WO2021018617A1 - Optoelektronische messvorrichtung zur frequenzaufgelösten messung einer intensität einer elektromagnetischen strahlung - Google Patents

Optoelektronische messvorrichtung zur frequenzaufgelösten messung einer intensität einer elektromagnetischen strahlung Download PDF

Info

Publication number
WO2021018617A1
WO2021018617A1 PCT/EP2020/070157 EP2020070157W WO2021018617A1 WO 2021018617 A1 WO2021018617 A1 WO 2021018617A1 EP 2020070157 W EP2020070157 W EP 2020070157W WO 2021018617 A1 WO2021018617 A1 WO 2021018617A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
collimators
measuring device
electromagnetic radiation
channels
optoelectronic
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/070157
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Sergey Kudaev
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors 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
Application filed by Osram Opto Semiconductors Gmbh filed Critical Osram Opto Semiconductors Gmbh
Priority to US17/630,170 priority Critical patent/US20220283027A1/en
Priority to DE112020003621.9T priority patent/DE112020003621A5/de
Priority to CN202080055606.9A priority patent/CN114207393A/zh
Publication of WO2021018617A1 publication Critical patent/WO2021018617A1/de

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • 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
    • G01J3/02—Details
    • G01J3/0294—Multi-channel spectroscopy
    • G—PHYSICS
    • 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
    • G01J3/02—Details
    • G01J3/0205—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
    • G01J3/0208—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows using focussing or collimating elements, e.g. lenses or mirrors; performing aberration correction
    • G—PHYSICS
    • 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
    • G01J3/02—Details
    • G01J3/0205—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
    • G01J3/0229—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows using masks, aperture plates, spatial light modulators or spatial filters, e.g. reflective filters
    • G—PHYSICS
    • 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
    • G01J3/02—Details
    • G01J3/0256—Compact construction
    • G—PHYSICS
    • 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
    • G01J3/02—Details
    • G01J3/0256—Compact construction
    • G01J3/0259—Monolithic
    • G—PHYSICS
    • 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
    • G01J3/02—Details
    • G01J3/0262—Constructional arrangements for removing stray light
    • G—PHYSICS
    • 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
    • G01J3/02—Details
    • G01J3/0291—Housings; Spectrometer accessories; Spatial arrangement of elements, e.g. folded path arrangements
    • G—PHYSICS
    • 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
    • G01J3/28—Investigating the spectrum
    • G01J3/30—Measuring the intensity of spectral lines directly on the spectrum itself
    • G01J3/36—Investigating two or more bands of a spectrum by separate detectors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/30—Collimators
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0006—Arrays
    • G—PHYSICS
    • 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
    • G01J2003/1213—Filters in general, e.g. dichroic, band
    • G—PHYSICS
    • 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
    • G01J2003/1239—Interference filters and separate detectors

