability to freely set the spectral resolution D of the optical sensor device in accordance with its desired use thereof in a relatively simple manner.
  • Central longitudinal axes 30 of the n columns also adjustable so that at least one (marked with an arrow 40) first sensor pixel 22 of a first column a same detection wavelength range as a (marked with an arrow 42) second sensor pixel 22 assigned to the second column adjacent second column ,
  • the second sensor pixel 22 can be checked or adjusted by means of a comparison of the sensor signals 24 of the first sensor pixel 22 and the second sensor pixel 22.
  • the optical sensor device can thus perform an (automatic) self-checking and / or an (automatic) self-calibration.
  • the optical sensor device may also comprise a filter exchange device (not shown), by means of which at least one further (not shown) of a further linear variable filter of the optical
  • Detection device 18 is aligned, that the predetermined axis is aligned at an inclination angle ⁇ greater than 0 ° and less than 90 ° to the central longitudinal axes 30 of the n columns.
  • ⁇ inclination angle
  • Detection device 18 (and at an equal number m of sensor pixel 22 per column) the inclination angle ⁇ be set so that each sensor pixel 22 of the same column is assigned a sensor pixel-specific / separate detection spectral range and the spectral resolution D of the optical
  • Detection device 18 a first sensor pixel of a first column having a same detection wavelength range as a second sensor pixel of a second column adjacent to the first column.
  • optical sensor devices described above are inexpensive to produce.
  • Wavelength difference ⁇ of the linear variable filter 10 depending on the application / selected as required.
  • Sensor devices are compact and have a comparatively simple and relatively robust construction. They are suitable for a variety of different applications and are powerful enough to work with conventional ones
  • 3a and 3b show a flowchart and a mathematical relation for explaining an embodiment of the method for adjusting a spectral resolution of an optical sensor device.
  • Sensor device which is equipped with a detection device and with a (in relation to the detection device in the manner described below alignable) linearly variable filter, if on a detection surface of the detection device, a field of sensor pixels is formed such that from each of the sensor pixels Sensor signal with respect to a light intensity incident on the respective sensor pixel can be output or tapped off, and the linearly variable filter has a predetermined axis along which a transmission wavelength of the linearly variable filter varies linearly within a value range bounded by a minimum transmission wavelength and a maximum transmission wavelength, wherein the detection device is arranged to the linear variable filter, that by the linearly variable filter transmitting light beams on the
  • the array of sensor pixels on the detection surface of the detection device comprises n columns of sensor pixels, where n is greater than 2, the sensor pixels of the same column are cut centrally from a central longitudinal axis of the respective column, and Central longitudinal axes of the n columns parallel to each other.
  • n is greater than 2
  • the sensor pixels of the same column are cut centrally from a central longitudinal axis of the respective column, and Central longitudinal axes of the n columns parallel to each other.
  • a setpoint value .beta. 0 with respect to a setpoint inclination angle ao between the predefined axis of the linearly variable filter and the central longitudinal axes of the n columns of sensor pixels is determined.
  • Target size ⁇ 0 is determined taking into account a predetermined desired value Do of the spectral resolution D (eg a requested / desired spectral resolution Do).
  • An optically active part of the linearly variable filter has (parallel to its incident light surface and parallel to its predetermined axis) a first extension a and (parallel to its incident light surface and perpendicular to the first extension a) a second extension b.
  • a linear gradient L of the linear variable filter is defined according to equation (equation 3) with: with the wavelength difference ⁇ between the maximum transmission wavelength and the minimum transmission wavelength of the linear variable filter.
  • Fig. 3b gives a relation between a tangent of the target inclination angle ⁇ 0 (equal to a difference between 90 ° and the target inclination angle ao), the target value D 0 of the spectral resolution D, the
  • Equation 5 Linear gradients L of the linear variable filter and a product of the length / width x of a single sensor pixel and the number m of sensor pixels per column again.
  • equation (equation 5) can be used with:
  • step S2 the linearly variable filter is arranged / aligned relative to the detection device such that the angle of inclination ⁇ between the predetermined axis of the linear variable filter and the
  • 4a and 4b show a flow chart and a schematic illustration of a linearly variable filter together with a detection device for explaining an embodiment of the spectral measuring method.
  • Detection device 18 with a detection surface 20, on which a field of sensor pixels 22 is formed, arranged to the linearly variable filter 10 so that a transmissive by the linear variable filter 10 portion of the light impinges on the detection surface 20, while from each of the sensor pixels 22nd a sensor signal 24 is output or tapped with respect to a light intensity striking the respective sensor pixel 22.
  • the method steps S10 and Sil can be performed in any order, simultaneously or at least partially overlapping.
  • the linear variable filter 10 may be connected to the linear variable filter 10
  • Detection device 18 are aligned so that the predetermined axis 12 perpendicular to the central longitudinal axis 30 of n columns of sensor pixels 22, which the field of sensor pixels 22 on the detection surface 20 of
  • Detection means 18 is aligned, where n is greater than 2, the sensor pixels 22 of the same column are cut centrally from the central longitudinal axis 30 of the respective column and the central longitudinal axes 30 of the n columns parallel to each other.
  • the linearly variable filter 10 can also be aligned to the detection device 18 such that the predetermined axis 12 at an inclination angle ⁇ greater than 0 ° and less than 90 ° to the central longitudinal axes 30 of n columns of sensor pixels 22, the field of sensor pixels 22nd on the detection surface 20 of the detection device 18 is aligned, where n is greater than 2, the sensor pixels 22 of the same column are cut centrally from the central longitudinal axis 30 of the respective column and the central longitudinal axes 30 of the n columns are parallel to each other.
  • step S12 a setpoint value with respect to a nominal inclination angle between the predetermined axis 12 of the linearly variable filter 10 and the central longitudinal axes 30 of the n columns of
  • Sensor pixels 22 are determined taking into account a predetermined target value of a spectral resolution D of the optical sensor device.
  • step S13 information regarding a spectrum of the light striking the linearly variable filter 10 and / or an absorption spectrum of a sample volume transilluminated by the light (before impinging on the linearly variable filter 10) is absorbed
  • Center longitudinal axes 30 of the n columns set so that at least one (marked with the arrow 40) first sensor pixel 22 of a first column the same
  • Passage wavelength as a (marked by the arrow 42) second sensor pixel 22 has a second column adjacent to the first column.
  • the second sensor pixel 22 then becomes is checked or adjusted by means of a comparison of the sensor signals 24 of the first sensor pixel 22 and the second sensor pixel 22. (Method step S14 may be repeated for many "first sensor pixels” and "second sensor pixels.)

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine optische Sensorvorrichtung mit einem linear variablen Filter (10) mit einer vorgegebenen Achse (12), entlang welcher eine Durchlasswellenlänge des linear variablen Filters (10) innerhalb eines von einer minimalen Druchlasswellenlänge und einer maximalen Durchlasswellenlänge begrenzten Wertebereichs linear variiert, und einer Detektionseinrichtung (18) mit einer Detektionsfläche (20), auf welcher ein Feld von Sensorpixeln (22) derart ausgebildet ist, dass von jedem der Sensorpixeln (22) ein Sensorsignal (24) bezüglich einer auf den jeweiligen Sensorpixel (24) auftreffenden Lichtintensität ausgebbar oder abgreifbar ist, wobei die Detektionseinrichtung (18) so zu dem linear variablen Filter (10) angeordnet ist, dass durch den linear variablen Filter (10) transmittierende Lichtstrahlen auf die Detektionsfläche (20) auftreffen. Ebenso betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Einstellen einer spektralen Auflösung einer optischen Sensorvorrichtung. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein spektrales Messverfahren.

