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WO2009067994A1 - Optical proximity sensor for detecting magnetic material - Google Patents

Optical proximity sensor for detecting magnetic material Download PDF

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WO2009067994A1
WO2009067994A1 PCT/DE2008/001918 DE2008001918W WO2009067994A1 WO 2009067994 A1 WO2009067994 A1 WO 2009067994A1 DE 2008001918 W DE2008001918 W DE 2008001918W WO 2009067994 A1 WO2009067994 A1 WO 2009067994A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
optical
proximity sensor
optical radiation
light source
magnetic material
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/DE2008/001918
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Peter Paul Deimel
Thomas Pistner
Andreas Prücklmeier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Airbus Defence and Space GmbH
Original Assignee
EADS Deutschland 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 EADS Deutschland GmbH filed Critical EADS Deutschland GmbH
Publication of WO2009067994A1 publication Critical patent/WO2009067994A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/032—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using magneto-optic devices, e.g. Faraday or Cotton-Mouton effect
    • G01R33/0322—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using magneto-optic devices, e.g. Faraday or Cotton-Mouton effect using the Faraday or Voigt effect
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/24—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-modulating devices
    • G01R15/245—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-modulating devices using magneto-optical modulators, e.g. based on the Faraday or Cotton-Mouton effect
    • G01R15/246—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-modulating devices using magneto-optical modulators, e.g. based on the Faraday or Cotton-Mouton effect based on the Faraday, i.e. linear magneto-optic, effect

Definitions

  • Optical proximity sensor for the detection of a magnetic material
  • the invention relates to an optical proximity sensor for the detection of a magnetic material according to the preamble of claim 1.
  • FIG. 1 shows the schematic structure of an optical proximity sensor for the detection of a magnetic material according to the prior art.
  • the distance to the magnetic material 8 (permanent magnetic material) is determined by the measurement of the magnetic field 10.
  • unpolarized light is fed to the sensor head 9 via a multimode fiber or monomode fiber 3.
  • the light is collimated with a lens 4 and polarized with a linear polarizing filter 5.
  • the polarized light passes through a Faraday material 6 (eg BIG crystal) which under the action of a magnetic field 10 of the magnetic material 8 rotates the polarization direction of the light.
  • the light is then reflected by a mirror 7 and the polarization is further rotated when re-passing the Faraday material 6.
  • a Faraday material 6 eg BIG crystal
  • the polarizing filter 5 Due to the rotated polarization, the polarizing filter 5 only transmits part of the reflected light, depending on the degree of polarization rotation. Here, the transmission of the polarization filter follows a cosine function as shown in FIG. Since the rotation of the polarization direction of the light by a magnetic field acting on the Faraday material is low, the change in the transmission of the polarizing filter 5 is also small.
  • the lens 4 then couples the light back into the fiber 3, which guides the light attenuated as a function of the magnetic field strength back to an evaluation unit. The intensity of the returned light provides information about the distance of the magnetic material to the sensor head.
  • An optical proximity sensor of this type is known from US 6498 654.
  • the object of the invention is an optical proximity sensor for the Detection of a magnetic material with improved sensitivity for magnetic materials to create.
  • optical proximity sensor for the detection of a magnetic material having the features of claim 1.
  • the invention provides an optical proximity sensor for the detection of a magnetic material comprising a light source emitting an optical radiation and an optical detector for detecting the optical radiation emitted by the light source and containing information about the presence of magnetic material and a polarizing filter and a Faraday material successively disposed in the path of the optical radiation emitted by the light source, and a mirror which reflects the optical radiation exiting from the Faraday material through this and the polarizing filter back to the optical detector, wherein the Polarization direction of the optical radiation in the Faraday material is rotated by nearby magnetic material and a corresponding change in the intensity of the polarization filter transmitted by the optical radiation is detected at the detector.
  • a ⁇ / 4-plate is arranged between the Faraday material and the mirror, which causes a rotation of the polarization direction of the Faraday material back reflected optical radiation by 90 °.
  • the light source is followed by a multimode optical / monomode fiber, via which the optical radiation is guided from the light source to the polarization filter.
  • a collimator lens is arranged between the optical multimode fiber / monomode fiber and the polarization filter.
  • the polarization filter, the Faraday material, the ⁇ / 4 plate and the mirror are combined in a sensor head, which is connected via the optical multimode fiber / monomode fiber with an evaluation unit, in which the light source and the optical detector are combined, the optical radiation being conducted from the light source via the multimode fiber / monomode fiber to the sensor head and from this via the multimode fiber back to the evaluation unit.
  • the mirror can be formed by a separate element.
  • the mirror may be formed by a reflective end face on the ⁇ / 4 plate.
  • the proximity sensor is provided as a position indicating switch for doors or gates, which contain or consist of a magnetic material.
  • the proximity sensor can be advantageously provided as a position indicating switch for doors or gates of a vehicle, in particular an aircraft.
  • Fig. 1 is a schematic representation of the structure of an optical proximity sensor for the detection of a magnetic material according to the prior art
  • Fig. 2 is a diagram showing the transmission of the polarizing filter as a function of the rotated polarization direction of the light following a cosine function, as is the case in the prior art proximity sensor shown in Fig. 1;
  • FIG. 3 is a schematic representation of the structure of an optical proximity sensor for the detection of a magnetic material according to an embodiment of the invention.
  • Fig. 4 is a diagram showing the transmission of the polarizing filter in
  • FIG. 5 is a graph showing the percentage change in the transmission of the polarizing filter as a function of the direction of polarization of the light for the proximity sensor according to the embodiment of the invention shown in FIG. 3 compared to the prior art proximity sensor shown in FIG.
  • FIG. 3 shows the schematic structure of an optical proximity sensor for the detection of a magnetic material according to an exemplary embodiment of the invention.
  • the distance to the magnetic material 8 (Permanent magnetic material) is determined by the measurement of the magnetic field 10.
  • unpolarized light is fed to the sensor head 9 via a multimode fiber / monomode fiber 3.
  • the light is collimated with a lens 4 and polarized with a linear polarizing filter 5.
  • the polarized light passes through a Faraday material 6 (eg BIG crystal) which under the action of a magnetic field 10 of the magnetic material 8 rotates the polarization direction of the light.
  • the light is then reflected by a mirror 7 and the polarization is further rotated when re-passing the Faraday material 6.
  • a Faraday material 6 eg BIG crystal
  • the polarizing filter 5 allows only a part of the reflected light to pass, depending on the polarization being rotated.
  • the lens 4 then couples the light back into the fiber 3, which guides the light attenuated as a function of the magnetic field strength back to an evaluation unit.
  • the intensity of the returned light provides information about the distance of the magnetic material to the sensor head.
  • FIG. 5 is a graph showing the percentage change in the transmission of the polarizing filter as a function of the rotation of the polarization direction of the light for the proximity sensor shown in FIG. 3 according to the embodiment of the invention (upper curve) compared to the proximity sensor shown in FIG State of the art (lower curve).
  • the mirror 7 may be a separate element or realized by applying suitable materials to the end face of the ⁇ / 4 plate 11.
  • the ⁇ / 4 plate 11 may also be arranged between the polarizing filter 5 and the Faraday material 6.