Definitions

  • Optoelectronic measuring device for frequency-resolved measurement of an intensity of electromagnetic radiation
  • the invention relates to an optoelectronic measuring device for frequency-resolved measurement of an intensity of electromagnetic radiation and to an associated method.
  • Such optoelectronic measuring devices are also referred to as spectrometers.
  • Such an optoelectronic measuring device can comprise several measuring channels, a first of the measuring channels having a first spectral sensitivity and a further one of the measuring channels having a further spectral sensitivity that differs from the first spectral sensitivity.
  • the object is to provide a particularly sensitive and compact optoelectronic measuring device for frequency-resolved measurement of an intensity of electromagnetic radiation and a corresponding method for frequency-resolved measurement of an intensity of electromagnetic radiation.
  • Such an optoelectronic measuring device for frequency-resolved measurement of an intensity of electromagnetic radiation comprises at least two measuring channels, a first of the measuring channels having a first spectral sensitivity and another of the measuring channels having a further spectral sensitivity which differs from the first spectral sensitivity. Furthermore, the optoelectronic measuring device comprises at least two collimators for collimating the electromagnetic radiation.
  • a separate optical path to one or more of the measuring channels runs through each of the collimators.
  • each of the measuring channels is arranged to measure an intensity of the electromagnetic radiation collimated by means of one or more of the collimators.
  • the optoelectronic measuring device comprises at least 5 or at least 10 or at least 50 of the measuring channels.
  • the optoelectronic measuring device comprises at least 5 or at least 10 or at least 50 of the collimators.
  • all of the measuring channels have different spectral sensitivities.
  • the measuring channels each have a spectral sensitivity that differs from the spectral sensitivities of all other measuring channels.
  • At least one of the collimators comprises or consists of a collimation lens and an aperture stop.
  • the collimators or at least several of the collimators each comprise an aperture stop and a collimation lens or consist of them.
  • the aperture stop can be arranged in an optical path in front of the collimation lens, i.e. the collimation lens is arranged to collimate electromagnetic radiation transmitted through the aperture stop.
  • An aperture diaphragm is referred to as an aperture diaphragm which limits an opening width, in this case the opening width of the collimator.
  • Aperture diaphragm has a diaphragm membrane which is impermeable to electromagnetic radiation and in which at least one opening is provided through which the electromagnetic radiation passes.
  • an aperture membrane is the
  • Aperture diaphragm of at least one of the collimators is monolithically connected to the lens of this collimator.
  • a diaphragm membrane of the aperture diaphragm of the respective collimator is monolithically connected to the lens of this collimator.
  • the diaphragm membrane can comprise or consist of a layer on the lens.
  • the diaphragm can be produced by coating the collimation lens with the layer.
  • the collimators or at least two of the collimators each comprise a collimation lens and an aperture diaphragm, the aperture diaphragms of the at least two collimators having a common diaphragm membrane. This simplifies the manufacture of the collimators.
  • the collimators or at least two of the collimators each comprise collimating lenses and an aperture diaphragm, the collimating lenses of the collimators being monolithic. This simplifies the production of the collimation lenses, for example these can be produced together in an injection molding process. Moreover, a lens array formed from such monolithic lenses can be easily positioned and handled.
  • the collimators or at least two of the collimators each include a collimation lens and an aperture stop, the aperture stops of the collimators having a common stop membrane and the collimation lenses of the collimators being monolithic.
  • the common diaphragm membrane can be monolithically verbun with the monolithically connected collimation lenses.
  • the common diaphragm membrane can comprise or consist of a layer on the monolithically connected collimation lenses. Accordingly, the Aperture membrane can be produced by coating the monolithically connected collimation lenses with the layer.
  • the optoelectronic measuring device also comprises at least one radiation absorption element which is arranged between two of the collimators.
  • the optoelectronic measuring device comprises k of the collimators and at least k-1 of the radiation absorption elements. A radiation absorption element can then be arranged between all collimators.
  • Such a radiation absorption element is particularly advantageous if it is arranged between two collimators, each of which, as described above, comprises a collimation lens and an aperture stop.
  • the radiation absorption element can be arranged between the diaphragm membrane of the aperture and the (possibly monolithic) collimation lenses or between a common diaphragm membrane of the aperture diaphragm and the (possibly monolithic) collimation lenses. Alternatively or in addition, it can also be arranged between the collimation lenses of the two collimators.
  • At least one of the measuring channels comprises a radiation detection element and a spectral filter.
  • the or at least more of the measurement channels preferably each include a radiation detection element and a spectral filter.
  • the spectral filter can be arranged to filter the electromagnetic radiation before detection by the radiation detection element.
  • the optoelectronic measuring device comprises exactly one assigned collimator per measuring channel, the measuring channel being arranged to detect the electromagnetic radiation collimated by means of the respectively assigned collimator.
  • the measuring channels le arranged to detect predominantly the electromagnetic radiation collimated by means of the respectively assigned collimator, ie at least 50% or 70% or even 90% of the electromagnetic radiation detected by the respective measuring channel comes from the assigned collimator.
  • the measuring channels can also be arranged, only the electromagnetic ones collimated by means of the respectively assigned collimator
  • the optoelectronic measuring device comprises more collimators than measuring channels.
  • the optoelectronic measuring device comprises at least two measuring channels, a first of the measuring channels having a first spectral sensitivity and another of the measuring channels having a further spectral sensitivity that differs from the first spectral sensitivity, and moreover more colli mators for Collimating the electromagnetic radiation as measuring channels, with a separate optical path running through each of the collimators to one or more of the measuring channels and each of the measuring channels being arranged to measure an intensity of the electromagnetic radiation collimated by means of one or more of the collimators.
  • the measuring channels or the measuring channels are each assigned exactly n collimators, where n is a natural number greater than or equal to two, in such a way that these measuring channels are arranged, which by means of the respectively assigned collimators kol to detect limited electromagnetic radiation.
  • the measuring channels are arranged to detect predominantly the electromagnetic radiation collimated by means of the assigned collimators, ie at least 50% or at least 70% or even at least 90% of the electromagnetic radiation detected by the respective measuring channel comes from the assigned collimators.
  • the measuring channels can also be arranged, only those that are mators to detect collimated electromagnetic radiation, ie 100% of the electromagnetic radiation detected by the respective measuring channel comes from the assigned collimators.
  • the larger number of collimators allows the size of the optoelectronic measuring device to be further reduced, while at the same time it is easy to ensure that the collimators influence the intensity of the electromagnetic radiation in the same way for all measuring channels.
  • the optoelectronic measuring device also comprises at least one scattering element. This can be arranged in an optical path in front of the or at least several of the collimators. This means that the collimators or at least several of the collimators are arranged to collimate the electromagnetic radiation scattered by the scattering element.
  • the optoelectronic measuring device comprises at least one radiation distribution means which is set up and arranged to distribute electromagnetic radiation striking the optoelectronic measuring device to the collimators or at least several of the collimators.
  • This can be the previously described scattering element or the Strahlungsver Minorsmit tel can include such a scattering element.
  • the radiation distribution means can for example also comprise a light guide or consist thereof, the light guide being arranged to distribute the electromagnetic radiation to the collimators.
  • a method for frequency-resolved measurement of an intensity of electromagnetic radiation comprises the step of measuring the intensity of the electromagnetic radiation using at least two measuring channels, a first of the measuring channels having a first spectral sensitivity and another of the measuring channels having a further spectral Has sensitivity different from the first spectral sensitivity, and the Step of collimating the electromagnetic radiation by means of at least two collimators before the step of measuring the intensity.
  • a separate optical path runs through each of the collimators to one or more of the measurement channels, and each of the measurement channels measures the intensity of the electromagnetic radiation collimated by means of one or more of the collimators.
  • more collimators are used to collimate the electromagnetic radiation than measuring channels are used to measure the intensity.
  • the previously described optoelectronic measuring device can be used in the method.
  • Figure 1 an optoelectronic measuring device according to a first example
  • FIG. 2 an optoelectronic measuring device according to a second example
  • FIG. 4 an optoelectronic measuring device according to a third example
  • FIG. 5 an optoelectronic measuring device according to a fourth example
  • FIG. 6 an optoelectronic measuring device according to a first exemplary embodiment
  • FIG. 7 an optoelectronic measuring device according to a second exemplary embodiment
  • FIG. 8 an optoelectronic measuring device according to a fifth example
  • FIG. 9 an optoelectronic measuring device according to a sixth example
  • FIG. 10 the steps of a method for frequency-resolved measurement of an intensity of electromagnetic radiation.
  • An optoelectronic measuring device 1 according to a first example is shown schematically in FIG. It comprises a housing 2 in which a first collimator Ki, a second collimator K2, a first measuring channel Mi and a second measuring channel M2 are arranged.
  • the first collimator Ki comprises a first aperture stop A and a first collimating lens Li.
  • the second collimator K2 accordingly comprises a second aperture stop A2 and a second collimating lens L2.
  • the first aperture stop A comprises a first stop diaphragm Bi and the second aperture stop A2 comprises a second stop membrane B2.
  • the first aperture stop A is arranged in an optical path in front of the first collimation lens Li, ie the electromagnetic radiation 10 is first transmitted through the first aperture stop A and then through the first collimation lens Li. This also applies analogously to the second aperture stop A and the second Collimating lens L2.
  • a housing section 2a is arranged in each case, which serves as a holder for the diaphragm diaphragms Bi, B2 and the collimation lenses Li, L2.
  • the first measuring channel Mi comprises a first spectral filter Fi and a first radiation detection element Di.
  • the second measuring channel M2 comprises a second spectral filter F2 and a second radiation detection element D2.
  • Detectors have a sensitive spectral range. This is the wavelength range in which electromagnetic radiation is detected.
  • a detector can have a wavelength-dependent sensitivity, also called spectral sensitivity, so that different wavelengths of the same intensity generate detector signals of different strength, e.g. voltages or currents.
  • the two spectral filters Fi and F2 have different filter characteristics, so that the measurement channels Mi and M2 have different spectral sensitivities. Accordingly, the intensity of the electromagnetic radiation 10 can be measured with the optoelectronic measuring device 1 in a frequency-resolved manner.
  • the measuring channels Mi and M2 have spectral sensitivities essentially independent of an angle of incidence of the electromagnetic radiation 10, even if the filter characteristics of the spectral filters Fi, F2 have a strong angle dependency.
  • the spectral filters Fi, F2 can in particular be bandpass filters.