Description

Beschreibung Titel
Optische Sensorvorrichtung, Verfahren zum Einstellen einer spektralen
Auflösung einer optischen Sensorvorrichtung und spektrales Messverfahren
Die Erfindung betrifft eine optische Sensorvorrichtung. Ebenso betrifft die
Erfindung ein Verfahren zum Einstellen einer spektralen Auflösung einer optischen Sensorvorrichtung. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein spektrales Messverfahren.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik sind linear variable Filter (LV- Filter, Linear Variable Filter) bekannt (siehe http://www.deltaopticalthinfilm.com/products/linear-variable- filters). Ein derartiger linear variabler Filter weist eine vorgegebene Achse auf, entlang welcher eine Durchlasswellenlänge des linear variablen Filters innerhalb eines von einer minimalen Durchlasswellenlänge und einer maximalen
Durchlasswellenlänge begrenzten Wertebereichs linear variiert.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung schafft eine optische Sensorvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Verfahren zum Einstellen einer spektralen Auflösung einer optischen Sensorvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 und ein spektrales Messverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11.
Vorteile der Erfindung
Die vorliegende Erfindung schafft kostengünstige Möglichkeiten zur spektralen Auflösung und/oder zur spektralen Vermessung von Licht. Durch die Verwendung des zumindest einen linear variablen Filters verbessert die vorliegende Erfindung eine Signalperformance (wie beispielsweise ein Signal- Rausch-Verhältnis) bei der spektralen Vermessung. Mittels der vorliegenden Erfindung ist vor allem eine höhere spektrale Auflösung zu niedrigen Kosten bewirkbar. Des Weiteren kann eine kosteneffiziente Detektortechnologie zur
Bestimmung von spektralen Eigenschaften von Licht mittels der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden. Die vorliegende Erfindung ermöglicht auch eine hohe Flexibilität bei einer Wahl der spektralen Auflösungen zum Durchführen von spektralen Vermessungen. Außerdem erleichtert die vorliegende Erfindung eine Verwendung kosteneffizienter linear variabler optischer Filtertechnologie auf
Waferlevel für Infrarot-Detektoren.
Beispielweise umfasst das Feld von Sensorpixeln auf der Detektionsfläche der Detektionseinrichtung n Spalten von Sensorpixeln, wobei n größer als 2 ist, die Sensorpixel der gleichen Spalte von einer Mittellängsachse der jeweiligen Spalte mittig geschnitten sind und die Mittellängsachsen der n Spalten parallel zueinander verlaufen. Sensorpixel aus verschiedenen Spalten können Zeilen von Sensorpixeln bilden. Insbesondere können die Mittellängsachsen der n Spalten senkrecht zu Zeilenmittellinien der Zeilen von Sensorpixeln verlaufen. (Das Feld von Sensorpixeln ist in diesem Fall„schachbrettartig" ausgebildet.) Ebenso können die die Mittellängsachsen der n Spalten auch in einem Winkel größer als 0° und kleiner als 90° zu den Zeilenmittellinien der Zeilen von Sensorpixeln verlaufen. (Man kann ein derartiges Feld von Sensorpixeln als mit„schrägen Spalten" oder mit„schrägen Zeilen" ausgebildet umschreiben.)
In einer vorteilhaften Ausführungsform der optischen Sensorvorrichtung, bei welcher das Feld von Sensorpixeln auf der Detektionsfläche der
Detektionseinrichtung n Spalten von Sensorpixeln umfasst, n größer als 2 ist, die Sensorpixel der gleichen Spalte von der Mittellängsachse der jeweiligen Spalte mittig geschnitten sind und die Mittellängsachsen der n Spalten parallel zueinander verlaufen, ist der linear variable Filter derart fest zu der
Detektionseinrichtung ausgerichtet, dass die vorgegebene Achse senkrecht zu den Mittellängsachsen der n Spalten ausgerichtet ist. Bei dieser
Ausführungsform der optischen Sensorvorrichtung wird allen Sensorpixeln der gleichen Spalte ein gleicher Detektionswellenlängenbereich zugeordnet, so dass mittels eines Vergleichs der Sensorsignale der Sensorpixel der gleichen Spalte eine Überprüfung der Sensorpixel oder ein Abgleich der Sensorpixel möglich ist. Ebenso kann bei dieser Ausführungsform eine Mittelwertbildung bei den
Sensorsignalen der Sensorpixel der gleichen Spalte Vorteile bewirken.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der optischen Sensorvorrichtung, bei welcher das Feld von Sensorpixeln auf der Detektionsfläche der
Detektionseinrichtung ebenfalls n Spalten von Sensorpixeln umfasst, wobei n größer als 2 ist, die Sensorpixel der gleichen Spalte von der Mittellängsachse der jeweiligen Spalte mittig geschnitten sind und die Mittellängsachsen der n Spalten parallel zueinander verlaufen, ist der linear variable Filter derart fest zu der Detektionseinrichtung ausgerichtet, dass die vorgegebene Achse in einem Neigungswinkel größer als 0° und kleiner als 90° zu den Mittellängsachsen der n Spalten ausgerichtet ist. Der Neigungswinkel kann insbesondere größer als 2° und kleiner als 88°, vorzugsweise größer als 3° und kleiner als 87°, speziell größer als 5° und kleiner als 85° sein. Mittels der hier beschriebenen„geneigten Ausrichtung" der vorgegebenen Achse des linear variablen Filters zu den
Mittellängsachsen der n Spalten von Sensorpixeln kann eine spektrale Auflösung dieser Ausführungsform der optischen Sensorvorrichtung verbessert werden.
In einer alternativen Ausführungsform kann die optische Sensorvorrichtung auch eine Filteraustauscheinrichtung umfassen, mittels welcher mindestens ein weiterer linear variabler Filter der optischen Sensorvorrichtung anstelle des linear variablen Filters einsetzbar ist. Durch die Verwendung von mehreren
austauschbaren linear variablen Filtern in dieser Ausführungsform der optischen
Sensorvorrichtung ist eine Erweiterung ihres„vermessbaren
Gesamtspektralbereichs" zu geringen Kosten und auf einfache Weise möglich.
In einer Ausführungsform der optischen Sensorvorrichtung, bei welcher das Feld von Sensorpixeln auf der Detektionsfläche der Detektionseinrichtung n Spalten von Sensorpixeln umfasst, wobei n größer als 2 ist, die Sensorpixel der gleichen Spalte von einer Mittellängsachse der jeweiligen Spalte mittig geschnitten sind und die Mittellängsachsen der n Spalten parallel zueinander verlaufen, umfasst die optische Sensorvorrichtung eine Filterausrichteinrichtung, mittels welcher der linear variable Filter in Bezug zu der Detektionseinrichtung so verstellbar ist, dass mindestens ein Neigungswinkel größer als 0° und kleiner als 90° zwischen der vorgegebenen Achse des linear variablen Filters und den Mittellängsachsen der n Spalten einstellbar ist. Dies bewirkt eine hohe Flexibilität bei der Wahl der spektralen Auflösung, wobei zum Variieren der spektralen Auflösung lediglich ein Variieren des Neigungswinkels mittels der Filterausrichteinrichtung auszuführen ist. Für die Filterausrichteinrichtung kann eine relativ kostengünstige Mechanik eingesetzt werden.
