DE102017101945A1

DE102017101945A1 - Messanordnung mit einem optischen Sender und einem optischen Empfänger

Info

Publication number: DE102017101945A1
Application number: DE102017101945.6A
Authority: DE
Inventors: Dirk Becker; Martin Haushalter; Claus Jäger
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2017-02-01
Filing date: 2017-02-01
Publication date: 2018-08-02
Also published as: US10809358B2; WO2018141711A1; US20200116829A1

Abstract

Messanordnung mit einem optischen Sender und einem op-tischen Empfänger, wobei der Sender ausgebildet ist, um elektromagnetische Messstrahlung in einen Senderaum auszusenden, wobei der Empfänger ausgebildet ist, um von einem Objekt reflektierte Messstrahlung von einem Empfangsraum zu empfangen, wobei Mittel vorgesehen sind, um einen Empfang von Störstrahlung, die nicht vom Objekt reflektierte Messstrahlung darstellt, durch den Empfänger zu reduzieren.

Description

Die Erfindung betrifft eine Messanordnung mit einem optischen Sender und einem optischen Empfänger.
Im Stand der Technik ist es bekannt, einen optischen Sender und einen optischen Empfänger nebeneinander auf einem Träger vorzusehen. Zur Reduzierung von Störstrahlung, die nicht vom Objekt reflektierte Messstrahlung darstellt, ist zwischen dem Objekt und der Sende- und Empfängeranordnung ein Gehäusedeckel vorgesehen, der zwei Öffnungen aufweist. Eine Öffnung ist über dem Sender und eine zweite Öffnung über dem Empfänger angeordnet. Insbesondere durch die Öffnung über dem Empfänger kann der Empfang von Störstrahlung reduziert werden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verbesserte Messanordnung mit einem optischen Sender und einem optischen Empfänger bereitzustellen.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch den unabhängigen Patentanspruch gelöst. Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Ein Vorteil der vorgeschlagenen Messanordnung besteht darin, dass eine weitere Reduzierung von Störstrahlung erreicht wird. Dazu sind Mittel vorgesehen, die den Empfang von Störstrahlung, die nicht vom Objekt reflektierte Messstrahlung darstellt, reduzieren.
In einer ersten Ausführungsform ist dazu eine Abdeckung vorgesehen, wobei die Abdeckung wenigstens teilweise im Senderaum und im Empfangsraum zwischen dem Sender und Empfänger und dem zu vermessenden Objekt angeordnet ist. Die Abdeckung weist einen Durchlassbereich auf, wobei der Durchlassbereich transparent für die Messstrahlung und transparent für die vom Objekt reflektierte Messstrahlung ist. Der Durchlassbereich umfasst den Senderaum und den Empfangsraum. Zudem ist der Durchlassbereich in Form einer zusammenhängenden Fläche ausgebildet. Der Sender und der Empfänger sind sehr nah aneinander angeordnet, so dass ein einziger Durchlassbereich verwendet werden kann. Somit wird ein vereinfachter Aufbau erreicht, der zudem eine Reduzierung des Empfanges von Störstrahlung ermöglicht.
In einer zweiten Ausführungsform ist der Sender im Empfangsraum angeordnet, wobei der Sender einen Teil des Empfangsraums gegen einen Empfang von reflektierter Messstrahlung abdeckt. Zur Reduzierung von Störstrahlung weist die Empfangsfläche des Empfängers einen inaktiven Flächenbereich auf. Im inaktiven Flächenbereich wird die empfangene reflektierte Messstrahlung nicht ausgewertet. Der inaktive Flächenbereich weist wenigstens eine Ringform auf, die um die Teilfläche angeordnet ist, die vom Sender auf der Empfangsfläche abgeschattet wird. Die Ringform kann auch in Form einer durchgehenden Fläche ausgebildet sein, die im Außenbereich eine Ringform umfasst. Die Fläche kann die vom Sender abgeschattete Empfangsfläche umfassen.
Durch die Anordnung des Senders über dem Empfänger im Empfangsraum wird Bauraum eingespart. Somit kann die Anordnung mit einem geringen Flächenbedarf bereitgestellt werden. Weiterhin wird eine Erhöhung von Störstrahlung durch die Anordnung des Senders im Empfangsraum dadurch ausgeglichen oder wenigstens reduziert, indem der inaktive Flächenbereich vorgesehen ist. Der inaktive Flächenbereich ist in der Weise ausgebildet, dass wenigstens ein Teil der Störstrahlung, die durch die Anordnung des Senders im Empfangsraum verursacht wird, nicht vom Empfänger erfasst und ausgewertet wird. Der inaktive Flächenbereich kann dadurch realisiert sein, dass im inaktiven Flächenbereich keine Empfangsfläche vorgesehen ist oder dass die vorgesehene Empfangsfläche abgedeckt ist und gegen einen Empfang von reflektierter Messstrahlung geschützt ist. Weiterhin kann der inaktive Flächenbereich dadurch realisiert sein, dass eine vorgesehene Empfangsfläche nicht aktiv ist und nicht für den Empfang von reflektierter Messstrahlung verwendet wird.
In einer dritten Ausführungsform ist eine Empfangsfläche des Empfängers, die für den Empfang einer reflektierten Messstrahlung vorgesehen ist, in wenigstens zwei Teilflächen unterteilt. Dabei kann wenigstens eine Teilfläche aktivierbar und/oder deaktivierbar ausgebildet sein. In einem aktivierten Zustand ist die Teilfläche ausgebildet, um die reflektierte Messstrahlung zu erfassen. Im deaktivierten Zustand ist die Teilfläche ausgebildet, um die reflektierte Messstrahlung nicht zu erfassen. Auf diese Weise ist der Empfänger mit den zwei Teilflächen individuell einsetzbar.
Abhängig von der gewählten Ausführung kann es vorteilhaft sein, beide Teilflächen in einem aktiven Zustand zu betreiben und die reflektierte Messstrahlung zu erfassen. In einer weiteren Ausführungsform kann es von Vorteil sein, die erste oder die zweite Teilfläche im deaktivierten Zustand zu betreiben und über die erste beziehungsweise die zweite Teilfläche keine reflektierte Messstrahlung zu erfassen. Dies kann insbesondere dann von Vorteil sein, wenn über eine der zwei Teilflächen Störstrahlung oder ein hoher Anteil von Störstrahlung erfasst wird. Somit kann der Empfänger auf eine vorgegebene Messsituation individuell eingestellt werden. Beispielsweise kann die Messsituation durch die Art des Objektes oder des Abstandes des Objektes in Bezug auf die Messanordnung beeinflusst werden.
Weiterhin kann es vorteilhaft sein, sowohl die erste als auch die zweite Teilfläche im deaktiven Zustand zu betreiben. Dies kann dann von Vorteil sein, wenn auf beiden Teilflächen ein zu hoher Anteil von Störstrahlung empfangen wird und deshalb die interessierende reflektierte Messstrahlung nicht mehr in einem ausreichenden Umfang erfasst werden kann.
In einer Weiterbildung der ersten Ausführungsform liegt eine Empfangsfläche des Empfängers vollständig im Empfangsraum, der über den Durchgangsbereich an den Empfänger angrenzt. Dadurch wird ein kompakter Aufbau der Empfangsfläche ermöglicht. Zudem wird die vorhandene Empfangsfläche effizient eingesetzt, da die gesamte Empfangsfläche im Empfangsraum liegt, der durch den Durchgangsbereich festgelegt ist.