  • the filter characteristics of bandpass filters can have a strong angle dependency, in particular when multilayer interference filters are used as bandpass filters.
  • the radiation detection elements Di and D2 are part of a detector array 4.
  • a scattering element 3 for scattering the electromagnetic radiation 10 is arranged in front of the collimators Ki, K2.
  • the radiation detection elements D1, D2 can be silicon photodiodes of the same construction.
  • the optoelectronic measuring device 1 has several colli mators Ki and K 2 . It has per channel Mi, M 2 has a unique collimator Ki, K 2nd
  • the collimators Ki and K 2 are not "optically connected in series", ie the electromagnetic radiation 10 does not first pass through one of the collimators Ki, K 2 and then through the other of the collimators Ki, K 2 .
  • the collimators Ki, K 2 are "optically connected in parallel". This does not mean that the collimators Ki, K 2 have to be aligned in parallel, but that a separate optical path to one through each of the collimators Ki, K 2 or several of the measuring channels Mi, M 2. Accordingly, both the electromagnetic radiation 10 transmitted through the first collimator Ki and the electromagnetic radiation 10 transmitted through the second collimator K 2 are available for measurement.
  • collimators Ki, K 2 can be used with a lower height.
  • the height of the optoelectronic measuring device 1 results from the sum of the focal length f of the collimation lenses Li, L 2 , the thickness t of the lenses and the working width a, which is equal to the distance between the collimation lenses Li, L 2 and the spectral filters Fi, F 2 and can be zero. Accordingly, the height of the optoelectronic measuring device 1 is limited by the focal length f of the lenses and the thickness t of the lenses Li, L 2 .
  • the aperture diaphragm would have to be selected to be larger than in the present example.
  • the use of several collimators Ki, K 2 compared to the use of only one collimator according to the prior art, the height (focal length f and thickness t) of the optoelectronic measuring device 1 is reduced.
  • the sensitivity of the optoelectronic measuring device 1 can be increased by bringing more electromagnetic radiation 10 to the measuring channels Mi, M2.
  • FIG. 2 shows an optoelectronic measuring device 1 according to a second example. This is essentially structured analogously to that according to the first example. Instead of two measuring channels Mi, M2, however, this has m measuring channels Mi,
  • All of the measurement channels Mi, M2, ..., M m have different spectral sensitivities.
  • the measurement channels Mi, M2, ..., M m each have a spectral sensitivity that differs from the spectral sensitivity of all other measurement channels Mi, M2, ..., M m .
  • a frequency-resolved measurement of the intensity of the electromagnetic radiation 10 can be carried out with more precise spectral resolution than with the optoelectronic measuring device 1 according to the first example.
  • this can be done without increasing the height (in particular focal length f and thickness t) of the optoelectronic measuring device 1.
  • the optoelectronic measuring device 1 can, as an alternative to the nine measuring channels and collimators shown, also have a different number m of measuring channels M and M have a different number k of collimators K. For example, it can have at least 5 or at least 10 or at least 50 measuring channels M and collimators K.
  • the collimators Ki, K 2 , ..., Kg have, in contrast to the first example, in which two diaphragm diaphragms Bi, B2 are IN ANY, between which a housing section 2a is arranged, which serves as a holder for the diaphragm diaphragms Bi, B2, a common aperture diaphragm B, and the housing section 2a between them is omitted.
  • the collimation lenses Li, L2, ..., L k are monolithic forms, ie formed from one piece. For example, these can be produced together in an injection molding process.
  • a lens array formed from such monolithic Kol limationslinsen Li, L2, ..., L k can be positioned and handled a fold.
  • no housing section 2a is arranged between the collimation lenses Li, L2.
  • Radiation absorption element 5 can be arranged between the collimators Ki, K2, ..., K.
  • the optoelectronic measuring device 1 according to a third example shown in FIG. 4 is constructed essentially analogously to the optoelectronic measuring device 1 according to the second example. In contrast to the optoelectronic measuring device 1 according to the second example, however, it has such radiation absorption elements 5 between the collimators Ki, K2,..., K k .
  • a radiation absorption element 5 of this type is arranged between all k collimators Ki, K2, ..., K k .
  • the optoelectronic measuring device k-1 comprises the radiation absorption elements 5.
  • the radiation absorption elements 5 are between the common diaphragm membrane B of the aperture diaphragms Ai, A2, ..., A k and the collimation lenses Li, L2, ... , L k arranged.
  • the optoelectronic measuring device 1 according to a fourth example shown in FIG. 5 is constructed essentially analogously to the optoelectronic measuring device 1 according to the second example.
  • the common diaphragm B of the collimators Ki, K2, ..., K k is a layer on the collimation lenses Li, L2, ..., L k, which are monolithically connected to one another formed lens array. Accordingly, it is monolithically connected to the colli mationslinsen Li, L2, ..., L k .
  • the collimating lenses Li, L 2 ,..., L k are preferably designed such that their focal point is in the plane of the diaphragm membrane B.
  • the optoelectronic measuring device 1 according to the fourth example shown in FIG. 5 has, in contrast to the optoelectronic measuring device 1 according to the third example, no radiation absorption elements 5.
  • radiation absorption elements 5 can also be used in the optoelectronic measuring device 1 according to the fourth Example be provided, for example, between the collimating lenses Li, L2, ..., L k of the collimators Ki, K2, ..., K.
  • the previously discussed optoelectronic measuring devices 1 include exactly one assigned collimator Ki, K2, ..., K k per measuring channel Mi, M2, ..., M m .
  • the measuring channel Mi, M2, ..., M m is arranged to detect predominantly the electromagnetic radiation 10 collimated by means of the respectively assigned collimator Ki, K2, ..., K k , ie at least 50% of that from the respective measuring channel Mi , M2, ..., M m detected electromagnetic radiation 10 originates from the associated collimator Ki, K2, ..., K k .
  • the optoelectronic measuring device 1 according to the exemplary embodiments comprises one to four as many measuring channels Mi,
  • the optoelectronic measuring device 1 shown in FIG. 6 according to a first exemplary embodiment is constructed essentially analogously to the optoelectronic measuring device 1 according to the second example.
  • the optoelectronic measuring device 1 according to the first embodiment includes k of the collimators Ki, K2, ..., K k and m of the measuring channels Mi, M2, ..., M m which are arranged to measure an intensity of the electromagnetic radiation 10 collimated by means of the collimators Ki, K2, ..., K k , where k and m are natural numbers and k> m and m> 2. 9 collimators and 8 measuring channels are shown here.
  • the optoelectronic measuring device 1 shown in FIG. 7 according to a second exemplary embodiment is constructed essentially analogously to the optoelectronic measuring device 1 according to the second example.
  • exactly 2 collimators Ki, K2, ..., K k are assigned to each measuring channel Mi, M2, ..., M m in the optoelectronic measuring device 1 according to the second embodiment that the measuring channels Mi, M2, ..., M m are arranged, predominantly by means of of the assigned collimators Ki, K2, ..., K k to detect collimated electromagnetic radiation 10, ie at least 50% of the electromagnetic radiation 10 detected by the respective measuring channel Mi, M2, ..., M m comes from the assigned collimators Ki , K2, ..., K.
  • the at least two measuring channels Mi are arranged in the at least two measuring channels Mi.
  • M2, ..., M m each have exactly n collimators Ki, K2, ..., K k assigned, where n is a natural number greater than two.
  • the height of the collimators Ki, K2, ..., K k (Focal length f and lens thickness t) can be further reduced.
  • the sensitivity of the optoelectronic measuring device 1 can be increased because more electromagnetic radiation 10 can be conducted to the measuring channels Mi, M2, ..., M m .
  • the collimators Ki, K2, ..., K k be aligned in the same way relative to the measuring channels Mi, M2, ..., M m for all measuring channels Mi, M2, ..., M m in order to ensure in a simple manner that on all measuring channels Mi, M2, ... , M m the same intensity of electromagnetic radiation 10 is present.
  • the optoelectronic measuring device 1 according to a fifth example shown in FIG. 8 is constructed essentially analogously to the optoelectronic measuring device 1 according to the second example.
  • the optoelectronic measuring device 1 according to the fifth example includes k of the collimators Ki, K2, ..., K k and m of the measuring channels Mi, M2, ..., M m , the are arranged to measure an intensity of the electromagnetic radiation 10 collimated by means of the collimators Ki, K2, ..., K k , where k ⁇ m and k> 2. 9 collimators and 10 measuring channels are shown here.
  • the optoelectronic measuring device 1 according to the second example is constructed essentially analogously to the optoelectronic measuring device 1 according to the second example.
  • exactly two measuring channels Mi, M 2 , ..., M m are assigned to each collimator Ki, K2, ..., K k in the optoelectronic measuring device 1 according to the sixth example that the measurement channels Mi, M 2 , ..., M m are arranged to detect predominantly the electromagnetic radiation 10 collimated by means of the two zugeord Neten collimators Ki, K 2 , ..., K k , ie at least 50% of the The electromagnetic radiation 10 detected by the respective measuring channel Mi, M 2 , ..., M m originates from the associated collimators Ki, K 2 , ..., K k .
  • K 2 , ..., K k each have to be assigned to exactly n measurement channels Mi, M 2 , ..., M m , where n is a natural number greater than two.
  • K relative to the measurement channels Mi, M 2 , ..., M m are aligned in such a way that the same intensity of electromagnetic radiation 10 is present on all measurement channels Mi, M 2 , ..., M m .
  • the optoelectronic measuring devices 1 described above according to the first and second exemplary embodiments and fifth and sixth examples can in particular also be modified in such a way that, as described in connection with the third example, absorption elements 5 between the collimators Ki, K 2 , ..., K k can be arranged.
  • the diaphragm B of the collimators Ki, K 2 , ..., K k such as described in connection with the fourth example, comprise or consist of a layer on the collimation lenses Li, L2, ..., L k .
  • the optoelectronic measuring devices 1 described above according to the first and second exemplary embodiments and fifth and sixth examples can have at least 5 or at least 10 or at least 50 measuring channels M, analogously to the second to fourth examples. They can also have at least 5 or at least 10 or at least 50 collimators K.
  • the optoelectronic measuring devices 1 described above according to the second to sixth examples and the first and second exemplary embodiments can in particular also be modified in such a way that, as described in connection with the first example, the collimation lenses Li, L2,
  • L k are not monolithically connected to one another. Moreover, they can also be modified in such a way that the collimators Ki, K2, ..., K do not have a common diaphragm membrane B, but instead each collimator Ki, K2, ..., K k has its own diaphragm B.
  • the Kol limationslinsen Li, L2, ..., L k used in the respective exemplary embodiment or example can have different optical properties. They preferably have identical optical properties.
  • the collimators Ki, K2,..., K k of a respective embodiment or example can have identical optical properties.
  • the collimation lenses Li, L2, ..., L k can include glass and / or plastic or consist of glass or consist of plastic in all of the exemplary embodiments and examples.
  • the collimation lenses Li, L2,..., L k are transparent to the electromagnetic radiation 10 to be measured.
  • FIG. 10 shows a method for frequency-resolved measurement of an intensity of electromagnetic radiation 10.
  • Step S2 is carried out after step S1.
  • a first of the measuring channels (Mi) has a first spectral sensitivity and another of the measuring channels (M2,..., M m ) has a further spectral sensitivity that differs from the first spectral sensitivity.
  • Steps S1 and S2 are carried out in such a way that a separate optical path to one or more of the measurement channels (Mi, M2, ..., M m ) runs through each of the collimators (Ki, K2, ..., K k ) and each of the measuring channels (Mi, M2, ..., M m ) measures the intensity of the electromagnetic radiation (10) collimated by means of one or more of the collimators (Ki, K2, ..., K).
  • more collimators Ki, K2, ..., K k
  • measuring channels Mi, M2, ..., M m
  • an optoelectronic measuring device (1) according to one of the exemplary embodiments described above can be used.