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Abstract

The invention relates to an optical proximity sensor for detecting magnetic material (8). Said sensor comprises a light source that emits optical radiation, an optical detector for recording the optical radiation that is emitted by the light source and that contains information concerning the presence of magnetic material and a polarisation filter (5) and a Faraday material (6) which are arranged one behind the other in the path of the optical radiation emitted by the light source. The sensor also comprises a mirror (7) that reflects the optical radiation exiting the Faraday material (6) back through said material and the polarisation filter (5) to the optical detector, the polarisation direction of the optical radiation being rotated in the Faraday material (6) by the presence of magnetic material (8) in the vicinity and a corresponding change in intensity of the optical radiation passing through the polarisation filter (5) is recorded in the detector. A ?/4 plate (11) is located between the Faraday material (6) and the mirror (7), said plate causing the rotation of the polarisation direction of the optical radiation reflected back to the Faraday material (6) through 90°. The sensitivity of the sensor is therefore significantly higher, especially for weak magnetic fields.

Description

Optischer Näherungssensor für die Detektion eines magnetischen Materials Optical proximity sensor for the detection of a magnetic material

Die Erfindung betrifft einen optischen Näherungssensor für die Detektion eines magnetischen Materials nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an optical proximity sensor for the detection of a magnetic material according to the preamble of claim 1.