In einer weiteren ersten Ausführung ist die Empfangsfläche wenigstens teilkreisförmig ausgebildet. Durch die Teilkreisform kann eine präzise Begrenzung der Empfangsfläche auf einen im Querschnitt teilkreisförmigen Empfangsraum realisiert werden. Die Durchgangsöffnung ist dabei in der Weise ausgebildet, dass der Empfangsraum auf der Empfangsfläche des Empfängers wenigstens eine Teilkreisform aufweist. Dazu ist der Durchlassbereich wenigstens teilkreisförmig ausgebildet. In einer einfachen Ausführungsform kann der Durchlassbereich kreisförmig ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Empfangsfläche halbkreisförmig ausgebildet sein. Dadurch wird ein kompakter Aufbau mit begrenztem Flächenbedarf realisiert.
In einer weiteren ersten Ausführung weisen der Sender und/oder der Empfänger ein optisches Element, insbesondere eine Linse für eine verbesserte Strahlungsführung auf. Mithilfe von wenigstens einem optischen Element mit einer verbesserten Strahlungsführung kann eine bessere Führung der ausgesendeten Messstrahlung und/oder der reflektierten und empfangenen Messstrahlung erreicht werden. Dadurch können sowohl der Sender als auch die Empfangsfläche des Empfängers in einer kleineren Fläche bei gleicher Messleistung realisiert werden. Zudem kann der Aufbau der Messanordnung mit einem geringeren Flächenbedarf und einer kleineren Bauform realisiert werden.
Das optische Element kann als Einzellinse für den Sender und/oder den Empfänger realisiert sein. Zudem kann ein optisches Element gemeinsam für den Sender und den Empfänger vorgesehen sein. Dabei erstreckt sich das optische Element sowohl über den Senderaum des Senders als auch über den Empfangsraum des Empfängers. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann das optische Element, insbesondere die Linse oder die Linsen als aus einem Moldmaterial hergestelltes gemoldetes optisches Element ausgebildet sein. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann als optisches Element auch ein Klarverguss verwendet werden, der geringe optische Führungsfunktionen aufweist, jedoch einen Schutz des Senders und/oder des Empfängers realisiert.
In einer weiteren ersten Ausführung weist die Empfangsfläche des Empfängers eine U-Form mit zwei Schenkeln und mit einem Verbindungsbereich auf. Bei dieser Anordnung ist es für einen geringen Platzbedarf von Vorteil, wenn der Sender wenigstens teilweise oder vollständig in dem Bereich zwischen den zwei Schenkeln angeordnet ist. Zudem kann bei dieser Ausführungsform es von Vorteil sein, eine Außenkontur der Empfangsfläche, die an eine Randfläche des Empfangsraumes angrenzt, kreisförmig oder in der Form der Begrenzungsfläche des Empfangsraumes auszubilden. Damit wird die zur Verfügung stehende Fläche effizient für den Sender und die Empfangsfläche ausgenutzt.
Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann die Empfangsfläche auch aus mehreren getrennten Teilempfangsflächen gebildet sein. Auch die Teilempfangsflächen können eine U-Form bilden und den Sender wenigstens teilweise zwischen den zwei Schenkeln der U-Form aufnehmen. Die Teilempfangsflächen können quadratisch bzw. rechteckförmig ausgebildet sein und teilweise seitlich über den Empfangsraum hinausragen. Dadurch wird zwar ein Teil der Empfangsfläche ohne Empfangsfunktion bereitgestellt, jedoch ist der Aufbau der Empfangsfläche einfach und kostengünstig möglich.
In einer weiteren zweiten Ausführung ist in dem inaktiven Flächenbereich der Empfangsfläche keine Empfangsfläche vorgesehen. Dadurch wird die tatsächliche Empfangsfläche auf den Flächenbereich begrenzt, der tatsächlich für den Empfang einer Messstrahlung vorgesehen ist.
In einer weiteren zweiten Ausführung ist in dem inaktiven Flächenbereich die Empfangsfläche zwar vorgesehen, aber abgedeckt und gegenüber dem Empfang von Strahlung geschützt. Somit wird der inaktive Flächenbereich der Empfangsfläche gegenüber einem Empfang von Störstrahlung aber auch gegenüber einem Empfang von Messstrahlung geschützt. Der abgedeckte Bereich der Empfangsfläche ist insbesondere so groß beziehungsweise in der Weise ausgeführt, dass geringe oder keine Störstrahlung empfangen wird.
In einer weiteren zweiten Ausführung ist die Empfangsfläche in dem inaktiven Flächenbereich zwar vorgesehen, aber deaktiviert. Dies kann beispielsweise durch eine segmentierte Empfangsfläche realisiert sein, wobei ein Segment der Empfangsfläche den inaktiven Flächenbereich bildet und dieses Segment deaktiviert ist und nicht für dem Empfang von Messstrahlung verwendet wird.
In einer weiteren zweiten Ausführung ist im Senderaum des Senders eine Linse vorgesehen, um die Strahlung auf einen gewünschten Zielbereich zu fokussieren. Dadurch wird eine verbesserte Messauswertung erreicht.
In einer weiteren zweiten Ausführung ist die Linse aus einem Moldmaterial geformt, wobei die Linse den Sender und wenigstens den Empfänger bedeckt. Bei dieser Ausführungsform kann auch der Empfänger mit einer Linse versehen sein. Die Ausbildung der Linse aus einem Moldmaterial ist einfach und kostengünstig herzustellen. Zudem kann auf diese Weise in einem Arbeitsschritt sowohl die Linse für den Sender als auch die Linse für den Empfänger auf einfache Weise hergestellt werden.
In einer weiteren zweiten Ausführung ist die Linse für den Sender in einem Halter befestigt. Der Halter ist auf dem Sender und/oder auf dem Empfänger befestigt und positioniert die Linse in einem vorgegebenen Abstand zum Sender. Der Halter umgibt und bedeckt den Sender. Zudem umfasst der Halter die Linse seitlich, so dass Störstrahlung, die von der Linse erzeugt wird, durch den Halter gegen ein Auftreffen auf die Empfangsfläche des Empfängers abgeblockt wird. Dadurch kann Störstrahlung für den Empfänger reduziert werden.
In einer weiteren zweiten Ausführung ist der Sender auf dem Empfänger oder auf der Empfangsfläche des Empfängers angeordnet. Dadurch wird ein einfacher Aufbau mit einer niedrigen Bauform realisiert.
In einer weiteren zweiten Ausführung weist der Empfänger eine Empfangsfläche auf, die auf einem Auswertechip angeordnet ist. Die Empfangsfläche weist eine kleinere Fläche als der Auswertechip auf. Dadurch wird ein einfacher und kompakter Aufbau des Empfängers realisiert.
In einer weiteren zweiten Ausführung ist eine Abdeckung mit einem Durchlassbereich vorgesehen. Der Durchlassbereich ist transparent für die Messstrahlung und für die reflektierte Messstrahlung. Der Durchlassbereich umfasst beziehungsweise definiert den Senderaum und den Empfangsraum. Der Durchlassbereich ist in Form einer zusammenhängenden Fläche ausgebildet. Mithilfe der Abdeckung kann eine weitere Reduzierung der Störstrahlung bei einem kompakten Aufbau der Anordnung erreicht werden.