Abstract

Bei einer optoelektronischen Messvorrichtung (1) zur frequenzaufgelösten Messung einer Intensität einer elektromagnetischen Strahlung (10), mit mindestens zwei Messkanälen (M1, M2,..., Mm), wobei ein erster der Messkanäle (Μ1) eine erste spektrale Empfindlichkeit aufweist und ein weiterer der Messkanäle M2,..., Mm eine weitere spektrale Empfindlichkeit aufweist, die sich von der ersten spektrale Empfindlichkeit unterscheidet, werden mindestens zwei Kollimatoren (K1, K2,..., Kk) zum Kollimieren der elektromagnetischen Strahlung (10) vor Erfassung mittels der Messkanäle (M1,..., Mm) verwendet. Dabei verläuft durch jeden der Kollimatoren (K1, K2,..., Kk) ein separater optischer Pfad zu einem oder mehreren der Messkanäle (Μχ, M2,..., Mm) und jeder der Messkanäle (M1, M2,..., Mm), ist angeordnet, eine Intensität der mittels einem oder mehreren der Kollimatoren (K1, K2,..., Kk) kollimierten elektromagnetischen Strahlung (10) zu messen. Erfindungsgemäß werden mehr Kollimatoren verwendet als es Messkanäle gibt.

Description

Optoelektronische Messvorrichtung zur frequenzaufgelösten Messung einer Intensität einer elektromagnetischen Strahlung
Die Erfindung betrifft eine optoelektronische Messvorrichtung zur frequenzaufgelösten Messung einer Intensität einer elekt romagnetischen Strahlung sowie ein zugehöriges Verfahren. Derartige optoelektronische Messvorrichtungen werden auch als Spektrometer bezeichnet.
Eine derartige optoelektronische Messvorrichtung kann mehrere Messkanäle umfassen, wobei ein erster der Messkanäle eine erste spektrale Empfindlichkeit aufweist und ein weiterer der Messkanäle eine weitere spektrale Empfindlichkeit aufweist, der sich von der ersten spektralen Empfindlichkeit unter scheidet .
Es stellt sich die Aufgabe, eine besonders empfindliche und kompakte optoelektronische Messvorrichtung zur frequenzaufge lösten Messung einer Intensität einer elektromagnetischen Strahlung sowie ein entsprechendes Verfahren zur frequenzauf gelösten Messung einer Intensität einer elektromagnetischen Strahlung bereitzustellen.
Eine derartige optoelektronische Messvorrichtung zur fre quenzaufgelösten Messung einer Intensität einer elektromagne tischen Strahlung umfasst mindestens zwei Messkanäle wobei ein erster der Messkanäle eine erste spektrale Empfindlich keit aufweist und ein weiterer der Messkanäle eine weitere spektrale Empfindlichkeit aufweist, die sich von der ersten spektralen Empfindlichkeit unterscheidet. Weiterhin umfasst die optoelektronische Messvorrichtung mindestens zwei Kolli matoren zum Kollimieren der elektromagnetischen Strahlung.
Dabei verläuft durch jeden der Kollimatoren ein separater op tischer Pfad zu einem oder mehreren der Messkanäle. Überdies ist jeder der Messkanäle angeordnet, eine Intensität der mit tels einem oder mehreren der Kollimatoren kollimierten elekt romagnetische Strahlung zu messen. Die Verwendung mehrerer Kollimatoren ermöglicht im Vergleich zur Verwendung nur eines Kollimators die Erhöhung der Emp findlichkeit der optoelektronischen Messvorrichtung bei vor gegebener Größe.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die optoelektronische Messvorrichtung mindestens 5 oder mindestens 10 oder mindes tens 50 der Messkanäle.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die optoelektronische Messvorrichtung mindestens 5 oder mindestens 10 oder mindes tens 50 der Kollimatoren.
Gemäß einer Ausführungsform weisen alle der Messkanäle unter schiedliche spektrale Empfindlichkeiten auf. Mit anderen Wor ten, die Messkanäle weisen jeweils eine spektrale Empfind lichkeit auf, die sich von den spektralen Empfindlichkeiten aller weiterer Messkanäle unterscheidet.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst mindestens einer der Kol limatoren eine Kollimationslinse und eine Aperturblende oder er besteht daraus. Besonders bevorzugt umfassen die Kollima toren oder zumindest mehrere der Kollimatoren jeweils eine Aperturblende und eine Kollimationslinse oder bestehen dar aus. Die Aperturblende kann in einem optischen Pfad vor der Kollimationslinse angeordnet sein, d.h. die Kollimationslinse ist angeordnet, eine durch die Aperturblende hindurch trans- mittierte elektromagnetische Strahlung zu kollimieren.
Als Aperturblende (auch Öffnungsblende genannt) wird eine Blende bezeichnet, die eine Öffnungsweite begrenzt, vorlie gend die Öffnungsweite des Kollimators. Eine derartige
Aperturblende besitzt eine für die elektromagnetische Strah lung undurchlässige Blendenmembran, in der mindestens eine Öffnung vorgesehen ist, durch die die elektromagnetische Strahlung hindurchtritt. Gemäß einer Ausführungsform ist eine Blendenmembran der
Aperturblende von mindestens einem der Kollimatoren monoli thisch mit der Linse dieses Kollimators verbunden. Besonders bevorzugt ist bei den Kollimatoren oder zumindest bei mehre ren der Kollimatoren eine Blendenmembran der Aperturblende des jeweiligen Kollimators mit der Linse dieses Kollimators monolithisch verbunden. Insbesondere kann die Blendenmembran eine Schicht auf der Linse umfassen oder daraus bestehen.
Dies vereinfacht die Herstellung des Kollimators. Die Blen denmembran kann durch Beschichtung der Kollimationslinse mit der Schicht erzeugt werden.
Gemäß einer Ausführungsform umfassen die Kollimatoren oder mindestens zwei der Kollimatoren jeweils eine Kollimations- linse und eine Aperturblende, wobei die Aperturblenden der mindestens zwei Kollimatoren eine gemeinsame Blendenmembran aufweisen. Dies vereinfacht die Herstellung der Kollimatoren.
Gemäß einer Ausführungsform umfassen die Kollimatoren oder zumindest zwei der Kollimatoren jeweils Kollimationslinse und eine Aperturblende, wobei die Kollimationslinsen der Kollima toren monolithisch ausgebildet sind. Dies vereinfacht die Herstellung der Kollimationslinsen, beispielsweise können diese gemeinsam in einem Spritzgussverfahren hergestellt wer den. Überdies kann ein aus derartigen monolithischen Linsen gebildetes Linsenarray einfach positioniert und gehandhabt werden .
Gemäß einer Ausführungsform umfassen die Kollimatoren oder zumindest zwei der Kollimatoren jeweils eine Kollimationslin- se und eine Aperturblende, wobei die Aperturblenden der Kol limatoren eine gemeinsame Blendenmembran aufweisen und die Kollimationslinsen der Kollimatoren monolithisch ausgebildet sind. Dabei kann die gemeinsame Blendenmembran mit den mono lithisch verbundenen Kollimationslinsen monolithisch verbun den sein. Insbesondere kann die gemeinsame Blendenmembran ei ne Schicht auf den monolithisch verbundenen Kollimationslin- sen umfassen oder daraus bestehen. Dementsprechend kann die Blendenmembran durch Beschichtung der monolithisch verbunde nen Kollimationslinsen mit der Schicht erzeugt werden.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die optoelektronische Messvorrichtung überdies mindestens ein Strahlungsabsorpti onselement, das zwischen zweien der Kollimatoren angeordnet ist. Dadurch kann ein Übersprechen zwischen den Kollimatoren vermieden werden und die Kollimierung verbessert werden. Ide alerweise umfasst die optoelektronische Messvorrichtung k der Kollimatoren und mindestens k-1 der Strahlungsabsorptionsele mente. Dann kann zwischen allen Kollimatoren ein Strahlungs absorptionselement angeordnet werden.
Ein derartiges Strahlungsabsorptionselement ist insbesondere vorteilhaft, wenn es zwischen zwei Kollimatoren angeordnet ist, die jeweils wie zuvor beschrieben eine Kollimationslinse und eine Aperturblende umfassen. Dabei kann das Strahlungsab sorptionselement zwischen den Blendenmembranen der Apertur blenden und den (ggfs, monolithisch ausgebildeten) Kollimati onslinsen angeordnet sein oder zwischen einer gemeinsamen Blendenmembran der Aperturblenden und den (ggfs, monolithisch ausgebildeten) Kollimationslinsen angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann es auch zwischen den Kollimationslinsen der zwei Kollimatoren angeordnet sein.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst zumindest einer der Mess kanäle ein Strahlungsdetektionselement sowie einen Spektral filter. Bevorzugt umfassen die oder zumindest mehrere der Messkanäle jeweils ein Strahlungsdetektionselement sowie ei nen Spektralfilter. Der Spektralfilter kann angeordnet sein, die elektromagnetische Strahlung vor Detektion durch das Strahlungsdetektionselement zu filtern.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die optoelektronische Messvorrichtung pro Messkanal genau einen zugeordneten Kolli mator, wobei der Messkanal angeordnet ist, die mittels des jeweils zugeordneten Kollimators kollimierte elektromagneti sche Strahlung zu erfassen. Beispielsweise sind die Messkanä- le angeordnet, überwiegend die mittels des jeweils zugeordne ten Kollimators kollimierte elektromagnetische Strahlung zu erfassen, d.h. mindestens 50 % oder 70 % oder sogar 90 % der von dem jeweiligen Messkanal erfassten elektromagnetischen Strahlung stammt von dem zugeordneten Kollimator. Auch können die Messkanäle angeordnet sein, nur die mittels des jeweils zugeordneten Kollimators kollimierte elektromagnetische