Bevorzugter Weise umfasst die optische Sensorvorrichtung eine
Steuereinrichtung, mittels welcher unter Berücksichtigung eines von einem Benutzer der optischen Sensorvorrichtung angeforderten Soll-Werts einer spektralen Auflösung der optischen Sensorvorrichtung eine Soll-Größe bezüglich eines Soll-Neigungswinkels zwischen der vorgegebenen Achse des linear variablen Filters und den Mittellängsachsen der n Spalten festlegbar ist, und die Filterausrichteinrichtung derart ansteuerbar ist, dass der Neigungswinkel zwischen der vorgegebenen Achse des linear variablen Filters und den
Mittellängsachsen der n Spalten mittels der Filterausrichteinrichtung
entsprechend der festgelegten Soll-Größe einstellbar ist. Der Benutzer der optischen Sensorvorrichtung kann somit deren spektralen Auflösung wahlweise steigern oder reduzieren, wobei mittels der angesteuerten
Filterausrichteinrichtung der Wunsch des Benutzers vergleichsweise einfach umsetzbar ist.
Außerdem kann der Neigungswinkel zwischen der vorgegebenen Achse des linear variablen Filters und den Mittellängsachsen der n Spalten so vorgegeben oder einstellbar sein, dass zumindest ein erster Sensorpixel einer ersten Spalte die gleiche Durchlasswellenlänge wie ein zweiter Sensorpixel einer zu der ersten Spalte benachbarten zweiten Spalte aufweist, wobei mittels der optischen Sensorvorrichtung der zweite Sensorpixel mittels eines Vergleichs der
Sensorsignale des ersten Sensorpixels und des zweiten Sensorpixels überprüfbar oder abgleichbar ist. Diese vorteilhafte Ausführungsform der optischen Sensorvorrichtung ist somit zur automatischen Selbstkalibrierung und/oder Selbstüberprüfung ausgebildet. Insbesondere kann ein„letztes" Sensorpixel in der (zu der ersten Spalte benachbarten) zweiten Spalte als das zweite Sensorpixel die gleiche Durchlasswellenlänge wie das erste Sensorpixel aufweisen.
Beispielsweise kann die optische Sensorvorrichtung eine Auswerteeinrichtung umfassen, welche dazu ausgelegt ist, unter Berücksichtigung der Sensorsignale der Sensorpixel eine Information bezüglich eines Spektrums eines auf den linear variablen Filter auftreffenden Lichts und/oder eines Absorptionsspektrums eines von dem Licht durchleuchteten Probenvolumens festzulegen und auszugeben. Die optische Sensorvorrichtung kann insbesondere ein Spektrometer oder ein Mediumsensor sein. Die optische Sensorvorrichtung ist somit vielseitig einsetzbar.
Der vorausgehend beschriebene Vorteil einer hohen Flexibilität bei der
Einstellung einer spektralen Auflösung ist auch durch ein Ausführen des korrespondierenden Verfahrens zum Einstellen einer spektralen Auflösung einer optischen Sensorvorrichtung bewirkbar.
Des Weiteren schafft auch ein Ausführen eines entsprechenden spektralen Messverfahrens die oben beschriebenen Vorteile. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass das spektrale Messverfahren gemäß den oben erläuterten Ausführungsformen der optischen Sensorvorrichtung weiterbildbar ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der optischen Sensorvorrichtung;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der optischen Sensorvorrichtung;
Fig. 3a und 3b ein Flussdiagramm und eine mathematische Relation zum
Erläutern einer Ausführungsform des Verfahrens zum Einstellen einer spektralen Auflösung einer optischen Sensorvorrichtung; und
Fig. 4a und 4b ein Flussdiagramm und eine schematische Darstellung eines linear variablen Filters zusammen mit einer Detektionseinrichtung zum Erläutern einer Ausführungsform des spektralen Messverfahrens.
Ausführungsformen der Erfindung
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der optischen Sensorvorrichtung.
Die in Fig. 1 schematisch dargestellte optische Sensorvorrichtung umfasst einen linear variablen Filter 10 mit einer vorgegebenen Achse 12, entlang welcher eine Durchlasswellenlänge des linear variablen Filters 10 innerhalb eines von einer minimalen Durchlasswellenlänge und einer maximalen Durchlasswellenlänge begrenzten Wertebereichs linear variiert. Der linear variable Filter 10 der Fig. 1 weist beispielhaft die minimale Durchlasswellenlänge bei 2,5 μηη (Mikrometer) und die maximale Durchlasswellenlänge bei 5 μηη (Mikrometer) auf. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass eine Ausbildbarkeit der optischen
Sensorvorrichtung nicht auf einen besonderen Wertebereich der
Durchlasswellenlängen des linear variablen Filters 10 beschränkt ist. Der linear variable Filter 10 kann auch als ein linear variabler optischer Fabry-Perot- Filter bezeichnet werden. Die vorgegebene Achse 12 liegt vorteilhafterweise in einer Lichtauftrefffläche 14 des linear variablen Filters 10. Beispielhaft ist in Fig. 1 eine Seitenkante der Lichtauftrefffläche 14 des linear variablen Filters 10 als vorgegebene Achse 12 eingezeichnet. (Auf ein Einzeichnen weiterer vorgegebener Achsen 12 in Fig. 1, welche parallel zu der Seitenkante der Lichtauftrefffläche 14 verlaufen, ist verzichtet.) Alternativ kann der linear variablen Filter 10 auch eine vorgegebene Achse 12, entlang welcher die Durchlasswellenlänge linear variiert, haben, welche um Winkel größer als 0° und kleiner als 90° geneigt zu allen Seitenkanten seiner Lichtauftrefffläche 14 ausgerichtet ist. Die lineare Variation der Durchlasswellenlänge entlang der vorgegebenen Achse 12 kann mittels einer„keilförmigen" Struktur einer optisch aktiven Beschichtung auf der Lichtauftrefffläche 14 des linear variablen Filters 10 bewirkt sein. Die „keilförmige" Struktur der optisch aktiven Beschichtung kann in einem die minimale Durchlasswellenlänge festlegenden ersten Teilbereich der optisch aktiven Beschichtung eine minimale Höhe (senkrecht zur Lichtauftrefffläche 14) und in einem die maximale Durchlasswellenlänge festlegenden zweiten
Teilbereich der optisch aktiven Beschichtung eine maximale Höhe (senkrecht zu der Lichtauftrefffläche 14) aufweisen.
In Fig. 1 ist auch eine Linie 16 eingezeichnet, welche in der Lichtauftrefffläche 14 liegt und senkrecht zu der vorgegebenen Achse 12 verläuft. Entlang der Linie 16 ist die Durchlasswellenlänge des linear variablen Filters 10 konstant.