In einer weiteren dritten Ausführungsform sind die Teilflächen streifenförmig ausgebildet. Diese Ausführungsform ist insbesondere von Vorteil, wenn der Sender seitlich neben dem Empfänger angeordnet ist. Beispielsweise können zwei oder mehr streifenförmige Teilflächen vorgesehen sein. Die Teilflächen können eine gleiche Länge und eine gleiche Breite aufweisen. Zudem können abhängig von der gewählten Ausführungsform die streifenförmigen Teilflächen auch unterschiedliche Längen und/oder unterschiedliche Breiten aufweisen. Anstelle von streifenförmigen Teilflächen können auch quadratische Teilflächen oder kreisförmige Teilflächen vorgesehen sein. Durch die Aktivierbarkeit beziehungsweise die Deaktivierbarkeit der Teilflächen kann eine auf die Messsituation angepasste Flächenform der aktiven Teilflächen der Empfangsfläche realisiert werden. Dadurch der Empfang von Störstrahlung reduziert beziehungsweise minimiert werden.
In einer weiteren dritten Ausführungsform sind die Teilflächen ringförmig ausgebildet, wobei der Sender in dem Empfangsraum über der Empfangsfläche angeordnet ist. Beispielsweise ist der Sender mittig über der Empfangsfläche angeordnet. Ein vom Sender abgeschatteter Bereich der Empfangsfläche kann abgedeckt, deaktiviert oder frei von Empfangsfläche sein. Zudem kann eine erste Teilfläche ringförmig um den abgeschatteten Bereich der Empfangsfläche angeordnet sein. Die wenigstens eine weitere Teilfläche ist ringförmig um die erste Teilfläche beziehungsweise die ersten Teilflächen ausgebildet. Je nach Messsituation kann wenigstens eine der ringförmigen Teilflächen deaktiviert sein und dadurch den Empfang von Störstrahlung reduzieren.
Die ringförmige Ausbildung der Teilflächen kann beispielsweise in Form von Kreisringflächen realisiert sein. Dabei kann abhängig von der gewählten Ausführungsform auch die innerste Teilfläche als Kreisfläche ausgebildet sein.
In einer weiteren Ausführungsform sind die ringförmigen Teilflächen in Form von geschlossenen Streifenringen mit mehreren geradlinig aneinander angrenzenden Streifenabschnitten ausgebildet. Ein Streifenring kann wenigstens drei Streifenabschnitte, insbesondere vier Streifenabschnitte aufweisen. Bei dieser Ausführungsform kann eine innerste Teilfläche eine Dreiecksfläche, eine Rechtecksfläche oder eine Vieleckfläche aufweisen.
In einer Weiterbildung der dritten Ausführungsform ist die Empfangsfläche als segmentierte Fotodiode oder in Form von mehreren Fotodioden ausgebildet. Mithilfe der segmentierten Fotodiode oder mithilfe der mehreren Fotodioden lassen sich die vorgeschlagenen Teilflächen einfach und kostengünstig realisieren. Zudem können die Teilflächen der Empfangsfläche unabhängig voneinander ausgewertet werden.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen

1 eine schematische Draufsicht auf eine erste Ausführungsform einer Messanordnung mit einem Sender und mit einem Empfänger,
2 einen schematischen Querschnitt durch die erste Ausführungsform,
3 eine schematische Darstellung eines Empfängers mit einer teilkreisförmigen Seitenkontur der Empfangsfläche,
4 eine schematische Darstellung eines Empfängers mit einer U-förmigen Empfangsfläche,
5 eine weitere Ausführungsform eines Empfängers mit mehreren in einer U-Form angeordneten Empfangsflächen,
6 eine schematische Darstellung eines Querschnittes durch eine zweite Ausführungsform einer Messanordnung mit einem Sender und einem Empfänger, wobei der Sender im Empfangsraum des Empfängers angeordnet ist,
7 eine Draufsicht auf die zweite Messanordnung,
8 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführung der zweiten Messanordnung,
9 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführung der zweiten Messanordnung,
10 eine schematische Darstellung einer dritten Messanordnung,
11 eine schematische Draufsicht auf eine erste Ausführungsform des Empfängers mit segmentierten Empfangs flächen,
12 eine schematische Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform des Empfängers mit streifenförmigen umlaufenden Empfangsflächen, und
13 eine schematische Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform des Empfängers mit kreisringförmigen Empfangsflächen.

1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform einer Messanordnung 4 mit einem Sender 1 und einem Empfänger 2. Ein Teil einer Oberseite des Empfängers 2 ist als Empfangsfläche 3 ausgebildet. Über der Messanordnung 4 ist eine Abdeckung 5 angeordnet, wobei die Abdeckung 5 transparent dargestellt ist. Die Abdeckung 5 weist einen transparenten Durchlassbereich 6 auf. Der Durchlassbereich 6 ist transparent für eine Messstrahlung des Senders und für eine an einem Objekt reflektierte Messstrahlung, die von der Empfangsfläche 3 empfangen wird. Beispielsweise kann die Abdeckung 5 aus einem nichttransparenten Material bestehen und der Durchlassbereich 6 in Form einer Öffnung ausgebildet sein. Weiterhin kann die Abdeckung 5 insgesamt aus einem transparenten Material bestehen und der Bereich der Abdeckung 5 außerhalb des Durchlassbereiches 6 mit einer intransparenten Schicht bedeckt sein. Beispielsweise kann die Abdeckung 5 aus Saphir oder Glas gebildet sein. Die Abdeckung 5 kann in Form einer Platte ausgebildet sein. Die Abdeckung 5 ist in der Weise über der Messanordnung 4 angeordnet, dass elektromagnetische Strahlung des Senders 1 durch den Durchlassbereich 6 zu einem zu vermessenden Objekt gestrahlt werden kann. Der Durchlassbereich 6 ist in der Weise in Relation zur Empfangsfläche 3 angeordnet, dass eine vom zu vermessenden Objekt reflektierte Messstrahlung zurück über den Durchlassbereich 6 zu der Empfangsfläche 3 gestrahlt werden kann. Eine Funktion der Abdeckung 5 mit dem Durchlassbereich 6 besteht darin, Störstrahlung, die nicht vom Objekt reflektierte Messstrahlung darstellt, abzublocken. Die Abdeckung 5 sorgt somit dafür, dass möglichst viel reflektierte Messstrahlung auf die Empfangsfläche 3 trifft und möglichst wenig Störstrahlung auf die Empfangsfläche 3 trifft.
Der Sender 1 ist ausgebildet, um elektromagnetische Strahlung, insbesondere Infrarotstrahlung, sichtbares Licht oder ultraviolette Strahlung auszusenden. Der Sender 1 kann z.B. als Leuchtdiode oder als Laserdiode in Form eines Halbleiterchips ausgebildet sein. Der Empfänger 2 weist einen Auswertechip 7 auf, wobei der Auswertechip 7 elektrische und/oder elektronische Schaltungen zur Auswertung der von der Empfangsfläche 3 empfangenen reflektierten Messstrahlung aufweist. Die Empfangsfläche 3 kann beispielsweise in Form einer Fotodiode ausgebildet sein. Der Sender 1 und der Empfänger 2 mit der Empfangsfläche 3 sind dicht nebeneinander angeordnet. Die Empfängerfläche 3, der Durchlassbereich 6 und der Sender 1 sind in der Weise ausgebildet, dass der Durchlassbereich 6 optimal ausgenutzt wird.