Strahlung zu erfassen, d.h. 100% der von dem jeweiligen Mess kanal erfassten elektromagnetischen Strahlung stammt von dem zugeordneten Kollimator.
Die optoelektronische Messvorrichtung umfasst mehr Kollimato ren als Messkanäle. Das bedeutet, die optoelektronische Mess vorrichtung umfasst mindestens zwei Messkanäle, wobei ein erster der Messkanäle eine erste spektrale Empfindlichkeit aufweist und ein weiterer der Messkanäle eine weitere spekt rale Empfindlichkeit aufweist, die sich von der ersten spekt ralen Empfindlichkeit unterscheidet, und überdies mehr Kolli matoren zum Kollimieren der elektromagnetischen Strahlung als Messkanäle, wobei durch jeden der Kollimatoren ein separater optischer Pfad zu einem oder mehreren der Messkanälen ver läuft und jeder der Messkanäle angeordnet ist, eine Intensi tät der mittels einem oder mehreren der Kollimatoren kolli- mierten elektromagnetische Strahlung zu messen.
Gemäß einer Ausführungsform sind mehreren, vorzugsweise 2, 5 oder 25, der Messkanäle oder den Messkanälen jeweils genau n Kollimatoren, wobei n eine natürliche Zahl größer oder gleich zwei ist, derart zugeordnet, dass diese Messkanäle angeordnet sind, die mittels der jeweils zugeordneten Kollimatoren kol limierte elektromagnetische Strahlung zu erfassen. Beispiels weise sind die Messkanäle angeordnet, überwiegend die mittels der zugeordneten Kollimatoren kollimierte elektromagnetische Strahlung zu erfassen, d.h. mindestens 50 % oder mindestens 70 % oder sogar mindestens 90 % der von dem jeweiligen Mess kanal erfassten elektromagnetischen Strahlung stammt von den zugeordneten Kollimatoren. Auch können die Messkanäle ange ordnet sein, nur die mittels der jeweils zugeordneten Kolli- mators kollimierte elektromagnetische Strahlung zu erfassen, d.h. 100% der von dem jeweiligen Messkanal erfassten elektro magnetischen Strahlung stammt von den zugeordneten Kollimato ren. Durch die höhere Anzahl an Kollimatoren kann die Größe der optoelektronischen Messvorrichtung weiter reduziert wer den, wobei gleichzeitig einfach sichergestellt werden kann, dass die Kollimatoren die Intensität der elektromagnetischen Strahlung bei allen Messkanälen gleichartig beeinflussen.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die optoelektronische Messvorrichtung überdies mindestens ein Streuelement. Dieses kann in einem optischen Pfad vor den oder zumindest mehreren der Kollimatoren angeordnet sein. Das bedeutet, dass die Kol limatoren oder zumindest mehrere der Kollimatoren angeordnet sind, die durch das Streuelement gestreute elektromagnetische Strahlung zu kollimieren.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die optoelektronische Messvorrichtung mindestens ein Strahlungsverteilungsmittel, das eingerichtet und angeordnet ist, eine auf die optoelekt ronische Messvorrichtung treffende elektromagnetischen Strah lung auf die Kollimatoren oder zumindest mehrere der Kollima toren zu verteilen. Dabei kann es sich um das zuvor beschrie bene Streuelement handeln oder das Strahlungsverteilungsmit tel kann ein derartiges Streuelement umfassen. Alternativ o- der zusätzlich kann das Strahlungsverteilungsmittel bei spielsweise auch einen Lichtleiter umfassen oder daraus be stehen, wobei der Lichtleiter angeordnet ist, die elektromag netische Strahlung auf die Kollimatoren zu verteilen.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren zur fre quenzaufgelösten Messung einer Intensität einer elektromagne tischen Strahlung den Schritt des Messens der Intensität der elektromagnetischen Strahlung mittels mindestens zwei Messka nälen, wobei ein erster der Messkanäle eine erste spektrale Empfindlichkeit aufweist und ein weiterer der Messkanäle ei nen weitere spektrale Empfindlichkeit aufweist, die sich von der ersten spektrale Empfindlichkeit unterscheidet, und den Schritt des Kollimierens der elektromagnetischen Strahlung mittels mindestens zwei Kollimatoren vor dem Schritt des Mes sens der Intensität. Dabei verläuft durch jeden der Kollima toren ein separater optischer Pfad zu einem oder mehreren der Messkanäle und jeder der Messkanäle misst die Intensität der mittels einem oder mehreren der Kollimatoren kollimierten elektromagnetische Strahlung.
Bei dem Verfahren werden mehr Kollimatoren zum Kollimieren der elektromagnetischen Strahlung verwendet werden als Mess kanäle zum Messen der Intensität verwendet werden.
Bei dem Verfahren kann die zuvor beschriebene optoelektroni sche Messvorrichtung verwendet werden.
Verschiedene Aus führungs formen der erfindungsgemäßen Lösung werden im Folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen schematisch:
Figur 1: eine optoelektronische Messvorrichtung gemäß einem ersten Beispiel,
Figur 2: eine optoelektronische Messvorrichtung gemäß einem zweiten Beispiel,
Figur 3: ein Übersprechen zwischen Kollimatoren der opto
elektronischen Messvorrichtung gemäß dem zweiten Beispiel ,
Figur 4: eine optoelektronische Messvorrichtung gemäß einem dritten Beispiel,
Figur 5: eine optoelektronische Messvorrichtung gemäß einem vierten Beispiel,
Figur 6: eine optoelektronische Messvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, Figur 7 : eine optoelektronische Messvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
Figur 8: eine optoelektronische Messvorrichtung gemäß einem fünften Beispiel,
Figur 9: eine optoelektronische Messvorrichtung gemäß einem sechsten Beispiel,
Figur 10: die Schritte eines Verfahrens zur frequenzaufgelös ten Messung einer Intensität einer elektromagneti schen Strahlung.
Eine optoelektronische Messvorrichtung 1 gemäß einem ersten Beispiel ist schematisch in Figur 1 dargestellt. Sie umfasst ein Gehäuse 2, in dem ein erster Kollimator Ki, ein zweiter Kollimator K2, ein erster Messkanal Mi und ein zweiter Mess kanal M2 angeordnet sind. Der erste Kollimator Ki umfasst ei ne erste Aperturblende A und eine erste Kollmationslinse Li. Der zweite Kollimator K2 umfasst dementsprechend eine zweite Aperturblende A2 und eine zweite Kollmationslinse L2. Die erste Aperturblende A umfasst eine erste Blendenmembran Bi und die zweite Aperturblende A2 umfasst eine zweite Blenden membran B2. Die erste Aperturblende A ist in einem optischen Pfad vor der ersten Kollimationslinse Li angeordnet, d.h. die elektromagnetische Strahlung 10 wird erst durch die erste Aperturblende A hindurch transmittiert und dann durch die erste Kollimationslinse Li. Dies gilt analog auch für die zweite Aperturblende A und die zweite Kollimationslinse L2.
Zwischen den Blendenmembranen Bi, B2 und zwischen den Kolli mationslinsen Li, L2 ist jeweils ein Gehäuseabschnitt 2a an geordnet, der als Halter für die Blendenmembranen Bi, B2 und die Kollimationslinsen Li, L2 dient.
Der erste Messkanal Mi umfasst einen ersten Spektralfilter Fi sowie ein erstes Strahlungsdetektionselement Di. Analog dazu umfasst der zweite Messkanal M2 einen zweiten Spektralfilter F2 sowie ein zweites Strahlungsdetektionselement D2.
Detektoren haben einen sensitiven Spektralbereich. Dies ist der Wellenlängenbereich, in dem elektromagnetische Strahlung detektiert wird. Ein Detektor kann eine wellenlängenabhängige Empfindlichkeit, auch spektrale Empfindlichkeit genannt, ha ben, so dass unterschiedliche Wellenlängen gleicher Intensi tät unterschiedlich starke Detektorsignale, z.B. Spannungen oder Ströme, generieren.
Die beiden Spektralfilter Fi und F2 weisen unterschiedliche Filtercharakteristiken auf, so dass die Messkanäle Mi und M2 unterschiedliche spektrale Empfindlichkeiten aufweisen. Dem entsprechend kann die Intensität der elektromagnetischen Strahlung 10 mit der optoelektronischen Messvorrichtung 1 frequenzaufgelöst gemessen werden.
Durch die Kollimierung der elektromagnetischen Strahlung 10 kann sichergestellt werden, dass die Messkanäle Mi und M2 von einem Einfallswinkel der elektromagnetischen Strahlung 10 im Wesentlichen unabhängige spektrale Empfindlichkeiten aufwei sen, selbst wenn die Filtercharakteristiken der Spektralfil ter Fi, F2 eine starke Winkelabhängigkeit aufweisen.
Bei den Spektralfiltern Fi, F2 kann es sich insbesondere um Bandpassfilter handeln. Die Filtercharakteristiken von Band passfiltern können eine starke Winkelabhängigkeit aufweisen, insbesondere wenn Mehrschichtinterferenzfilter als Bandpass filter verwendet werden.
Die Strahlungsdetektionselemente Di und D2 sind Bestandteil eines Detektorarrays 4. Vor den Kollimatoren Ki, K2 ist ein Streuelement 3 zum Streuen der elektromagnetischen Strahlung 10 angeordnet. Bei den Strahlungsdetektionselementen Dl, D2 kann es sich um baugleiche Siliziumphotodioden handeln. Die optoelektronische Messvorrichtung 1 weist mehrere Kolli matoren Ki und K2 auf. Sie besitzt pro Messkanal Mi, M2 genau einen Kollimator Ki, K2. Die Kollimatoren Ki und K2 sind nicht „optisch in Reihe geschaltet", d.h. die elektromagnetische Strahlung 10 passiert nicht erst durch einen der Kollimatoren Ki, K2 und dann durch den anderen der Kollimatoren Ki, K2.