Die optische Sensorvorrichtung hat auch eine Detektionseinrichtung 18 mit einer Detektionsfläche 20, auf welcher ein Feld von Sensorpixeln 22 ausgebildet ist. Jedes der Sensorpixel 22 ist derart ausgebildet, dass ein Sensorsignal 24 bezüglich einer auf den jeweiligen Sensorpixel 22 auftreffenden Lichtintensität von dem jeweiligen Sensorpixel 22 ausgebbar oder an dem jeweiligen
Sensorpixel 22 abgreifbar ist. Die Detektionseinrichtung 18 ist so zu dem linear variablen Filter 10 angeordnet, dass durch den linear variablen Filter 10 transmittierende Lichtstrahlen auf die Detektionsfläche 20 (d.h. auf dem Feld von Sensorpixeln 22) auftreffen. Vorzugsweise ist die Detektionsfläche 20 (bzw. das Feld von Sensorpixeln 22) vollständig mittels des linear variablen Filters 10 abgedeckt. (Fig. 1 gibt nur eine„Teilabdeckung" der Detektionsfläche 20/des Felds von Sensorpixeln 22 mittels des linear variablen Filters 10 wieder, um eine Ausrichtung des linear variablen Filters 10 zu dem Feld von Sensorpixeln 22 zeichnerisch genauer anzuzeigen.) Als Detektionseinrichtung 18 kann beispielsweise ein 2D-Array, insbesondere ein Infrarotdetektor-Array, eingesetzt werden.
Vorzugsweise weist die optische Sensorvorrichtung auch eine
Auswerteeinrichtung 26 auf, welche dazu ausgelegt ist, die Sensorsignale 24 der Sensorpixel 22 auszuwerten. Beispielsweise kann die Auswerteeinrichtung 26 dazu ausgelegt sein, unter Berücksichtigung der Sensorsignale 24 der Sensorpixel 22 eine Information 28 bezüglich eines Spektrums eines auf den linear variablen Filter 10 (bzw. der Lichtauftrefffläche 14) auftreffenden Lichts festzulegen und auszugeben. Ebenso kann mittels der Auswerteeinrichtung 26 ein Absorptionsspektrum eines von dem Licht (vor seinem Auftreffen auf dem linear variablen Filter 10/der Lichtauftrefffläche 14) durchleuchteten
Probenvolumens unter Berücksichtigung der Sensorsignale 24 der Sensorpixel 22 festlegbar und ausgebbar sein. (Ein Ausgangsspektrum des Lichts vor einem Durchleuchten des Probenvolumens kann z.B. auf der Auswerteeinrichtung 26 abgespeichert oder an die Auswerteeinrichtung 26 bereitgestellt sein.) In diesem Fall kann unter Berücksichtigung des Absorptionsspektrums des durchleuchteten
Probenvolumens zusätzlich festgelegt und als Information 28 ausgegeben werden, in welcher Konzentration mindestens ein chemischer Stoff, mindestens ein Biomolekül und/oder mindestens eine biologische Zellspezie in dem
Probenvolumen vorliegt. Die optische Sensorvorrichtung kann somit als
Spektrometer, Mediumsensor, chemischer Nachweissensor, Flüssigkeitssensor,
Gassensor und/oder biologischer Sensor vielseitig eingesetzt werden.
In der Ausführungsform der Fig. 1 umfasst das Feld von Sensorpixeln 22 auf der Detektionsfläche 20 der Detektionseinrichtung 18 n Spalten von Sensorpixeln 22, wobei n größer als 2 (und eine natürliche Zahl) ist. Eine Anzahl n der Spalten von
Sensorpixeln 22 kann beispielsweise 100 sein. Die Sensorpixel 22 der gleichen Spalte sind von einer Mittellängsachse 30 der jeweiligen Spalte mittig
geschnitten. (Obwohl in Fig. 1 nur eine Mittellängsachse 30 einer Spalte eingezeichnet ist, ist jeder der n Spalten je eine eigene Mittellängsachse 30 zugeordnet.) Die Mittellängsachsen 30 der n Spalten verlaufen parallel zueinander.
Außerdem ist in der Ausführungsform der Fig. 1 der linear variable Filter 10 derart fest zu der Detektionseinrichtung 18 ausgerichtet, dass die vorgegebene Achse 12 des linear variablen Filters 10 senkrecht zu den Mittellängsachsen 30 der n Spalten ausgerichtet ist. Den Sensorpixeln 22 der gleichen Spalte ist somit eine gemeinsame Linie 16, entlang welcher die Durchlasswellenlänge des linear variablen Filters 10 konstant ist, zugeordnet. (Man kann dies auch damit umschreiben, dass jede Linie 16, entlang welcher die Durchlasswellenlänge des linear variablen Filters 10 konstant ist, parallel zu den Mittellängsachsen 30 der n Spalten von Sensorpixeln 22 ausgerichtet ist.) Den Sensorpixeln 22 der gleichen Spalte wird somit mittels des linear variablen FilterslO der gleiche
Detektionswellenlängenbereich zugeordnet. Die in Fig. 1 dargestellte Ausrichtung des linear variablen Filters 10/seiner vorgegebenen Achse 12 in Bezug zu der Detektionseinrichtung 18 kann damit zum Herausfiltern eines Signals aus den Sensorsignalen 24 mehrerer
Sensorpixel 22 (der gleichen Spalte) genutzt werden. Die Verwendung des linear variablen Filters 10 reduziert auch ein Risiko eines Übersprechens eines
Sensorpixels 22, da (anstelle von nur einem Sensorpixel 22 pro
Detektionswellenlängenbereich) alle Sensorpixel 22 der gleichen Spalte für den gleichen Detektionswellenlängenbereich genutzt werden. Dies bewirkt auch in einem signifikant verbesserten Signal- Rausch- Abstand basierend auf einer Auswertung/Mittelwertbildung der Sensorpixel 22 der gleichen Spalte. (Bei einer gleichen Zahl m von 50 Sensorpixeln 22 pro Spalte ist mittels einer
Mittelwertbildung eine Standardabweichung typischerweise um einen Faktor von etwa 4 reduzierbar.)
Jede der n Spalten kann eine gleiche Zahl m von Sensorpixeln 22 aufweisen, wobei m mindestens gleich 2 (und eine natürliche Zahl) ist. Beispielsweise kann jede der n Spalten je fünfzig Sensorpixel 22 haben. Die Zahl der Sensorpixel 22 kann jedoch auch zwischen den n Spalten variieren.
In der Ausführungsform der Fig. 1 weist die optische Sensorvorrichtung eine spektrale Auflösung D auf, welche abhängig von einer Wellenlängendifferenz Δλ
(zwischen der maximalen Durchlasswellenlänge und der minimalen
Durchlasswellenlänge des linear variablen Filters 10) und der Anzahl n der Spalten der Sensorpixel 22 gemäß Gleichung (Gl. 1) ist mit:
(Gl. 1)
Bei einer Wellenlängendifferenz Δλ von 2,5 μηη (Mikrometer) und hundert Spalten von Sensorpixeln 22 liegt die spektrale Auflösung somit bei 25 nm (Nanometer) (für jede Spalte der Sensorpixel 22). Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der optischen Sensorvorrichtung.