2 zeigt eine schematische Seitenansicht der Anordnung der 1. Der Sender 1 und der Empfänger 2 sind auf einem Träger 8 angeordnet. Die Abdeckung 5 ist als transparente Platte ausgebildet, auf deren Unterseite eine intransparente Schicht 9 angeordnet ist. Die Schicht 9 weist eine Öffnung in Form des Durchlassbereiches 6 auf. Oberhalb der Abdeckung 5 ist schematisch ein zu vermessendes Objekt 10 dargestellt. In der dargestellten Ausführungsform weist die Messanordnung 4 einen Gehäusedeckel 11 auf, der intransparent für elektromagnetische Strahlung, insbesondere für die Messstrahlung ist. Der Gehäusedeckel 11 ist mit dem Träger 8 verbunden und schützt den Sender 1 und den Empfänger 2 gegenüber Umwelteinflüssen. Der Gehäusedeckel 11 weist eine Ausnehmung 12 auf, die über dem Sender 1 und über der Empfangsfläche 3 ausgebildet ist. Die Ausnehmung 12 kann mit einem transparenten Material verschlossen sein. Zudem ist zwischen dem Sender 1 und dem Empfänger 2 eine Gehäusewand 13 ausgebildet. Die Gehäusewand 13 erstreckt sich von einer Oberseite des Trägers 8 bis in eine Höhe oberhalb des Senders 1 und des Empfängers 2. Zudem erstreckt sich die Gehäusewand 13 wenigstens über eine Längsseite des Senders 1. Auf diese Weise wird eine direkte Einstrahlung von Messstrahlung auf die Empfangsfläche 3 ohne Reflexion am Objekt 10 vermieden.
Der Sender 1 ist ausgebildet, um Messstrahlung 14 in Richtung auf das zu vermessende Objekt 10 durch die Ausnehmung 12 und durch den Durchlassbereich 6 zu senden. Das Objekt 10 reflektiert wenigstens einen Teil der Messstrahlung 14 als reflektierte Messstrahlung 15 zurück durch den Durchlassbereich 6 und die Ausnehmung 12 auf die Empfangsfläche 3 des Empfängers 2. Der Auswertechip 7 ist ausgebildet, um einen Empfang der reflektierten Messstrahlung 15 in der Empfangsfläche 3 zu erfassen und auszuwerten.
Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann der Gehäusedeckel 11 aus einem transparenten Material gebildet sein und vollständig oberhalb der Messanordnung 4 mit dem Sender 1 und dem Empfänger 2 geschlossen ausgebildet sein. Bei dieser Ausführungsform wird der transparente Bereich der Ausnehmung 12 dadurch realisiert, dass der Gehäusedeckel 11 eine intransparente Schicht aufweist. Die intransparente Schicht weist eine Ausnehmung auf, die der Form der Ausnehmung 12 entspricht. Der Sender 1 sendet die Messstrahlung 14 in einem Senderaum 16 ab. In der dargestellten Ausführungsform wird der Senderaum 16 durch die Gehäusewand 13 und die Ausnehmung 12 festgelegt. Gleichzeitig ist ein Empfangsraum 17 ausgebildet, über den am Objekt 10 reflektierte Messstrahlung 15 zurück auf die Empfangsfläche 3 gestrahlt wird. Der Empfangsraum 17 ist durch die Gehäusewand 13 und die Ausnehmung 12 festgelegt. Sowohl der Senderaum 16 als auch der Empfangsraum 17 sind in der Weise ausgebildet, dass das Objekt 10 im Senderaum 16 beziehungsweise im Empfangsraum 17 angeordnet ist.
Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann für eine verbesserte Strahlformung über dem Sender 1 eine erste Optik 18 und/oder über dem Empfänger 2 eine zweite Optik 19 angeordnet sein. Die erste und die zweite Optik 18, 19 können beispielsweise in Form von Einzellinsen ausgebildet sein und in oder über der Ausnehmung 12 angeordnet sein. Abhängig von der gewählten Ausführungsform können die erste und die zweite Optik 18, 19 auch in Form einer gemeinsamen Optik, insbesondere als gemeinsame Linse realisiert sein. Die Optiken 18, 19 können aus einem Moldmaterial gebildet sein. Zudem ist es auch denkbar, anstelle von Optiken eine Abdeckschicht ohne Linsenfunktion in der Ausnehmung 12 bzw. auf dem Gehäusedeckel 11 auszubilden. Die Abdeckschicht verschließt die Ausnehmung 12 und schützt den Sender 1 und den Empfänger 2 gegenüber Umwelteinflüssen.
Die 3 bis 5 zeigen in schematischen Darstellungen optimierte flächige Ausbildungen des Senders 1 und des Empfängers 2. Dabei ist schematisch nur der transparente Durchlassbereich 6 und die flächige Ausbildung des Senders 1 und der Empfangsfläche 3 dargestellt.
3 zeigt einen kreisförmigen Durchlassbereich 6 mit einem Sender 1. Der Sender 1 weist eine kleinere Fläche als die Empfangsfläche 3 auf. Die Empfangsfläche 3 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Teilkreisfläche ausgebildet. Damit weist eine Seitenkontur 20 der Empfangsfläche 3 eine annährend gleiche oder identische Form wie eine Begrenzungskontur 21 des Durchlassbereiches 6 auf. In der dargestellten Ausführungsform weist die Empfangsfläche 3 eine Halbkreisfläche auf. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann die Empfangsfläche 3 auch einen kleineren Teil als eine Halbkreisfläche oder einen größeren Teil als die Halbkreisfläche aufweisen.
Eine weitere Ausnutzung der für die Messung zur Verfügung stehenden Fläche, die durch den Durchlassbereich 6 bestimmt wird, ist in 4 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist die Empfangsfläche 3 U-förmig ausgebildet. Die Empfangsfläche 3 weist zwei Schenkel 22, 23 auf, die über eine Verbindungsfläche 24 miteinander verbunden sind. Der Sender 1 ist zwischen den Schenkeln 22, 23 der Empfangsfläche 3 angeordnet. Auch bei dieser Ausführungsform weist die Empfangsfläche 3 teilweise eine teilkreisförmige Seitenkontur 20 auf. Die Seitenkontur 20 erstreckt sich dabei über mehr als eine Halbkreisfläche und beispielsweise bis zu einer nahezu Dreiviertelkreisform. Der Sender 1 weist eine Grundfläche auf, die quadratisch oder rechteckförmig ausgebildet ist. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann der Sender 1 auch eine kreisrunde Grundfläche aufweisen.