Vielmehr sind die Kollimatoren Ki, K2 „optisch parallel ge schaltet". Damit ist nicht gemeint, dass die Kollimatoren Ki, K2 parallel ausgerichtet sein müssen, sondern, dass durch je den der Kollimatoren Ki, K2 ein separater optischer Pfad zu einem oder mehreren der Messkanäle Mi, M2 verläuft. Dement sprechend steht sowohl die durch den ersten Kollimator Ki durchgelassene elektromagnetische Strahlung 10 als auch die durch den zweiten Kollimator K2 durchgelassene elektromagne tische Strahlung 10 zur Messung zur Verfügung.
Im Vergleich zu einer optoelektronischen Messvorrichtung mit einem Kollimator können dadurch Kollimatoren Ki, K2 mit einer geringeren Höhe verwendet werden. Die Höhe der optoelektroni schen Messvorrichtung 1 ergibt sich als Summe der Fokallänge f der Kollimationslinsen Li, L2, der Dicke t der Linsen und der Arbeitsweite a, die gleich der Entfernung zwischen den Kollimationslinsen Li, L2 und den Spektralfiltern Fi, F2 ist und gleich Null sein kann. Dementsprechend ist die Höhe der optoelektronischen Messvorrichtung 1 durch die Fokallänge f der Linsen und die Dicke t der Linsen Li, L2 begrenzt.
Bei Verwendung von nur einem Kollimator müsste man, um die selbe Intensität elektromagnetischer Strahlung mit der opto elektronische Messvorrichtung wie in dem vorliegenden ersten Beispiel zu erfassen, die Aperturblende größer wählen als im vorliegenden Beispiel. Um in einem solchen Fall dieselbe Strahldivergenz nach den Kollimatoren wie in dem vorliegenden Beispiel zu erhalten, müsste man die Fokallänge der Linse er höhen und auch die Linse vergrößern, wodurch diese auch di cker wird. Dementsprechend wird durch die Verwendung mehrerer Kollimatoren Ki, K2 im Vergleich zu der Verwendung von nur einem Kollimator gemäß dem Stand der Technik die Höhe (Fokal- länge f und Dicke t) der optoelektronischen Messvorrichtung 1 verringert. Ebenfalls kann durch die Verwendung mehrerer Kol limatoren Ki, K2 eine Empfindlichkeit der optoelektronischen Messvorrichtung 1 erhöht werden, indem mehr elektromagneti sche Strahlung 10 zu den Messkanälen Mi, M2 gebracht wird.
In Figur 2 ist eine optoelektronische Messvorrichtung 1 gemäß einem zweiten Beispiel dargestellt. Diese ist im Wesentlichen analog zu der gemäß dem ersten Beispiel aufgebaut. Statt zwei Messkanälen Mi, M2 besitzt diese allerdings m Messkanäle Mi,
M2, ..., Mm, wobei m eine natürliche Zahl größer oder gleich zwei ist, vorliegend sind 9 Messkanäle dargestellt.
Überdies besitzt sie anstatt zwei Kollimatoren Ki, K2 k Kol limatoren Ki, K2, ..., Kk, wobei k gleich m ist, d.h. die opto elektronische Vorrichtung hat genauso viele Kollimatoren wie Messkanäle. Vorliegend sind neun Kollimatoren Ki, K2, ..., K dargestellt .
Alle der Messkanäle Mi, M2, ..., Mm weisen unterschiedliche spektrale Empfindlichkeiten auf. Mit anderen Worten, die Messkanäle Mi, M2, ..., Mm weisen jeweils eine spektrale Emp findlichkeit auf, die sich von der spektralen Empfindlichkeit aller weiterer Messkanäle Mi, M2, ..., Mm unterscheidet.
Folglich kann mit der optoelektronischen Messvorrichtung 1 gemäß dem zweiten Beispiel bei Verwendung von mehr als 2 Messkanälen eine frequenzaufgelöste Messung der Intensität der elektromagnetischen Strahlung 10 mit genauerer spektraler Auflösung durchgeführt werden als mit der optoelektronischen Messvorrichtung 1 gemäß dem ersten Beispiel. Bei Verwendung von mehr als 2 Kollimatoren Ki, K2, ..., Kk kann dies ohne Erhö hung der Höhe (insbesondere Fokallänge f und Dicke t) der optoelektronischen Messvorrichtung 1 erfolgen.
Wie erwähnt, kann die optoelektronische Messvorrichtung 1 al ternativ zu den neun dargestellten Messkanälen und Kollimato ren auch eine davon abweichende Anzahl m an Messkanälen M und eine davon abweichende Anzahl k an Kollimatoren K aufweisen. Beispielsweise kann sie mindestens 5 oder mindestens 10 oder mindestens 50 Messkanäle M und Kollimatoren K aufweisen.
Die Kollimatoren Ki, K2 , ... , Kg weisen im Unterschied zu dem ersten Beispiel, bei dem zwei Blendenmembranen Bi, B2 vorhan den sind, zwischen denen ein Gehäuseabschnitt 2a angeordnet ist, der als Halter für die Blendenmembranen Bi, B2 dient, eine gemeinsame Blendenmembran B auf, und der dazwischenlie gende Gehäuseabschnitt 2a entfällt.
Die Kollimationslinsen Li, L2, ..., Lk sind monolithisch ausge bildet, d.h. aus einem Stück bestehend ausgebildet. Bei spielsweise können diese gemeinsam in einem Spritzgussverfah ren hergestellt sein. Ein aus derartigen monolithischen Kol limationslinsen Li, L2, ..., Lk gebildetes Linsenarray kann ein fach positioniert und gehandhabt werden.
Zwischen den Kollimationslinsen Li, L2 ist dementsprechend im Gegensatz zu der optoelektronischen Messvorrichtung 1 gemäß dem ersten Beispiel kein Gehäuseabschnitt 2a angeordnet.
Wie in Figur 3 dargestellt, kann es bei der optoelektroni schen Messvorrichtung 1 gemäß erstem und zweiten Beispiel trotz der Kollimatoren Ki, K2, ..., K dazu kommen, dass Licht schräg auf die Messkanäle Mi, M2, ..., Mm trifft. Demnach kann elektromagnetische Strahlung 10, die besonders schräg aus ei ner der Aperturblenden Ai, A2, ..., Ak austritt, auf die Kolli mationslinse Li, L2, ..., Lk eines anderen Kollimators Ki, K2,
..., Kk treffen. In Figur 3 ist dargestellt, wie elektromagne tische Strahlung 10, die besonders schräg aus der ersten Aperturblende A austritt auf die zweite Kollimationslinse L2 trifft und dementsprechend schräg und unkollimiert auf die Messkanäle Mi, M2, ..., Mm trifft. Dasselbe gilt für die opto elektronischen Messvorrichtung 1 gemäß dem ersten Beispiel, die allerdings in Figur 3 nicht dargestellt ist. Um ein derartiges Übersprechen zwischen den Kollimatoren Ki, K2, ..., Kk zu verhindern, kann zusätzlich mindestens ein
Strahlungsabsorptionselement 5 zwischen den Kollimatoren Ki, K2, ..., K angeordnet sein. Die in Figur 4 dargestellte opto elektronische Messvorrichtung 1 gemäß einem dritten Beispiel ist im Wesentlichen analog zu der optoelektronischen Messvor richtung 1 gemäß dem zweiten Beispiel aufgebaut. Im Unter schied zu der optoelektronischen Messvorrichtung 1 gemäß dem zweiten Beispiel weist sie jedoch derartige Strahlungsabsorp tionselemente 5 zwischen den Kollimatoren Ki, K2, ..., Kk auf. Dabei ist zwischen allen k Kollimatoren Ki, K2, ..., Kk ein der artiges Strahlungsabsorptionselement 5 angeordnet. Somit um fasst die optoelektronische Messvorrichtung k-1 der Strah lungsabsorptionselemente 5. In dem vorliegenden Beispiel sind die Strahlungsabsorptionselemente 5 zwischen der gemeinsamen Blendenmembran B der Aperturblenden Ai, A2, ..., Ak und den Kol limationslinsen Li, L2, ..., Lk angeordnet.
Die in Figur 5 dargestellte optoelektronische Messvorrichtung 1 gemäß einem vierten Beispiel ist im Wesentlichen analog zu der optoelektronischen Messvorrichtung 1 gemäß dem zweiten Beispiel aufgebaut. Im Unterschied zu der optoelektronischen Messvorrichtung 1 gemäß dem zweiten Beispiel ist allerdings die gemeinsame Blendenmembran B der Kollimatoren Ki, K2, ..., Kk eine Schicht auf dem durch die monolithisch miteinander ver bundenen Kollimationslinsen Li, L2, ..., Lk gebildeten Lin- senarray. Dementsprechend ist sie monolithisch mit den Kolli mationslinsen Li, L2, ..., Lk verbunden. Dabei sind die Kollima tionslinsen Li, L2, ..., Lk vorzugsweise derart ausgestaltet, dass sich deren Brennpunkt in der Ebene der Blendenmembran B befindet .
Die in Figur 5 dargestellte optoelektronische Messvorrichtung 1 gemäß dem vierten Beispiel besitzt im Gegensatz zu der in optoelektronischen Messvorrichtung 1 gemäß dem dritten Bei spiel keine Strahlungsabsorptionselemente 5. Alternativ dazu können Strahlungsabsorptionselemente 5 allerdings auch bei der optoelektronischen Messvorrichtung 1 gemäß dem vierten Beispiel vorgesehen sein, beispielsweise zwischen den Kolli mationslinsen Li, L2, ..., Lk der Kollimatoren Ki, K2, ..., K .
Die zuvor diskutierten optoelektronischen Messvorrichtungen 1 gemäß den Beispielen eins bis vier umfassen pro Messkanal Mi, M2, ..., Mm genau einen zugeordneten Kollimator Ki, K2, ..., Kk. Dabei ist der Messkanal Mi, M2, ..., Mm angeordnet, überwiegend die mittels des jeweils zugeordneten Kollimators Ki, K2, ..., Kk kollimierte elektromagnetische Strahlung 10 zu erfassen, d.h. mindestens 50 % der von dem jeweiligen Messkanal Mi, M2, ..., Mm erfassten elektromagnetischen Strahlung 10 stammt von dem zu geordneten Kollimator Ki, K2, ..., Kk. Dementsprechend umfasst die optoelektronische Messvorrichtung 1 gemäß den Ausfüh rungsbeispielen eins bis vier genauso viele Messkanäle Mi,
M2, ..., Mm wie Kollimatoren Kx, K2, ..., Kk.
Die in Figur 6 dargestellte optoelektronische Messvorrichtung 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel ist im Wesentlichen analog zu der optoelektronischen Messvorrichtung 1 gemäß dem zweiten Beispiel aufgebaut. Im Unterscheid zu der optoelekt ronischen Messvorrichtung 1 gemäß dem zweiten Beispiel um fasst die optoelektronische Messvorrichtung 1 gemäß dem ers ten Ausführungsbeispiel k der Kollimatoren Ki, K2, ..., Kk und m der Messkanäle Mi, M2, ..., Mm, die angeordnet sind, eine Inten sität der mittels der Kollimatoren Ki, K2, ..., Kk kollimierten elektromagnetischen Strahlung 10 zu messen, wobei k und m na türliche Zahlen sind und k > m ist und m > 2 ist. Vorliegend sind 9 Kollimatoren und 8 Messkanäle dargestellt.