Die in Fig. 2 schematisch dargestellte optische Sensorvorrichtung unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen Ausführungsform darin, dass die optische Sensorvorrichtung eine Filterausrichteinrichtung 32 umfasst, mittels welcher der linear variable Filter 10 in Bezug zu der Detektionseinrichtung 18 so verstellbar ist, dass mindestens ein Neigungswinkel α größer als 0° und kleiner als 90° zwischen der vorgegebenen Achse 12 des linear variablen Filters 10 und den Mittellängsachsen 30 der n Spalten von Sensorpixeln 22 einstellbar ist. Der mindestens eine einstellbare Neigungswinkel α kann insbesondere größer als 2° und kleiner als 88°, vorzugsweise größer als 3° und kleiner als 87°, speziell größer als 5° und kleiner als 85°, sein. (Der Neigungswinkel α zwischen der vorgegebenen Achse 12 des linear variablen Filters 10 und den
Mittellängsachsen 30 ist gleich einer Differenz zwischen 90° und dem in Fig. 2 dargestellten Neigungswinkel ß zwischen der Linie 16 und den Mittellängsachsen 30). Mittels der Filterausrichteinrichtung 32 ist eine signifikante höhere spektrale Auflösung D bewirkbar, indem mittels eines Neigungswinkels α ungleich 0° und ungleich 90° den Sensorpixeln 22 der gleichen Spalte mindestens zwei unterschiedliche Detektionsbereiche zugeordnet werden. Außerdem kann der Neigungswinkel α mittels der Filterausrichteinrichtung 32 applikationsabhängig eingestellt werden.
Wird (bei einer gleichen Zahl m von Sensorpixel 22 pro Spalte) der
Neigungswinkel α beispielsweise so gewählt, dass jedem Sensorpixel 22 der gleichen Spalte ein Sensorpixel-spezifischer/eigener Detektionsspektralbereich zugeordnet wird, so ergibt sich eine spektrale Auflösung D der optischen Sensorvorrichtung gemäß der Differenzwellenlänge Δλ, der Anzahl n der Spalten der Sensorpixel 22 und der Zahl m der Sensorpixel 22 pro Spalte gemäß Gleichung (Gl. 2) ist mit:
(Gl. 2) Bei einer Differenzwellenlänge Δλ von 2,5 μηη (Mikrometer), hundert Spalten Sensorpixeln 22 und fünfzig Sensorpixel 22 pro Spalte liegt die spektrale
Auflösung D bei 0,5 nm (Nanometer). Vorzugsweise weist die optische Sensorvorrichtung auch eine Steuereinrichtung
34 auf, mittels welcher unter Berücksichtigung eines von einem Benutzer der optischen Sensorvorrichtung angeforderten Soll-Werts 36 der spektralen
Auflösung D der optischen Sensorvorrichtung eine Soll-Größe bezüglich eines Soll-Neigungswinkels zwischen der vorgegebenen Achse 12 des linear variablen Filters 10 und den Mittellängsachsen 30 der n Spalten festlegbar ist. Die
Filtereinrichtung 32 ist in diesem Fall mittels mindestens eines Steuersignals 38 der Steuervorrichtung 34 derart ansteuerbar, dass der Neigungswinkel α zwischen der vorgegebenen Achse 12 des linear variablen Filters 10 und den Mittellängsachsen 30 der n Spalten mittels der Filterausrichteinrichtung 32 entsprechend der festgelegten Soll-Größe/des Soll-Neigungswinkels einstellbar ist. Somit hat der Benutzer der optischen Sensorvorrichtung die Möglichkeit, die spektrale Auflösung D der optischen Sensorvorrichtung gemäß der von ihm gewünschten Verwendung von dieser auf relativ einfache Weise frei festzulegen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Neigungswinkel α zwischen der vorgegebenen Achse 12 des linear variablen Filters 10 und den
Mittellängsachsen 30 der n Spalten auch so einstellbar, dass zumindest ein (mit einem Pfeil 40 markierter) erster Sensorpixel 22 einer ersten Spalte einen gleichen Detektionswellenlängenbereich wie ein (mit einem Pfeil 42 markierter) zweiter Sensorpixel 22 einer zu der ersten Spalte benachbarten zweiten Spalte zugeordnet bekommt. In diesem Fall ist der zweite Sensorpixel 22 mittels eines Vergleichs der Sensorsignale 24 des ersten Sensorpixels 22 und des zweiten Sensorpixels 22 überprüfbar oder abgleichbar ist. Die optische Sensorvorrichtung kann damit eine (automatische) Selbstüberprüfung und/oder eine (automatische) Selbstkalibrierung ausführen.
Als Weiterbildung kann die optische Sensorvorrichtung auch eine (nicht skizzierte) Filteraustauscheinrichtung umfassen, mittels welcher mindestens ein (nicht dargestellter) weiterer linear variabler Filter der optischen
Sensorvorrichtung anstelle des linear variablen Filters 10 einsetzbar ist. Der Wertebereich von Durchlasswellenlängen, welche (insgesamt) auf allen
Sensorpixeln 22 auftreffen, kann somit auch variiert werden.
Es wird hier darauf hingewiesen, dass einige der beschriebenen Vorteile auch bei einer optischen Sensorvorrichtung (ohne die Filterausrichteinrichtung 32) vorliegen, wenn der linear variable Filter 10 derart fest zu der
Detektionseinrichtung 18 ausgerichtet ist, dass die vorgegebene Achse in einem Neigungswinkel α größer als 0° und kleiner als 90° zu den Mittellängsachsen 30 der n Spalten ausgerichtet ist. Beispielsweise kann auch bei einer
festen/unverstellbaren Ausrichtung des linear variable Filters 10 zu der
Detektionseinrichtung 18 (und bei einer gleichen Zahl m von Sensorpixel 22 pro Spalte) der Neigungswinkel α so festgelegt sein, dass jedem Sensorpixel 22 der gleichen Spalte ein Sensorpixel-spezifischer/eigener Detektionsspektralbereich zugeordnet wird und sich die spektrale Auflösung D der optischen
Sensorvorrichtung gemäß Gleichung (Gl. 2) ergibt. Alternativ kann auch bei einer festen/unverstellbaren Ausrichtung des linear variablen Filters 10 zu der
Detektionseinrichtung 18 ein erster Sensorpixel einer ersten Spalte einen gleichen Detektionswellenlängenbereich wie ein zweiter Sensorpixel einer zu der ersten Spalte benachbarten zweiten Spalte aufweisen.
Bezüglich weiterer Merkmale und Vorteile der Ausführungsform der Fig. 2 wird auf die Beschreibung der optischen Sensorvorrichtung der Fig. 1 verwiesen.
Die oben beschriebenen optischen Sensorvorrichtungen sind kostengünstig herstellbar. Die Anzahl n der Spalten von Sensorpixeln 22 und die (gleiche) Zahl m der Sensorpixel 22 pro Spalte können ebenso wie der Wertebereich der Durchlasswellenlängen des linear variablen Filters 10 und die
Wellenlängendifferenz Δλ des linear variablen Filters 10 applikationsabhängig/je nach Anforderung gewählt werden. Die oben beschriebenen optischen
Sensorvorrichtungen sind kompakt und haben einen vergleichsweise einfachen und relativ robusten Aufbau. Sie eignen sich für eine Vielzahl verschiedener Anwendungen und sind leistungsfähig genug, um mit herkömmlichen
Messgeräten/Labormessgeräten zu konkurrieren. Fig. 3a und 3b zeigen ein Flussdiagramm und eine mathematische Relation zum Erläutern einer Ausführungsform des Verfahrens zum Einstellen einer spektralen Auflösung einer optischen Sensorvorrichtung.