Ein Vorteil der beschriebenen Anordnung besteht darin, dass möglichst viel Fläche des Empfangsraumes durch die Empfangsfläche 3 abgedeckt ist. Der Empfangsraum wird durch die Größe und die Form des Durchlassbereiches 6 festgelegt. Abhängig von der gewählten Ausführungsform können bei den Ausführungen der 3 und 4 die Seitenkonturen 20 der Empfangsfläche 3 unabhängig von der Kreisform des Durchlassbereiches 6 ausgebildet sein. Beispielsweise kann sich bei beiden Ausführungsformen die Empfangsfläche 3 seitlich über den Durchlassbereich 6 und damit über den Empfangsraum hinaus erstrecken und die Empfangsfläche 3 rechteckförmig oder mit einer quadratischen Außenkontur ausgebildet sein. Somit kann bei diesen Ausführungsformen die Empfangsfläche 3 wenigstens teilweise eine geradlinige und teileckförmige Seitenkontur aufweisen. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform für eine kostengünstige und effiziente Abdeckung des Empfangsraumes mit einer Empfangsfläche 3. Bei dieser Ausführungsform ist die Empfangsfläche 3 in Form von drei Teilempfangsflächen 31, 32, 33 ausgebildet. Die erste und die dritte Teilempfangsfläche 31, 33 sind rechteckförmig ausgebildet und bilden einen ersten beziehungsweise einen zweiten Schenkel 22, 23 einer U-Form. Die zweite Teilempfangsfläche 32 ist ebenfalls rechteckförmig ausgebildet und zwischen zwei Enden der ersten und der dritten Teilempfangsfläche 31, 33 angeordnet. Die zweite Teilempfangsfläche 32 bildet eine Verbindungsfläche 24 der U-Form. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann die zweite Teilempfangsfläche 32 auch quadratisch ausgebildet sein. Zwischen der ersten und der dritten Teilempfangsfläche 31, 33 ist der Sender 1 angeordnet. Mithilfe der dargestellten Ausführung von mehreren Teilempfangsflächen 31, 32, 33 kann eine kostengünstige und effiziente Abdeckung des Empfangsraumes realisiert werden. Beispielsweise können die Teilempfangsflächen 31, 32, 33 in Form von drei Fotodioden ausgebildet sein. Zudem kann abhängig von der gewählten Ausführungsform eine einzige segmentierte Fotodiode verwendet werden, um die erste, zweite und dritte Teilempfangsfläche 31, 32, 33 darzustellen.
Durch eine angepasste Sensorgeometrie kann die Empfangsfläche für den Empfang der reflektierten Messstrahlung besser ausgenutzt werden. Insbesondere ist die Messanordnung ausgebildet, um Infrarotsignale auszusenden und zu empfangen. Durch die größere Empfangsfläche bezogen auf den zur Verfügung stehenden Durchlassbereich 6 beziehungsweise den dadurch definierten Empfangsraum 17 wird eine höhere Empfindlichkeit erreicht. In einem Idealfall deckt die Fläche des Senders 1 und die Empfangsfläche 3 des Empfängers 2 den gesamten Empfangsraum 17 ab.
Die 6 bis 9 zeigen Ausführungsformen einer zweiten Messanordnung, bei der der Sender 1 im Empfangsraum 17 angeordnet ist. 6 zeigt eine Messanordnung 4 mit einem Empfänger 2, der auf einem Träger 8 angeordnet ist. Auf einer Oberseite 25 des Empfängers 2 ist eine Empfangsfläche 3 ausgebildet. Zudem ist auf oder über der Oberseite 25 des Empfängers 2 ein Sender 1 angeordnet. In der dargestellten Ausführungsform ist der Sender 1 direkt auf der Oberseite 25 des Empfängers 2, d.h. auf der Oberseite des Auswertechips 7 angeordnet. Die Empfangsfläche 3 ist ringförmig um den Sender 1 ausgebildet. Zwischen dem Sender 1 und der Empfangsfläche 3 ist eine inaktive Empfangsfläche 34 ringförmig um den Sender 1 ausgebildet.
Die inaktive Empfangsfläche 34 ist beispielsweise dadurch realisiert, dass keine Empfangsfläche 3, d.h. keine Fotodiode vorgesehen ist. In einer weiteren Ausführungsform kann die inaktive Empfangsfläche 34 dadurch realisiert sein, dass eine intransparente Abdeckung die Empfangsfläche 3 im Bereich der inaktiven Empfangsfläche 34 abdeckt. Weiterhin kann die inaktive Empfangsfläche 34 dadurch realisiert sein, dass eine Sensorabdeckung 35 die Empfangsfläche abdeckt. Die Sensorabdeckung ist als gepunktete Linie in 6 dargestellt. In einer weiteren Ausführungsform kann die inaktive Empfangsfläche 34 dadurch realisiert sein, dass die Empfangsfläche 3 im Bereich der inaktiven Empfangsfläche 34 deaktiviert ist und für eine Auswertung der empfangenen reflektierten Messstrahlung nicht verwendet wird. Die ringförmig um den Sender 1 angeordnete inaktive Empfangsfläche 34 weist den Vorteil auf, dass weniger Störstrahlung durch die Empfangsfläche 3 empfangen wird. Ein Bereich angrenzend um den Sender 1 weist eine erhöhte Störstrahlung auf, die nicht reflektierte Messstrahlung darstellt.
Oberhalb des Senders 1 und des Empfängers 2 ist eine Abdeckung 5 mit einer intransparenten Schicht 9 vorgesehen. Die intransparente Schicht 9 weist eine Öffnung auf, die einen Durchlassbereich 6 bildet. Die Abdeckung 5 besteht aus einem für die Messstrahlung und die reflektierte Messstrahlung transparenten Material. Die intransparente Schicht 9 besteht aus einem für die Messstrahlung und die reflektierte Messstrahlung intransparenten Material. Beispielsweise kann die Abdeckung 5 aus Glas, Saphir oder einem Kunststoff bestehen. Oberhalb der Abdeckung 5 ist schematisch das Objekt 10 dargestellt, das mithilfe der Messstrahlung vermessen werden soll. Die Messstrahlung 14, die vom Sender 1 ausgestrahlt wird, kann als Störstrahlung 37 z.B. an einer Grenzfläche an einer ersten Optik 18 reflektiert werden. Zudem kann die Messstrahlung 14 als Störstrahlung 37 an der Abdeckung 5 reflektiert werden. Die Störstrahlung 37 wird somit mit einem engen Winkel in Bezug auf die Abstrahlrichtung der Messstrahlung 14 zurück auf den Sender 1 beziehungsweise den Empfänger 2 reflektiert. Dadurch trifft Störstrahlung 37 entweder direkt wieder auf den Sender 1 oder in angrenzende Bereiche des Empfängers 2. Diese angrenzenden Bereiche werden als inaktive Empfangsfläche 34 ausgebildet, um den Empfang von Störstrahlung der Empfangsfläche 3 zu reduzieren beziehungsweise zu verhindern.
Die inaktive Empfangsfläche 34 ist in der Weise ausgebildet, dass reflektierte Messstrahlung 15, die vom Objekt 10 zurück in Richtung auf die Empfangsfläche 3 des Empfängers 2 reflektiert wird, tatsächlich auf eine aktive Empfangsfläche 3 beziehungsweise auf die Empfangsfläche 3 auftrifft. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann auch die inaktive Empfangsfläche 34 und die Empfangsfläche 3 beziehungsweise der gesamte Empfänger 2 mit einer Schutzschicht 36 bedeckt sein. Die Schutzschicht 36 kann gleichzeitig eine optische Führungsfunktion für die reflektierte Messstrahlung 15 aufweisen. Zudem kann die erste Optik 18 und die Schutzschicht 36 beziehungsweise die zweite Optik 19 als einteilige Optik insbesondere aus einem Moldmaterial gebildet sein.