Die in Figur 7 dargestellte optoelektronische Messvorrichtung 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel ist im Wesentlichen analog zu der optoelektronischen Messvorrichtung 1 gemäß dem zweiten Beispiel aufgebaut. Im Unterschied zu der optoelekt ronischen Messvorrichtung 1 gemäß dem zweiten Beispiel sind bei der optoelektronischen Messvorrichtung 1 gemäß dem zwei ten Ausführungsbeispiel jedem Messkanal Mi, M2, ..., Mm genau 2 Kollimatoren Ki, K2, ..., Kk derart zugeordnet, dass die Messka näle Mi, M2, ..., Mm angeordnet sind, überwiegend die mittels der zugeordneten Kollimatoren Ki, K2, ..., Kk kollimierte elekt romagnetische Strahlung 10 zu erfassen, d.h. mindestens 50% der von dem jeweiligen Messkanal Mi, M2, ..., Mm erfassten elektromagnetischen Strahlung 10 stammt von den zugeordneten Kollimatoren Ki, K2, ..., K .
Alternativ dazu können den mindestens zwei Messkanälen Mi,
M2, ..., Mm jeweils genau n Kollimatoren Ki, K2, ..., Kk zugeord net sein, wobei n eine natürliche Zahl größer als zwei ist.
Durch die Verwendung mehrerer Kollimatoren Ki, K2, ..., Kk pro Messkanal Mi, M2, ..., Mm gemäß den ersten und zweiten Ausfüh rungsbeispielen, kann die Höhe der Kollimatoren Ki, K2, ..., Kk (Fokallänge f und Linsendicke t) weiter reduziert werden. Überdies kann dadurch die Empfindlichkeit der optoelektroni schen Messvorrichtung 1 erhöht werden, da mehr elektromagne tische Strahlung 10 zu den Messkanälen Mi, M2, ..., Mm geleitet werden kann. Durch die Zuordnung von einer festen Anzahl von Kollimatoren Ki, K2, ..., Kk zu jedem Messkanal Mi, M2, ..., Mm ge mäß dem zweiten Ausführungsbeispiel können die Kollimatoren Ki, K2, ..., Kk relativ zu den Messkanälen Mi, M2, ..., Mm für alle Messkanäle Mi, M2, ..., Mm gleichartig ausgerichtet werden, um auf einfache Art und Weise sicherzustellen, dass an allen Messkanälen Mi, M2, ..., Mm dieselbe Intensität elektromagneti scher Strahlung 10 vorhanden ist.
Die in Figur 8 dargestellte optoelektronische Messvorrichtung 1 gemäß einem fünften Beispiel ist im Wesentlichen analog zu der optoelektronischen Messvorrichtung 1 gemäß dem zweiten Beispiel aufgebaut. Im Unterschied zu der optoelektronischen Messvorrichtung 1 gemäß dem zweiten Beispiel umfasst die optoelektronische Messvorrichtung 1 gemäß dem fünften Bei spiel k der Kollimatoren Ki, K2, ..., Kk und m der Messkanäle Mi, M2, ..., Mm, die angeordnet sind, eine Intensität der mit tels der Kollimatoren Ki, K2, ..., Kk kollimierten elektromagne tische Strahlung 10 zu messen, wobei k < m und k > 2 ist. Vorliegend sind 9 Kollimatoren und 10 Messkanäle dargestellt. Die in Figur 9 dargestellte optoelektronische Messvorrichtung 1 gemäß einem sechsten Beispiel ist im Wesentlichen analog zu der optoelektronischen Messvorrichtung 1 gemäß dem zweiten Beispiel aufgebaut. Im Unterscheid zu der optoelektronischen Messvorrichtung 1 gemäß dem zweiten Beispiel sind bei der optoelektronischen Messvorrichtung 1 gemäß dem sechsten Bei spiel jedem Kollimator Ki, K2, ..., Kk genau zwei Messkanäle Mi, M2 , ..., Mm derart zugeordnet, dass die Messkanäle Mi, M2, ..., Mm angeordnet sind, überwiegend die mittels der beiden zugeord neten Kollimatoren Ki, K2, ..., Kk kollimierte elektromagneti sche Strahlung 10 zu erfassen, d.h. mindestens 50% der von dem jeweiligen Messkanal Mi, M2, ..., Mm erfassten elektromagne tischen Strahlung 10 stammt von den zugeordneten Kollimatoren Ki, K2, ..., Kk.
Alternativ dazu können den mindestens zwei Kollimatoren Ki,
K2, ..., Kk jeweils genau n Messkanäle Mi, M2, ..., Mm zugeordnet sein, wobei n eine natürliche Zahl größer als zwei ist.
Durch die Verwendung mehrerer Messkanäle Mi, M2, ..., Mm pro Kollimator Ki, K2, ..., Kk gemäß den fünften und sechsten Bei spielen, können im Vergleich zu der optoelektronischen Mess vorrichtung 1 gemäß dem zweiten Beispiel Kollimatoren Ki, K2, ..., K eingespart werden und dadurch Herstellungskosten ge senkt werden. Durch die Zuordnung von einer festen Anzahl von Messkanälen Mi, M2, ..., Mm zu jedem Kollimator Ki, K2, ..., Kk ge mäß dem sechsten Beispiel können die Kollimatoren Ki, K2, ...,
K relativ zu den Messkanälen Mi, M2, ..., Mm derart ausgerich tet werden, dass an allen Messkanälen Mi, M2, ..., Mm dieselbe Intensität elektromagnetischer Strahlung 10 vorhanden ist.
Die zuvor beschriebenen optoelektronischen Messvorrichtungen 1 gemäß den ersten und zweiten Ausführungsbeispielen und fünften und sechsten Beispielen können insbesondere auch der art abgewandelt werden, dass, wie im Zusammenhang mit dem dritten Beispiel beschrieben, Absorptionselemente 5 zwischen den Kollimatoren Ki, K2, ..., Kk angeordnet werden. Überdies kann die Blendenmembran B der Kollimatoren Ki, K2, ..., Kk, wie im Zusammenhang mit dem vierten Beispiel beschrieben, eine Schicht auf den Kollimationslinsen Li, L2, ..., Lk umfassen oder daraus bestehen.
Die zuvor beschriebenen optoelektronischen Messvorrichtungen 1 gemäß den ersten und zweiten Ausführungsbeispielen und fünften und sechsten Beispielen können analog zu den zweiten bis vierten Beispielen mindestens 5 oder mindestens 10 oder mindestens 50 Messkanäle M aufweisen. Ebenso können sie min destens 5 oder mindestens 10 oder mindestens 50 Kollimatoren K aufweisen.
Die zuvor beschriebenen optoelektronischen Messvorrichtungen 1 gemäß den zweiten bis sechsten Beispielen und den ersten und zweiten Ausführungsbeispielen können insbesondere auch derart abgewandelt werden, dass, wie im Zusammenhang mit dem ersten Beispiel beschrieben, die Kollimationslinsen Li, L2,
..., Lk nicht monolithisch miteinander verbunden sind. Überdies können sie auch derart abgewandelt werden, dass die Kollima toren Ki, K2, ..., K keine gemeinsame Blendenmembran B aufwei sen, sondern jeder Kollimator Ki, K2, ..., Kk eine eigene Blen denmembran B aufweist.
Bei allen Ausführungsbeispielen und Beispielen können die im jeweiligen Ausführungsbeispiel oder Beispiel verwendeten Kol limationslinsen Li, L2, ..., Lk unterschiedliche optische Eigen schaften haben. Vorzugsweise haben sie identische optische Eigenschaften. Ebenfalls können die Kollimatoren Ki, K2, ..., Kk eines jeweiligen Ausführungsbeispiels oder Beispiels identi sche optische Eigenschaften haben. Die Kollimationslinsen Li, L2, ..., Lk können bei allen Ausführungsbeispielen und Beispie len Glas und/oder Kunststoff umfassen oder aus Glas bestehen oder aus Kunststoff bestehen. Bei allen Ausführungsbeispielen und Beispielen sind die Kollimationslinsen Li, L2, ..., Lk für die zu messende elektromagnetische Strahlung 10 transparent. In Figur 10 ist ein Verfahren zur frequenzaufgelösten Messung einer Intensität einer elektromagnetischen Strahlung 10 dar gestellt.
Es umfasst:
SO: „Start",
Sl: „Kollimieren der elektromagnetischen Strahlung (10) mit tels mindestens zwei Kollimatoren (Ki, K2, ..., Kk)",
S2 : „Messen der Intensität der elektromagnetischen Strahlung (10) mittels mindestens zwei Messkanälen",
SE: „Ende".
Der Schritt S2 wir nach dem Schritt Sl ausgeführt. Bei dem Schritt S2 weist ein erster der Messkanäle (Mi) eine erste spektrale Empfindlichkeit auf und ein weiterer der Messkanäle (M2, ..., Mm) eine weitere spektrale Empfindlichkeit auf, die sich von der ersten spektralen Empfindlichkeit unterscheidet.
Die Schritte Sl und S2 werden derart ausgeführt, dass durch jeden der Kollimatoren (Ki, K2, ..., Kk) ein separater optischer Pfad zu einem oder mehreren der Messkanäle (Mi, M2, ..., Mm) verläuft und jeder der Messkanäle (Mi, M2, ..., Mm) die Intensi tät der mittels einem oder mehreren der Kollimatoren (Ki, K2, ..., K ) kollimierten elektromagnetische Strahlung (10) misst.
Bei dem Verfahren werden mehr Kollimatoren (Ki, K2, ..., Kk) zum Kollimieren der elektromagnetischen Strahlung (10) verwendet werden als Messkanäle (Mi, M2, ..., Mm) zum Messen der Intensi tät verwendet werden.
Bei dem Verfahren kann eine optoelektronische Messvorrichtung (1) gemäß einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen verwendet werden. Bezugs zeichenliste
1 optoelektronische Messvorrichtung
2 Gehäuse
2a Gehäuseabschnitt
3 Streuelement
4 Detektorarray
5 Strahlungsabsorptionselemente
10 elektromagnetische Strahlung
Ki, K2, Kk Kollimator 1, Kollimator 2, ..., Kollimator k
Ai, A2, ..., Ak Aperturblende 1, Aperturblende 2, ..., Aper turblende k
Bi, B2 Blendenmembran 1, Blendenmembran 2
B gemeinsame Blendenmembran
Li, L2, ..., Lk Kollimationslinse 1, Kollimationslinse 2, ...,
Kollimationslinse k
Mi, M2, ..., Mm Messkanal 1, Messkanal 2, ..., Messkanal m Di, D2, ..., Dm Strahlungsdetektionselement 1, Strahlungsde tektionselement 2, ..., Strahlungsdetektions element m
Fi, F2, ... , Fm Spektralfilter 1, Spektralfilter 2, ..., Spekt ralfilter m f Fokallänge
t Dicke
a Arbeitsweite