Zum Ausführen des im Weiteren beschriebenen Verfahrens kann beispielsweise die Ausführungsform der Fig. 2 eingesetzt werden. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass das im Weiteren beschriebene Verfahren nicht auf die
Verwendung genau dieses Typs der optischen Sensorvorrichtung beschränkt ist. Stattdessen kann zum Ausführen des Verfahrens jede optische
Sensorvorrichtung eingesetzt werden, welche mit einer Detektionseinrichtung und mit einem (in Bezug zu der Detektionseinrichtung auf die nachfolgende beschriebene Weise ausrichtbaren) linear variablen Filter ausgestattet ist, sofern auf einer Detektionsfläche der Detektionseinrichtung ein Feld von Sensorpixeln derart ausgebildet ist, dass von jedem der Sensorpixeln ein Sensorsignal bezüglich einer auf den jeweiligen Sensorpixel auftreffenden Lichtintensität ausgebbar oder abgreifbar ist, und der linear variable Filter eine vorgegebene Achse aufweist, entlang welcher eine Durchlasswellenlänge des linear variablen Filters innerhalb eines von einer minimalen Druchlasswellenlänge und einer maximalen Durchlasswellenlänge begrenzten Wertebereichs linear variiert, wobei die Detektionseinrichtung so zu dem linear variablen Filter angeordnet ist, dass durch den linear variablen Filter transmittierende Lichtstrahlen auf die
Detektionsfläche auftreffen.
Bei der hier beschriebenen Ausführungsform des Verfahrens wird davon ausgegangen, dass das Feld von Sensorpixeln auf der Detektionsfläche der Detektionseinrichtung n Spalten von Sensorpixeln umfasst, wobei n größer als 2 ist, die Sensorpixel der gleichen Spalte von einer Mittellängsachse der jeweiligen Spalte mittig geschnitten werden und die Mittellängsachsen der n Spalten parallel zueinander verlaufen. Es wird jedoch verständlich, dass Abwandlungen der hier beschriebenen Ausführungsform des Verfahrens auch möglich sind, wenn diese Merkmale nicht vorliegen.
In einem Verfahrensschritt Sl wird eine Soll-Größe ß0 bezüglich eines Soll- Neigungswinkels ao zwischen der vorgegebenen Achse des linear variablen Filters und den Mittellängsachsen der n Spalten von Sensorpixeln festgelegt. Soll-Größe ß0wird unter Berücksichtigung eines vorgegebenen Soll-Werts Do der spektralen Auflösung D (z.B. einer angeforderten/gewünschten spektralen Auflösung Do) bestimmt.
Ein optisch aktiver Teil des linear variablen Filters weist (parallel zu seiner Lichtauftrefffläche und parallel zu seiner vorgegebenen Achse) eine erste Ausdehnung a und (parallel zu seiner Lichtauftrefffläche und senkrecht zu der ersten Ausdehnung a) eine zweite Ausdehnung b auf. Ein Lineargradient L des linear variablen Filters ist gemäß Gleichung (Gl. 3) definiert mit: mit der Wellenlängendifferenz Δλ zwischen der maximalen Durchlasswellenlänge und der minimalen Durchlasswellenlänge des linear variablen Filters. Beispielhaft wird von„quadratischen" Sensorpixeln ausgegangen, wobei x eine Länge und eine Breite eines einzelnen Sensorpixels wiedergibt, und wobei (bei einer gleichen Zahl m von Sensorpixeln pro Spalte) für eine erste Ausdehnung A des Felds (senkrecht zu seinen n Spalten von Sensorpixeln) und für eine zweite Ausdehnung B des Felds (parallel zu seinen n Spalten von Sensorpixeln und senkrecht zu der ersten Ausdehnung A) Gleichung (Gl. 4) gilt mit:
Die mathematische Relation der Fig. 3b gibt eine Beziehung zwischen einem Tangens des Soll- Neigungswinkels ß0 (gleich einer Differenz zwischen 90° und dem Soll-Neigungswinke ao), dem Soll-Wert D0 der spektralen Auflösung D, dem
Lineargradienten L des linear variablen Filters und einem Produkt der Länge/Breite x eines einzelnen Sensorpixels und der Zahl m von Sensorpixeln pro Spalte wieder. Zum Festlegen des Soll-Neigungswinkels ß0 kann Gleichung (Gl. 5) verwendet werden mit:
In einem weiteren Verfahrensschritt S2 wird der linear variable Filter so zu der Detektionseinrichtung angeordnet/ausgerichtet, dass der Neigungswinkel α zwischen der vorgegebenen Achse des linear variablen Filters und den
Mittellängsachsen der n Spalten entsprechend der festgelegten Soll-Größe ßo/dem festgelegten Soll-Neigungswinkel ao (mit ao = 90°- ß0) eingestellt wird.
Fig. 4a und 4b zeigen ein Flussdiagramm und eine schematische Darstellung eines linear variablen Filters zusammen mit einer Detektionseinrichtung zum Erläutern einer Ausführungsform des spektralen Messverfahrens.
In einem Verfahrensschritt SlO wird ein linear variabler Filter 10 mit einer vorgegebenen Achse 12, entlang welcher eine Durchlasswellenlänge des linear variablen Filters 10 innerhalb eines von einer minimalen Druchlasswellenlänge und einer maximalen Durchlasswellenlänge begrenzten Wertebereichs linear variiert, so angeordnet, dass spektral zu untersuchendes Licht auf den linear variablen Filter trifft. Außerdem wird in einem Verfahrensschritt Sil eine
Detektionseinrichtung 18 mit einer Detektionsfläche 20, auf welcher ein Feld von Sensorpixeln 22 ausgebildet ist, so zu dem linear variablen Filter 10 angeordnet, dass ein durch den linear variablen Filter 10 transmittierender Teil des Lichts auf die Detektionsfläche 20 auftrifft, während von jedem der Sensorpixeln 22 ein Sensorsignal 24 bezüglich einer auf den jeweiligen Sensorpixel 22 auftreffenden Lichtintensität ausgegeben oder abgegriffen wird. Die Verfahrensschritte S10 und Sil können in beliebiger Reihenfolgen, gleichzeitig oder zumindest teilweise überlappend ausgeführt werden.
Beispielsweise kann der linear variable Filter 10 derart zu der
Detektionseinrichtung 18 ausgerichtet werden, dass die vorgegebene Achse 12 senkrecht zu Mittellängsachsen 30 von n Spalten von Sensorpixeln 22, welche das Feld von Sensorpixeln 22 auf der Detektionsfläche 20 der
Detektionseinrichtung 18 umfasst, ausgerichtet wird, wobei n größer als 2 ist, die Sensorpixel 22 der gleichen Spalte von der Mittellängsachse 30 der jeweiligen Spalte mittig geschnitten werden und die Mittellängsachsen 30 der n Spalten parallel zueinander verlaufen. Alternativ kann der linear variable Filter 10 auch so zu der Detektionseinrichtung 18 ausgerichtet werden, dass die vorgegebene Achse 12 in einem Neigungswinkel α größer als 0° und kleiner als 90° zu Mittellängsachsen 30 von n Spalten von Sensorpixeln 22, welche das Feld von Sensorpixeln 22 auf der Detektionsfläche 20 der Detektionseinrichtung 18 umfasst, ausgerichtet wird, wobei n größer als 2 ist, die Sensorpixel 22 der gleichen Spalte von der Mittellängsachse 30 der jeweiligen Spalte mittig geschnitten werden und die Mittellängsachsen 30 der n Spalten parallel zueinander verlaufen.