7 zeigt eine schematische Draufsicht auf die Anordnung der 6. Dabei ist die Abdeckung 5 transparent dargestellt und die Form des Durchlassbereiches 6 mit einer gestrichelten Linie angedeutet. In der dargestellten Ausführungsform weist der Sender 1 eine rechteckige Grundfläche auf. Ebenso weist die inaktive Empfangsfläche 34 eine Ringform mit einer rechteckigen Außenkontur und einer rechteckigen Innenkontur auf. Die inaktive Empfangsfläche 34 kann auch als rechteckige Fläche ausgebildet sein, über oder auf der der Sender 1 angeordnet ist. Weiterhin weist die Empfangsfläche 3 eine Ringform mit einer rechteckigen Außenkontur und einer rechteckigen Innenkontur auf. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann die Empfangsfläche 3 auch eine ringförmige Fläche darstellen. Ebenso kann die inaktive Empfangsfläche 34 eine ringförmige Fläche aufweisen. Beispielsweise kann die inaktive Empfangsfläche 34 als Kreisscheibe ausgebildet sein, über oder auf der der Sender 1 angeordnet ist. Weiterhin kann der Sender 1 eine Kreisfläche als Grundfläche aufweisen.
Durch das Stapeln von Sender und Empfänger übereinander sowie eine vorzugsweise Bündelung der Messstrahlung 14 mithilfe einer ersten Optik 18 kann die Messanordnung in Bezug auf die flächige Ausdehnung reduziert werden. Ein Abschattungsbereich des Senders 1 auf der Empfangsfläche 3 kann durch eine entsprechende Ausbildung der Größe und/oder der Form der inaktiven Empfangsfläche 34 reduziert werden. Zudem können Flächenbereiche 38 des Empfangsbereiches, die nicht von der Empfangsfläche 3 abgedeckt sind, für die Anordnung von weiteren Sensoren verwendet werden.
8 zeigt in einem schematischen Querschnitt ein weiteres Beispiel für die zweite Ausführung gemäß 6, wobei jedoch bei dieser Ausführungsform die erste Optik 18 z.B. in Form einer Linse direkt auf dem Sender 1 angeordnet ist. Durch die geometrische Begrenzung der ersten Optik 18 auf die Oberseite des Senders 1 wird eine Reduzierung von Störstrahlung 37, die auf die Empfangsfläche 3 treffen kann, reduziert.
9 zeigt eine weitere Ausführungsform der zweiten Ausführung der Messanordnung gemäß 6, bei der eine weitere Reduzierung der Störstrahlung 37 erreicht werden kann. Dazu ist ein Halter 39 für die erste Optik 18 vorgesehen. Der Halter 39 ist in dieser Ausführungsform als Gehäuse ausgebildet, das den Sender 1 abdeckt und die erste Optik 18 in der Abstrahlrichtung der Messstrahlung 14 oberhalb des Senders 1 positioniert. Der Halter 39 umgibt den Sender 1 und ist auf der inaktiven Empfangsfläche 34 angeordnet. Der Halter 39 positioniert die erste Optik 18, die z.B. in Form einer Linse ausgebildet ist, in einem vorgegebenen Abstand in der Abstrahlrichtung der Messstrahlung 14 oberhalb des Senders 1. Dadurch kann keine Störstrahlung der ersten Optik 18 auf die Empfangsfläche 3 gelangen. Zudem ist in dieser Ausführungsform der Sender 1 auch auf der inaktiven Empfangsfläche 34 angeordnet.
Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann die inaktive Empfangsfläche 34 auch dadurch realisiert sein, dass ein Teil der Empfangsfläche 3 nicht für die Auswertung des Messsignales verwendet wird. Beispielsweise kann die Empfangsfläche 3 als Fotodiode ausgebildet sein, die segmentierte Bereiche aufweist. Die segmentierten Bereiche können auch als getrennte Fotodioden ausgebildet sein. Somit kann ein innerer Bereich der Empfangsfläche 3 als erster segmentierter Bereich ausgebildet sein, der eine inaktive Empfangsfläche 34 darstellt und für die Auswertung der reflektierten Messstrahlung 15 nicht verwendet wird.
Der Sender 1 kann als stark gebündelte Lichtquelle insbesondere als Laserdiode wie zum Beispiel VCSEL ausgebildet sein. Weiterhin kann durch zusätzliche Optiken wie zum Beispiel eine Linse im Gehäusedeckel oder eine Moldlinse direkt auf dem Träger eine weitere Optimierung beziehungsweise Fokussierung der Messstrahlung erreicht werden. Eine starke Bündelung der Messstrahlung des Senders ist von Vorteil, um eine Störstrahlung zu reduzieren. Der Träger 8 kann ein Mehrlagenlaminat zum Beispiel aus FR4 aufweisen. Dabei könnte zuerst der Sender 1 auf das Mehrlagenlaminat bestückt werden. Anschließend kann der Empfänger 2 auf den Träger 8 montiert werden. Anschließend kann die Sende- und Empfangseinheit dann auf einen Reflektor aufgebracht werden. Als mechanischer Schutz kann eine Kappe auf das Substrat aufgebracht werden. Die Kappe kann wenigstens eine Linse für den Sender und/oder eine zweite Linse für den Empfänger aufweisen.
Die 10 bis 13 zeigen Ausführungsformen einer dritten Messanordnung bzw. Empfangsflächen eines Empfängers der dritten Messanordnung. 10 zeigt in einer schematischen Seitenansicht einen Sender 1, der auf einem Träger 8 angeordnet ist. Neben dem Sender 1 ist in einem vorgegebenen Abstand zum Sender 1 ein Empfänger 2 auf dem Träger 8 angeordnet. Der Empfänger 2 weist eine Empfangsfläche 3 auf einer Oberseite eines Auswertechips 7 auf. Oberhalb der Messanordnung 4 ist eine Abdeckung 5 angeordnet. Der Sender 1 sendet Messstrahlung 14 in Richtung auf ein zu vermessendes Objekt 10 aus, das oberhalb der Abdeckung 5 angeordnet ist. Die Messstrahlung 14 kann auf der Unterseite und an der Oberseite der Abdeckung 5 reflektiert werden und als Störstrahlung 37 in Richtung auf die Empfangsfläche 3 gelenkt werden. Somit wird in einem ersten Bereich 41 der Empfangsfläche 3 Störstrahlung 37 empfangen. Reflektierte Messstrahlung 15 trifft seitlich neben dem ersten Bereich 41 auf der Empfangsfläche 3 auf.
11 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Draufsicht auf die Empfangsfläche 3 des Empfängers 2 der 10. Die Empfangsfläche 3 weist vier streifenförmige Segmente 41, 42, 43, 44 auf. Die vier Segmente 41, 42, 43, 44 bilden z.B. vier Empfangsbereiche einer Fotodiode. Durch die segmentierte Ausbildung der Fotodiode 3 können abhängig von der gewählten Auswertung die vier Bereiche 41, 42, 43, 44 unabhängig voneinander vom Auswertechip 7 zur Auswertung der empfangenen, reflektierten Messstrahlung 15 verwendet werden. Somit kann abhängig von der vorliegenden Messsituation wenigstens einer der Bereiche oder mehrere Bereiche, insbesondere alle Bereiche 41, 42, 43, 44 bei der Erfassung der reflektierten Messstrahlung 15 nicht berücksichtigt werden. Somit kann eine individuelle Anpassung der Auswertesituation der segmentierten Bereiche 41, 42, 43, 44 durch den Auswertechip 7 realisiert werden. Die vier segmentierten Bereiche 41, 42, 43, 44 können auch in Form von vier getrennten Fotodioden ausgebildet sein.