Claims

Patentansprüche
1. Optoelektronische Messvorrichtung (1) zur frequenzaufge lösten Messung einer Intensität einer elektromagnetischen Strahlung (10), umfassend
mehrere Messkanäle (Mi, M2, ..., Mm) , wobei ein erster der Messkanäle (Mi) eine erste spektrale Empfindlichkeit aufweist und ein weiterer der Messkanäle (M2, ..., Mm) eine weitere spektrale Empfindlichkeit aufweist, die sich von der ersten spektralen Empfindlichkeit unterscheidetmehrere Kollimatoren (Ki, K2, ..., Kk) zum Kollimieren der elektromagnetischen Strah lung (10), wobei
durch jeden der Kollimatoren (Ki, K2, ..., K ) ein separa ter optischer Pfad zu einem oder mehreren der Messkanäle (Mi, M2, ..., Mm) verläuft und jeder der Messkanäle (Mi, M2, ..., Mm) angeordnet ist, eine Intensität der mittels einem oder mehre ren der Kollimatoren (Ki, K2, ..., Kk) kollimierten elektromag netische Strahlung (10) zu messen, dadurch gekennzeichnet, dass die optoelektronische Messvorrichtung (1) mehr Kollima toren (Ki, K2 , ..., Kk) als Messkanäle (Mi, M2, ..., Mm) umfasst.
2. Optoelektronische Messvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollimatoren (Ki, K2, ..., Kk) jeweils genau eine Kollimationslinse (Li, L2, ..., Lk) und genau eine Aperturblende (Ai, A2, ..., Ak) aufweisen.
3. Optoelektronische Messvorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Blendenmembran (B, Bi, B2) der Aperturblende (Ai, A2, ..., Ak) mit der Kollimationslinse (Li, L2, ..., Lk) monolithisch verbunden ist, wobei die Blenden membran (B) vorzugsweise eine Schicht auf der Kollimations- linse (Li, L2, ..., Lk) umfasst.
4. Optoelektronische Messvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollimatoren (Ki, K2, ..., Kk) jeweils eine Kollimationslinse (Li, L2 , ..., Lk) und eine Aperturblende (Ai, A2, ..., Ak) umfas- sen, wobei die Aperturblenden (Ai, A2, ..., Ak) eine gemeinsame Blendenmembran (B) aufweisen.
5. Optoelektronische Messvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollimatoren (Ki, K2, ..., Kk) jeweils eine Kollimationslinse (Li, L2 , ..., Lk) und eine Aperturblende (Ai, A2, ..., Ak) umfas sen, wobei die Kollimationslinsen (Li, L2, ..., Lk) monolithisch verbunden sind.
6. Optoelektronische Messvorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aperturblenden (Ai, A2, ...Ak) eine gemeinsame Blendenmembran (B) aufweisen, die eine
Schicht auf den monolithisch verbundenen Kollimationslinsen (Li, L2 , ..., Lk) umfasst.
7. Optoelektronische Messvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optoelektronische Messvorrichtung (1) weiterhin mindestens ein Strahlungsabsorptionselement (5) umfasst, das zwischen zweien der Kollimatoren (Ki, K2, ..., Kk) angeordnet ist.
8. Optoelektronische Messvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messkanäle (Mi, M2, ..., Mm) jeweils genau ein zusammenhängend ausgebildetes Strahlungsdetektionselement (Di, D , ..., Dm) so wie einen Spektralfilter (Fi, F2, ..., Fm) aufweisen.
9. Optoelektronische Messvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei jedem der Strahlungsdetektionselemente um eine zu sammenhängend ausgebildete Photodiode handelt.
10. Optoelektronische Messvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehre ren der Messkanäle (Mi, M2, ..., Mm) jeweils genau n Kollimato ren, wobei n eine natürliche Zahl größer oder gleich zwei ist, derart zugeordnet sind, dass diese Messkanäle (Mi, M2,
..., Mm) angeordnet sind, die mittels der jeweils zugeordneten Kollimatoren (Ki, K2, ..., Kk) kollimierte elektromagnetische Strahlung (10) zu erfassen.
11. Optoelektronische Messvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optoelektronische Messvorrichtung (1) mindestens 5 oder min destens 10 oder mindestens 50 Messkanäle (Mi, M2, ..., Mm) auf weist oder mindestens 5 oder mindestens 10 oder mindestens 50 Kollimatoren (K , K2, ..., Kk) aufweist.
12. Optoelektronische Messvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optoelektronische Messvorrichtung (1) ein Strahlungsvertei lungsmittel (3) umfasst, das eingerichtet und angeordnet ist, die elektromagnetische Strahlung (10) auf die Kollimatoren (Ki, K2, ..., Kk) zu verteilen.
13. Verfahren zur frequenzaufgelösten Messung einer Intensi tät einer elektromagnetischen Strahlung (10) umfassend den Schritt :
Messen (S2) der Intensität der elektromagnetischen
Strahlung (10) mittels mehrerenMesskanälen (Mi, M2, ..., Mm) , wobei ein erster der Messkanäle (Mi) eine erste spektrale Empfindlichkeit aufweist und ein weiterer der Messkanäle (M2, ..., Mm) eine weitere spektrale Empfindlichkeit aufweist, die sich von der ersten spektralen Empfindlichkeit unterscheidet,
Kollimierens (Sl) der elektromagnetischen Strahlung (10) mittels mehreren Kollimatoren (Ki, K2, ..., Kk) vor dem Schritt des Messens (S2) der Intensität, wobei
durch jeden der Kollimatoren (Ki, K2, ..., Kk) ein separa ter optischer Pfad zu einem oder mehreren der Messkanäle (Mi, M2, ..., Mm) verläuft und jeder der Messkanäle (Mi, M2, ..., Mm) die Intensität der mittels einem oder mehreren der Kollimato ren (Ki, K2, ..., Kk) kollimierten elektromagnetischen Strahlung (10) misst, dadurch gekennzeichnet, dass mehr Kollimatoren zum Kollimie ren der elektromagnetischen Strahlung verwendet werden als Messkanäle zum Messen der Intensität verwendet werden.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine optoelektronische Messvorrichtung (1) nach einem der An sprüche 1 bis 12 zu frequenzaufgelösten Messung der Intensi tät der elektromagnetischen Strahlung (10) verwendet wird.
PCT/EP2020/070157 2019-07-30 2020-07-16 Optoelektronische messvorrichtung zur frequenzaufgelösten messung einer intensität einer elektromagnetischen strahlung WO2021018617A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17/630,170 US20220283027A1 (en) 2019-07-30 2020-07-16 Optoelectronic measuring device for measuring the intensity of electromagnetic radiation in a frequency-resolved manner
DE112020003621.9T DE112020003621A5 (de) 2019-07-30 2020-07-16 Optoelektronische Messvorrichtung zur frequenzaufgelösten Messung einer Intensität einer elektromagnetischen Strahlung
CN202080055606.9A CN114207393A (zh) 2019-07-30 2020-07-16 用于电磁辐射强度的频率分辨测量的光电测量装置

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019211277.3A DE102019211277A1 (de) 2019-07-30 2019-07-30 Optoelektronische Messvorrichtung zur frequenzaufgelösten Messung einer Intensität einer elektromagnetischen Strahlung
DE102019211277.3 2019-07-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021018617A1 true WO2021018617A1 (de) 2021-02-04

Family

ID=71846352

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2020/070157 WO2021018617A1 (de) 2019-07-30 2020-07-16 Optoelektronische messvorrichtung zur frequenzaufgelösten messung einer intensität einer elektromagnetischen strahlung

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20220283027A1 (de)
CN (1) CN114207393A (de)
DE (2) DE102019211277A1 (de)
WO (1) WO2021018617A1 (de)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007008826A2 (en) * 2005-07-11 2007-01-18 Infotonics Technology Center, Inc. High speed, optically-multiplexed, hyperspectral imagers and methods thereof
US20080258187A1 (en) * 2007-04-18 2008-10-23 Ladd John W Methods, systems and apparatuses for the design and use of imager sensors
US20130208172A1 (en) * 2012-02-10 2013-08-15 Canon Kabushiki Kaisha Imaging apparatus and imaging system
WO2013173541A1 (en) * 2012-05-18 2013-11-21 Rebellion Photonics, Inc. Divided-aperture infra-red spectral imaging system for chemical detection
WO2015015493A2 (en) * 2013-08-02 2015-02-05 Verifood, Ltd. Spectrometry system and method, spectroscopic devices and systems
US20150077617A1 (en) * 2012-06-21 2015-03-19 Olympus Corporation Image capturing module and image capturing apparatus
US20180136041A1 (en) * 2015-05-19 2018-05-17 Newport Corporation Optical analysis system with optical conduit light delivery
WO2019101750A2 (en) * 2017-11-21 2019-05-31 CSEM Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique SA - Recherche et Développement Spectrometer

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10488264B2 (en) * 2014-09-11 2019-11-26 Ams Sensors Singapore Pte. Ltd. Determining spectral emission characteristics of incident radiation
KR102657365B1 (ko) * 2017-05-15 2024-04-17 아우스터, 인크. 휘도 향상된 광학 이미징 송신기
WO2019055771A1 (en) * 2017-09-14 2019-03-21 Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona COMPACT SPECTROMETER DEVICES, METHODS AND APPLICATIONS

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007008826A2 (en) * 2005-07-11 2007-01-18 Infotonics Technology Center, Inc. High speed, optically-multiplexed, hyperspectral imagers and methods thereof
US20080258187A1 (en) * 2007-04-18 2008-10-23 Ladd John W Methods, systems and apparatuses for the design and use of imager sensors
US20130208172A1 (en) * 2012-02-10 2013-08-15 Canon Kabushiki Kaisha Imaging apparatus and imaging system
WO2013173541A1 (en) * 2012-05-18 2013-11-21 Rebellion Photonics, Inc. Divided-aperture infra-red spectral imaging system for chemical detection
US20150077617A1 (en) * 2012-06-21 2015-03-19 Olympus Corporation Image capturing module and image capturing apparatus
WO2015015493A2 (en) * 2013-08-02 2015-02-05 Verifood, Ltd. Spectrometry system and method, spectroscopic devices and systems
US20180136041A1 (en) * 2015-05-19 2018-05-17 Newport Corporation Optical analysis system with optical conduit light delivery
WO2019101750A2 (en) * 2017-11-21 2019-05-31 CSEM Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique SA - Recherche et Développement Spectrometer

Also Published As

Publication number Publication date
CN114207393A (zh) 2022-03-18
DE102019211277A1 (de) 2021-02-04
US20220283027A1 (en) 2022-09-08
DE112020003621A5 (de) 2022-04-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102005043627B4 (de) Optischer Sensor und Verfahren zur optischen Abstands- und/oder Farbmessung
DE102008029459B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur berührungslosen Abstandsmessung
EP3204738B1 (de) Optisches filterelement für einrichtungen zur umwandlung von spektralen informationen in ortsinformationen
DE202019005920U1 (de) Optische Messeinrichtung
EP3074719B1 (de) Vorrichtung zur berührungslosen optischen abstandsmessung
WO2006018283A2 (de) Vorrichtung zur untersuchung von dokumenten
DE3206720C2 (de)
DE3304780C2 (de)
DE60211986T2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Lichtdurchlässigkeit von Linsen
EP0704670B1 (de) Vorrichtung zur berührungslosen Messung der Dicke von Messobjekten aus transparentem Material
EP2773928B1 (de) Sensor zur prüfung von wertdokumenten
DE2758141C2 (de) Spektrophotometer
EP2235503A1 (de) Anordnung zum bestimmen des reflexionsgrades einer probe
WO2021018617A1 (de) Optoelektronische messvorrichtung zur frequenzaufgelösten messung einer intensität einer elektromagnetischen strahlung
DE102016208841A1 (de) Farbsensor mit winkelselektiven Strukturen
DE102016107158B4 (de) Gassensor und Verfahren zur Herstellung einer gassensitiven Schicht für einen optischen Gassensor
DE102014214721A1 (de) Anordnung zur orts- und wellenlängenaufgelösten Erfassung von Lichtstrahlung, die von mindestens einer OLED oder LED emittiert wird
DE4223212C2 (de) Gitter-Polychromator
DE102022122543B4 (de) Filterbasiertes Spektrometer
DE4201024A1 (de) Tragbares spektralphotometer zur in situ untersuchung des absorptionsspektrums eines stoffes
DE102014108138B4 (de) Spektralsensor zur spektralen Analyse einfallenden Lichts
DE2922163A1 (de) Optische vorrichtung zur bestimmung der guete einer oberflaeche
DE102011078755B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Reduzierung von Streustrahlung bei Spektrometern mittels Abdeckung
DE202009018974U1 (de) Sensor zur winkelaufgelösten Erfassung von Flammen oder Bränden
DE102017204363A1 (de) Optisches System, Miniaturspektrometer, Verfahren zur Analyse eines Objekts

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20747347

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

REG Reference to national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R225

Ref document number: 112020003621

Country of ref document: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20747347

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1