In einem optionalen Verfahrensschritt S12 kann auch eine Soll-Größe bezüglich eines Soll-Neigungswinkels zwischen der vorgegebenen Achse 12 des linear variablen Filters 10 und den Mittellängsachsen 30 der n Spalten von
Sensorpixeln 22 unter Berücksichtigung eines vorgegebenen Soll-Werts einer spektralen Auflösung D der optischen Sensorvorrichtung festgelegt werden.
Beispielsweise kann dies gemäß der oben angegebenen Gleichung (Gl.5) erfolgen. In diesem Fall wird mittels der Verfahrensschritte S10 und Sil der linear variable Filter 10 so zu der Detektionseinrichtung 18 ausgerichtet, dass der Neigungswinkel α zwischen der vorgegebenen Achse 12 des linear variablen Filters 10 und den Mittellängsachsen 30 der n Spalten entsprechend des festgelegten Soll-Neigungswinkels eingestellt wird.
In einem weiteren Verfahrensschritt S13 wird eine Information bezüglich eines Spektrums des auf den linear variablen Filter 10 auftreffenden Lichts und/oder eines Absorptionsspektrums eines von dem Licht (vor dem Auftreffen auf dem linear variablen Filter 10) durchleuchteten Probenvolumens unter
Berücksichtigung der Sensorsignale 24 der Sensorpixel 22 festgelegt. Des Weiteren kann in dem Verfahrensschritt S13 bestimmt werden, in welcher Konzentration mindestens ein chemischer Stoff, mindestens ein Biomolekül und/oder mindestens eine biologische Zellspezie in dem Probenvolumen vorliegen. Das hier beschriebene spektrale Messverfahren schafft somit die oben schon genannten Vorteile und ist vielseitig nutzbar.
Bei der hier dargestellten Ausführungsform wird der Neigungswinkel α zwischen der vorgegebenen Achse 12 des linear variablen Filters 10 und den
Mittellängsachsen 30 der n Spalten so eingestellt, dass zumindest ein (mit dem Pfeil 40 markierter) erster Sensorpixel 22 einer ersten Spalte die gleiche
Durchlasswellenlänge wie ein (mit dem Pfeil 42 markierter) zweiter Sensorpixel 22 einer zu der ersten Spalte benachbarten zweiten Spalte aufweist. In einem weiteren (optionalen) Verfahrensschritt S14 wird dann der zweite Sensorpixel 22 mittels eines Vergleichs der Sensorsignale 24 des ersten Sensorpixels 22 und des zweiten Sensorpixels 22 überprüft oder abgeglichen. (Der Verfahrensschritt S14 kann für viele„erste Sensorpixel" und„zweite Sensorpixel" wiederholt werden.)

Claims

Ansprüche 1. Optische Sensorvorrichtung mit: einem linear variablen Filter (10) mit einer vorgegebenen Achse (12), entlang welcher eine Durchlasswellenlänge des linear variablen Filters (10) innerhalb eines von einer minimalen Druchlasswellenlänge und einer maximalen
Durchlasswellenlänge begrenzten Wertebereichs linear variiert; und einer Detektionseinrichtung (18) mit einer Detektionsfläche (20), auf welcher ein Feld von Sensorpixeln (22) derart ausgebildet ist, dass von jedem der
Sensorpixeln (22) ein Sensorsignal (24) bezüglich einer auf den jeweiligen
Sensorpixel (24) auftreffenden Lichtintensität ausgebbar oder abgreifbar ist, wobei die Detektionseinrichtung (18) so zu dem linear variablen Filter (10) angeordnet ist, dass durch den linear variablen Filter (10) transmittierende Lichtstrahlen auf die Detektionsfläche (20) auftreffen.
2. Optische Sensorvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Feld von Sensorpixeln (22) auf der Detektionsfläche (20) der Detektionseinrichtung (18) n Spalten von Sensorpixeln (22) umfasst, wobei n größer als 2 ist, die Sensorpixel (22) der gleichen Spalte von einer Mittellängsachse (30) der jeweiligen Spalte mittig geschnitten sind und die Mittellängsachsen (30) der n Spalten parallel zueinander verlaufen, und wobei der linear variable Filter (10) derart fest zu der Detektionseinrichtung (18) ausgerichtet ist, dass die vorgegebene Achse (12) senkrecht zu den Mittellängsachsen (30) der n Spalten ausgerichtet ist.
3. Optische Sensorvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Feld von Sensorpixeln (22) auf der Detektionsfläche (20) der Detektionseinrichtung (18) n Spalten von Sensorpixeln (22) umfasst, wobei n größer als 2 ist, die Sensorpixel (22) der gleichen Spalte von der Mittellängsachse (30) der jeweiligen Spalte mittig geschnitten sind und die Mittellängsachsen (30) der n Spalten parallel zueinander verlaufen, und wobei der linear variable Filter (10) derart fest zu der Detektionseinrichtung (18) ausgerichtet ist, dass die vorgegebene Achse (12) in einem Neigungswinkel (a) größer als 0° und kleiner als 90° zu den
Mittellängsachsen (30) der n Spalten ausgerichtet ist.
4. Optische Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die optische Sensorvorrichtung eine Filteraustauscheinrichtung umfasst, mittels welcher mindestens ein weiterer linear variabler Filter der optischen
Sensorvorrichtung anstelle des linear variablen Filters (10) einsetzbar ist.
5. Optische Sensorvorrichtung nach Anspruch 1 oder 4, wobei das Feld von
Sensorpixeln (22) auf der Detektionsfläche (20) der Detektionseinrichtung (18) n Spalten von Sensorpixeln (22) umfasst, wobei n größer als 2 ist, die Sensorpixel (22) der gleichen Spalte von einer Mittellängsachse (30) der jeweiligen Spalte mittig geschnitten sind und die Mittellängsachsen (30) der n Spalten parallel zueinander verlaufen, und wobei die optische Sensorvorrichtung eine
Filterausrichteinrichtung (32) umfasst, mittels welcher der linear variable Filter (10) in Bezug zu der Detektionseinrichtung (18) so verstellbar ist, dass mindestens ein Neigungswinkel (a) größer als 0° und kleiner als 90° zwischen der vorgegebenen Achse (12) des linear variablen Filters (10) und den
Mittellängsachsen (30) der n Spalten einstellbar ist.
6. Optische Sensorvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die optische
Sensorvorrichtung eine Steuereinrichtung (34) umfasst, mittels welcher unter Berücksichtigung eines von einem Benutzer der optischen Sensorvorrichtung angeforderten Soll-Werts (36) einer spektralen Auflösung (D) der optischen
Sensorvorrichtung eine Soll-Größe bezüglich eines Soll-Neigungswinkels (ao) zwischen der vorgegebenen Achse (12) des linear variablen Filters (10) und den Mittellängsachsen (30) der n Spalten festlegbar ist, und die
Filterausrichteinrichtung (32) derart ansteuerbar ist, dass der Neigungswinkel (a) zwischen der vorgegebenen Achse (12) des linear variablen Filters (10) und den
Mittellängsachsen (30) der n Spalten mittels der Filterausrichteinrichtung (32) entsprechend der festgelegten Soll-Größe einstellbar ist.
7. Optische Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 3, 5 oder 6, wobei der Neigungswinkel (a) zwischen der vorgegebenen Achse (12) des linear variablen Filters (10) und den Mittellängsachsen (30) der n Spalten so vorgegeben oder einstellbar ist, dass zumindest ein erster Sensorpixel (22) einer ersten Spalte die gleiche Durchlasswellenlänge wie ein zweiter Sensorpixel (22) einer zu der ersten Spalte benachbarten zweiten Spalte aufweist, und wobei mittels der optischen Sensorvorrichtung der zweite Sensorpixel (22) mittels eines Vergleichs der Sensorsignale (24) des ersten Sensorpixels (22) und des zweiten
Sensorpixels (22) überprüfbar oder abgleichbar ist.