12 zeigt in einer schematischen Draufsicht eine weitere Ausführungsform einer Messanordnung 4 mit einem Empfänger 2, auf dem ein Sender 1 angeordnet ist. Somit entspricht diese Anordnung des Senders 1 und des Empfängers 2 im Wesentlichen der zweiten Messanordnung der 6 bis 9.
Der Empfänger 2 ist in dieser Ausführungsform mit einem Auswertechip 7 ausgebildet, auf dessen Oberseite eine Empfangsfläche 3 in Form einer segmentierten Fotodiode ausgebildet ist. Die Fotodiode weist einen ersten mittigen Bereich 41 auf. Der erste Bereich 41 ist in der dargestellten Ausführungsform rechteckförmig ausgebildet. Der erste Bereich 41 wird von einem zweiten Bereich 42 ringförmig umgeben. Der zweite Bereich 42 wird von einem dritten Bereich 43 ringförmig umgeben. Der dritte Bereich 43 wird von einem vierten Bereich 44 ringförmig umgeben. Der zweite, dritte und vierte Bereich weisen jeweils eine rechteckförmige Innenkontur und eine rechteckförmige Außenkontur auf. Abhängig von der gewählten Ausführungsform können die Breiten der ringförmigen Bereiche 42, 43, 44 gleich groß sein oder unterschiedliche Breiten aufweisen. Insbesondere kann der vierte und damit äußere Bereich 44 eine größere Breite als der dritte und/oder der zweite Bereich 43, 42 aufweisen.
Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann der erste Bereich 41 nicht als Empfangsfläche ausgebildet sein und somit nur der zweite, dritte und vierte Bereich 42, 43, 44 als segmentierte Fotodiodenbereiche ausgebildet sein. Abhängig von der vorliegenden Messsituation kann wenigstens einer der Bereiche 41, 42, 43, 44 bei der Auswertung der empfangenen reflektierten Messstrahlung 15 nicht berücksichtigt werden.
13 zeigt eine Ausführungsform, die grundsätzlich dem Aufbau der Anordnung des Senders und des Empfängers der 12 entspricht. Dabei ist ein Empfänger 2 mit einem Auswertechip 7 vorgesehen, auf dessen Oberseite eine Empfangsfläche 3 ausgebildet ist. Mittig in der Empfangsfläche 3 ist ein Sender 1 angeordnet. Der Sender 1 ist auf einem ersten kreisförmigen Bereich 41 angeordnet. Der erste kreisförmige Bereich 41 wird von einem kreisringförmigen zweiten Bereich 42 umgeben. Der zweite ringförmige Bereich 42 ist von einem dritten ringförmigen Bereich 43 umgeben. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann auch ein vierter Bereich 44 ringförmig den kreisringförmigen dritten Bereich 43 umgeben. Die einzelnen Bereiche 41, 42, 43, 44 können als segmentierte Bereiche einer segmentierten Fotodiode ausgebildet sein. Somit kann abhängig von der gewählten Ausführungsform wenigstens einer der Bereiche 41, 42, 43 bei der Auswertung der empfangenen, reflektierten Messstrahlung 15 nicht berücksichtigt werden. Zudem kann abhängig von der gewählten Ausführungsform auch der erste Bereich 41 als inaktive Empfangsfläche 34 beziehungsweise nicht als Empfangsfläche 3 ausgebildet sein. Diese Ausführung kann dann von Vorteil sein, wenn im ersten Bereich 41 zu viel Störstrahlung 37 aufgrund der vorliegenden Messanordnung empfangen wird.
Die Empfangsfläche 3 kann in Form einer Fotodiode mit segmentierten Bereichen ausgebildet sein, wobei die segmentierten Bereiche 41, 42, 43, 44 für die Auswertung der reflektierten Messstrahlung individuell zu- oder abgeschaltet werden können. Bei einem geringen Luftspalt zur Abdeckung 5 könnten somit alle Segmente 41, 42, 43, 44 für die Auswertung genutzt werden. Für einen größeren Luftspalt zwischen dem Sender und der Abdeckung 5 können einzelne Segmente für die Auswertung ausgeschlossen werden. Mit größer werdendem Luftspalt werden dann immer mehr Bereiche beziehungsweise Segmente der Fotodiode ausgeschaltet. Die Bereiche beziehungsweise Segmente können so ausgeführt sein, dass sie im kritischen Bereich kleiner strukturiert sind als im nicht-kritischen Bereich. Ein kritischer Bereich zeichnet sich dadurch aus, dass die Wahrscheinlichkeit für eine höhere Störstrahlung vorliegt. Dadurch kann eine Justierung an die Messsituation genau erfolgen, ohne zu viel Empfindlichkeit durch die kleiner werdende Empfangsfläche zu verlieren. Die Segmentierung, das heißt die Bereiche 41, 42, 43, 44 der Fotodiode können in beliebiger Form ausgeführt werden. Zum Beispiel können die Bereiche rechteckig, ringförmig oder auch in anderen Formen ausgeführt sein.
Durch ein Abschalten von ausgewählten segmentierten Bereichen 41, 42, 43, 44 der Empfangsfläche 3 kann ein Cross-Talk in Abhängigkeit von der Einbausituation der Messanordnung ausgeblendet werden. Somit kann die Messanordnung für eine bestimmte Einbausituation optimiert betrieben werden. Die Messanordnung 4 stellt einen optischen Sensor dar, wobei die Sensorfläche geometrisch optimiert ist, um eine möglichst kleine Apertur im Gehäuse zu ermöglichen.
Die Messanordnung eignet sich beispielsweise zur Erfassung eines Herzpulses eines Menschen und/oder zur Erfassung einer Blutzusammensetzung, insbesondere einer Sauerstoffkonzentration. Dazu wird infrarote Strahlung als Messstrahlung verwendet. Weiterhin kann die Messanordnung als Näherungssensor verwendet werden.