8. Optische Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die optische Sensorvorrichtung eine Auswerteeinrichtung (26) umfasst, welche dazu ausgelegt ist, unter Berücksichtigung der Sensorsignale (24) der
Sensorpixel (22) eine Information (28) bezüglich eines Spektrums eines auf den linear variablen Filter (10) auftreffenden Lichts und/oder eines
Absorptionsspektrums eines von dem Licht durchleuchteten Probenvolumens festzulegen und auszugeben.
9. Optische Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die optische Sensorvorrichtung ein Spektrometer oder ein Mediumsensor ist.
10. Verfahren zum Einstellen einer spektralen Auflösung einer optische
Sensorvorrichtung mit einem linear variablen Filter (10) mit einer vorgegebenen Achse (12), entlang welcher eine Durchlasswellenlänge des linear variablen Filters (10) innerhalb eines von einer minimalen Druchlasswellenlänge und einer maximalen Durchlasswellenlänge begrenzten Wertebereichs linear variiert, und einer Detektionseinrichtung (18) mit einer Detektionsfläche (20), auf welcher ein Feld von Sensorpixeln (22) derart ausgebildet ist, dass von jedem der
Sensorpixeln (22) ein Sensorsignal (24) bezüglich einer auf den jeweiligen Sensorpixel (22) auftreffenden Lichtintensität ausgebbar oder abgreifbar ist, wobei die Detektionseinrichtung (18) so zu dem linear variablen Filter (10) angeordnet ist, dass durch den linear variablen Filter (10) transmittierende Lichtstrahlen auf die Detektionsfläche (20) auftreffen, mit den Schritten:
Festlegen einer Soll-Größe (ßo) bezüglich eines Soll-Neigungswinkels (ao) zwischen der vorgegebenen Achse (12) des linear variablen Filters (10) und Mittellängsachsen (30) von n Spalten von Sensorpixeln (22), welche das Feld von Sensorpixeln (22) auf der Detektionsfläche (20) der Detektionseinrichtung (18) umfasst, wobei n größer als 2 ist, die Sensorpixel (22) der gleichen Spalte von der Mittellängsachse (30) der jeweiligen Spalte mittig geschnitten werden und die Mittellängsachsen (30) der n Spalten parallel zueinander verlaufen, und wobei die Soll-Größe (ßo) unter Berücksichtigung eines vorgegebenen Soll-Werts (Do) der spektralen Auflösung (D) festgelegt wird (Sl); und
Anordnen des linear variablen Filters (10) so zu der Detektionseinrichtung (18), dass der Neigungswinkel (a) zwischen der vorgegebenen Achse (12) des linear variablen Filters (10) und den Mittellängsachsen (30) der n Spalten entsprechend der festgelegten Soll-Größe (ßo) eingestellt wird (S2).
11. Spektrales Messverfahren mit den Schritten:
Anordnen eines linear variablen Filters (10) mit einer vorgegebenen Achse (12), entlang welcher eine Durchlasswellenlänge des linear variablen Filters (10) innerhalb eines von einer minimalen Druchlasswellenlänge und einer maximalen Durchlasswellenlänge begrenzten Wertebereichs linear variiert, so, dass spektral zu untersuchendes Licht auf den linear variablen Filter (10) trifft (S10);
Anordnen einer Detektionseinrichtung (18) mit einer Detektionsfläche (20), auf welcher ein Feld von Sensorpixeln (22) ausgebildet ist, so zu dem linear variablen Filter (10), dass ein durch den linear variablen Filter (10)
transmittierender Teil des Lichts auf die Detektionsfläche (20) auftrifft während von jedem der Sensorpixeln (22) ein Sensorsignal (24) bezüglich einer auf den jeweiligen Sensorpixel (24) auftreffenden Lichtintensität ausgegeben oder abgegriffen wird (Sil); und
Festlegen einer Information (28) bezüglich eines Spektrums des auf den linear variablen Filter (10) auftreffenden Lichts und/oder eines Absorptionsspektrums eines von dem Licht durchleuchteten Probenvolumens unter Berücksichtigung der Sensorsignale (24) der Sensorpixel (22) (S13).
12. Spektrales Messverfahren nach Anspruch 11, wobei der linear variable Filter (10) derart zu der Detektionseinrichtung (18) ausgerichtet wird, dass die vorgegebene Achse (12) senkrecht zu Mittellängsachsen (30) von n Spalten von Sensorpixeln (22), welche das Feld von Sensorpixeln (22) auf der
Detektionsfläche (20) der Detektionseinrichtung (18) umfasst, ausgerichtet wird, wobei n größer als 2 ist, die Sensorpixel (22) der gleichen Spalte von der Mittellängsachse (30) der jeweiligen Spalte mittig geschnitten werden und die
Mittellängsachsen (30) der n Spalten parallel zueinander verlaufen.
13. Spektrales Messverfahren nach Anspruch 11, wobei der linear variable Filter (10) derart zu der Detektionseinrichtung (18) ausgerichtet wird, dass die vorgegebene Achse (12) in einem Neigungswinkel (a) größer als 0° und kleiner als 90° zu Mittellängsachsen (30) von n Spalten von Sensorpixeln (22), welche das Feld von Sensorpixeln (22) auf der Detektionsfläche (20) der
Detektionseinrichtung (18) umfasst, ausgerichtet wird, wobei n größer als 2 ist, die Sensorpixel (22) der gleichen Spalte von der Mittellängsachse (30) der jeweiligen Spalte mittig geschnitten werden und die Mittellängsachsen (30) der n
Spalten parallel zueinander verlaufen.
14. Spektrales Messverfahren nach Anspruch 13, wobei eine Soll-Größe (ßo) bezüglich eines Soll-Neigungswinkels (ao) zwischen der vorgegebenen Achse (12) des linear variablen Filters (10) und den Mittellängsachsen (10) der n
Spalten von Sensorpixeln (22) unter Berücksichtigung eines vorgegebenen Soll- Werts (Do) einer spektralen Auflösung (D) der optischen Sensorvorrichtung festgelegt wird, und der linear variable Filter (10) so zu der Detektionseinrichtung (18) ausgerichtet wird, dass der Neigungswinkel (a) zwischen der vorgegebenen Achse (12) des linear variablen Filters (10) und den Mittellängsachsen (30) der n
Spalten entsprechend der festgelegten Soll-Größe (ßo) eingestellt wird (S12).
15. Spektrales Messverfahren nach Anspruch 13, wobei der Neigungswinkel (a) zwischen der vorgegebenen Achse (12) des linear variablen Filters 810) und den Mittellängsachsen (30) der n Spalten so eingestellt wird, dass zumindest ein erster Sensorpixel (22) einer ersten Spalte die gleiche Durchlasswellenlänge wie ein zweiter Sensorpixel (22) einer zu der ersten Spalte benachbarten zweiten Spalte aufweist, und der zweite Sensorpixel (22) mittels eines Vergleichs der Sensorsignale (24) des ersten Sensorpixels (22) und des zweiten Sensorpixels (22) überprüft oder abgeglichen wird (S14).
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