Die Erfindung wurde anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben. Dennoch ist die Erfindung nicht auf die offenbarten Beispiele eingeschränkt. Vielmehr können hieraus andere Variationen vom Fachmann abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Sender
2: Empfänger
3: Empfangsfläche
4: Messanordnung
5: Abdeckung
6: Durchlassbereich
7: Auswertechip
8: Träger
9: Schicht
10: Objekt
11: Gehäusedeckel
12: Ausnehmung
13: Gehäusewand
14: Messstrahlung
15: reflektierte Messstrahlung
16: Senderaum
17: Empfangsraum
18: erste Optik
19: zweite Optik
20: Seitenkontur
21: Seitenkonturdurchlassbereich
22: erster Schenkel
23: zweiter Schenkel
24: Verbindungsfläche
25: Oberseite Empfänger
31: erste Teilempfangsfläche
32: zweite Teilempfangsfläche
33: dritte Teilempfangsfläche
34: inaktive Empfangsfläche
35: Sensorabdeckung
36: Schutzschicht
37: Störstrahlung
38: Flächenbereich
39: Halter
41: erster Bereich
42: zweiter Bereich
43: dritter Bereich
44: vierter Bereich

Claims

Messanordnung (4) mit einem optischen Sender (1) und einem optischen Empfänger(2), wobei der Sender (1) ausgebildet ist, um elektromagnetische Messstrahlung (14) in einen Senderaum (16) auszusenden, wobei der Empfänger (2) ausgebildet ist, um von einem Objekt (10) in einem Empfangsraum (17) reflektierte Messstrahlung (15) zu empfangen, wobei Mittel vorgesehen sind, um einen Empfang von Störstrahlung (37), die nicht vom Objekt (10) reflektierte Messstrahlung (15) darstellt, durch den Empfänger (2) zu reduzieren.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei die Mittel eine Abdeckung (5) umfassen, wobei die Abdeckung (5) wenigstens teilweise im Senderaum (16) und im Empfangsraum (17) angeordnet ist, wobei die Abdeckung (5) einen Durchlassbereich (6) aufweist, wobei der Durchlassbereich (6) transparent für die Messstrahlung (14) und transparent für reflektierte Messstrahlung (15) ist, wobei der Durchlassbereich (6) wenigstens teilweise den Senderaum (16) und wenigstens teilweise den Empfangsraum (17) begrenzt, und wobei der Durchlassbereich (6) in Form einer zusammenhängende (11) Fläche ausgebildet ist.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei der Sender (1) in dem Empfangsraum (17) angeordnet ist, wobei der Empfangsraum (17) in einer Empfangsfläche (3) an den Empfänger (2) angrenzt, wobei der Sender (1) eine Teilfläche der Empfangsfläche (3) gegen einen Empfang von reflektierter Messstrahlung (15) abdeckt, wobei in der Empfangsfläche (3) ein inaktiver Flächenbereich (34) vorgesehen ist, wobei der inaktive Flächenbereich (34) wenigstens eine Ringform um die abgeschattete Teilfläche umfasst, wobei der Empfänger in dem inaktiven Flächenbereich (34) auftreffende Messstrahlung nicht auswertet.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei der Empfänger (2) eine Empfangsfläche (3) aufweist, die ausgebildet ist, um eine reflektierte Messstrahlung (15) zu empfangen, wobei die Empfangsfläche (3) in wenigstens zwei Teilflächen (41, 42, 43, 44) unterteilt ist, wobei wenigstens eine Teilfläche (41, 42, 43, 44) aktivierbar und/oder deaktivierbar ausgebildet ist, wobei in einem aktiven Zustand über die Teilfläche (41, 42, 43, 44) die reflektierte Messstrahlung (15) vom Empfänger (2) erfasst wird, und wobei im deaktiven Zustand über die deaktivierte Teilfläche die reflektierte Messstrahlung nicht erfasst wird.
Anordnung nach Anspruch 2, wobei der Empfänger (2) eine Empfangsfläche (3) aufweist, wobei die Empfangsfläche (3) ausgebildet ist, um die reflektierte Messstrahlung (15) zu empfangen, und wobei die gesamte Empfangsfläche (3) im Empfangsraum (15) liegt, der über den Durchgangsbereich (6) auf den Empfänger (2) auftrifft.
Anordnung nach Anspruch 2 oder 5, wobei der Empfänger (2) eine Empfangsfläche (3) aufweist, wobei die Empfangsfläche (3) ausgebildet ist, um die reflektierte Messstrahlung (15) zu empfangen, und wobei die Empfangsfläche (3) wenigstens teilkreisförmig entsprechend dem Empfangsraum (17) ausgebildet ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 2, 5 oder 6, wobei der Sender (1) und/oder der Empfänger (2) ein optisches Element (18, 19), insbesondere eine Linse für eine verbesserte Strahlungsführung aufweist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 2, 5 bis 7, wobei der Sender (1) zwischen zwei Schenkeln (22, 23) einer U-förmigen Empfangsfläche (3) angeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 3, wobei in dem inaktiven Flächenbereich (34) keine Empfangsfläche (3) vorgesehen ist oder die Empfangsfläche (3) abgedeckt ist oder die Empfangsfläche (3) deaktiviert ist.
Anordnung nach Anspruch 3 oder 9, wobei im Senderaum (16) eine Linse (18) vorgesehen ist, um die Strahlung auf einen Zielbereich a, Objekt zu fokussieren.
Anordnung nach Anspruch 10, wobei die Linse (18, 19) aus einem Moldmaterial geformt ist, und wobei die Linse (18, 19) den Sender (1) und wenigstens teilweise den Empfänger (3) bedeckt.
Anordnung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, wobei die Linse (18) in einem Halter (39) in einem Abstand zum Sender (1) gehalten ist, wobei der Halter (39) auf der Empfangsfläche (3) oder dem Empfänger (2) angeordnet ist, wobei der Halter (39) den Sender umgibt und abdeckt.
Anordnung nach einem der Ansprüche 3, 9 bis 12, wobei der Sender (1) auf dem Empfänger (2) angeordnet ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 3, 9 bis 13, wobei der Empfänger (2) eine Empfangsfläche (3) aufweist, die auf einem Auswertechip (7) angeordnet ist, wobei die Empfangsfläche (3) eine kleinere Fläche als der Auswertechip (7) aufweist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 3, 9 bis 14, wobei eine Abdeckung (5) wenigstens teilweise im Senderaum (16) und im Empfangsraum (17) angeordnet ist, wobei die Abdeckung (5) einen Durchlassbereich (6) aufweist, wobei der Durchlassbereich (6) transparent für die Messstrahlung (14) und transparent für reflektierte Messstrahlung (15) ist, wobei der Durchlassbereich (6) wenigstens teilweise den Senderaum (16) und wenigstens teilweise den Empfangsraum (18) umfasst, und wobei der Durchlassbereich (6) eine zusammenhängende Fläche aufweist.
Anordnung nach Anspruch 4, wobei die Teilflächen (41, 42, 43, 44) streifenförmig ausgebildet sind, und wobei insbesondere der Sender (1) seitlich neben dem Empfänger (2) angeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 4, wobei die Teilflächen (41, 42, 43, 44) ringförmig ausgebildet sind, wobei der Sender (1) in dem Empfangsraum (17) angeordnet ist, wobei der Sender (1) einen Teil des Empfangsraums (17) gegen einen Empfang von reflektierter Messstrahlung (15) abdeckt, wobei der Empfangsraum (17) in einer Empfangsfläche (3) an den Empfänger (2) angrenzt.
Anordnung nach Anspruch 17, wobei die Teilflächen (41, 42, 43, 44) kreisringförmig ausgebildet sind.
Anordnung nach Anspruch 17, wobei die Teilflächen (41, 42, 43, 44) als Streifenringe mit abgewinkelten Eckbereichen ausgebildet sind.
Anordnung nach einem der Ansprüche 4 oder 16 bis 19, wobei die Empfangsfläche (3) als segmentierte Fotodiode ausgebildet ist, und wobei die Teilflächen (41, 42, 43, 44) unabhängig auswertbare Segmente der Fotodiode darstellen.