In Fig. 1 ist der schematische Aufbau eines optischen Näherungssensor für die Detektion eines magnetischen Materials nach dem Stand der Technik dargestellt. Der Abstand zu dem magnetischen Material 8 (permanentmagnetisches Material) wird durch die Messung des Magnetfeldes 10 bestimmt. Hierbei wird unpolarisiertes Licht über eine Multimodefaser oder auch Monomodefaser 3 dem Sensorkopf 9 zugeführt. Innerhalb des Sensorkopfes wird das Licht mit einer Linse 4 kollimiert und mit einem linearen Polarisationsfilter 5 polarisiert. Das polarisierte Licht passiert ein Faraday-Material 6 (z. B. BIG Kristall) welches unter Einwirkung eines Magnetfeldes 10 des magnetischen Materials 8 die Polarisationsrichtung des Lichtes dreht. Das Licht wird anschließend von einem Spiegel 7 reflektiert und die Polarisation wird beim erneuten Passieren des Faraday-Materials 6 weiter gedreht. Durch die gedrehte Polarisation lässt das Polarisationsfilter 5 je nach dem Maß der Verdrehung der Polarisation nur einen Teil des reflektierten Lichts durch. Hierbei folgt die Transmission des Polarisationsfilters einer Cosinusfunktion wie in Fig. 2 dargestellt. Da die Drehung der Polarisationsrichtung des Lichts durch ein auf das Faraday-Material einwirkendes Magnetfeld gering ist, ist die Änderung der Transmission des Polarisationsfilters 5 ebenfalls gering. Die Linse 4 koppelt anschließend das Licht zurück in die Faser 3 ein, welche das in Abhängigkeit von der Magnetfeldstärke gedämpfte Licht zurück zu einer Auswerteeinheit führt. Die Intensität des zurückgeführten Lichts gibt Aufschluß über den Abstand des magnetischen Materials zu dem Sensorkopf. Ein optischer Näherungssensor dieser Art ist aus der US 6498 654 bekannt.1 shows the schematic structure of an optical proximity sensor for the detection of a magnetic material according to the prior art. The distance to the magnetic material 8 (permanent magnetic material) is determined by the measurement of the magnetic field 10. In this case, unpolarized light is fed to the sensor head 9 via a multimode fiber or monomode fiber 3. Within the sensor head, the light is collimated with a lens 4 and polarized with a linear polarizing filter 5. The polarized light passes through a Faraday material 6 (eg BIG crystal) which under the action of a magnetic field 10 of the magnetic material 8 rotates the polarization direction of the light. The light is then reflected by a mirror 7 and the polarization is further rotated when re-passing the Faraday material 6. Due to the rotated polarization, the polarizing filter 5 only transmits part of the reflected light, depending on the degree of polarization rotation. Here, the transmission of the polarization filter follows a cosine function as shown in FIG. Since the rotation of the polarization direction of the light by a magnetic field acting on the Faraday material is low, the change in the transmission of the polarizing filter 5 is also small. The lens 4 then couples the light back into the fiber 3, which guides the light attenuated as a function of the magnetic field strength back to an evaluation unit. The intensity of the returned light provides information about the distance of the magnetic material to the sensor head. An optical proximity sensor of this type is known from US 6498 654.

Die Aufgabe der Erfindung ist es einen optischen Näherungssensor für die Detektion eines magnetischen Materials mit verbesserter Empfindlichkeit für magnetische Materialien zu schaffen.The object of the invention is an optical proximity sensor for the Detection of a magnetic material with improved sensitivity for magnetic materials to create.

Die Aufgabe wird durch einen optischen Näherungssensor für die Detektion eines magnetischen Materials mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.The object is achieved by an optical proximity sensor for the detection of a magnetic material having the features of claim 1.

Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen optischen Näherungssensors sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous embodiments and further developments of the optical proximity sensor according to the invention are specified in the subclaims.

Durch die Erfindung wird ein optischer Näherungssensor für die Detektion eines magnetischen Materials geschaffen, mit einer eine optische Strahlung emittierenden Lichtquelle und einem optischen Detektor zum Erfassen der von der Lichtquelle emittierten, eine Information über das Vorhandensein von magnetischem Material enthaltenden optischen Strahlung, sowie mit einem Polarisationsfilter und einem Faraday-Material, die im Weg der von der Lichtquelle emittierten optischen Strahlung nacheinander angeordnet sind, und mit einem Spiegel, welcher die von dem Faraday-Material austretende optische Strahlung durch dieses und den Polarisationsfilter hindurch zurück zu dem optischen Detektor reflektiert, wobei die Polarisationsrichtung der optischen Strahlung in dem Faraday-Material durch in der Nähe vorhandenes magnetisches Material gedreht und eine entsprechende Änderung der Intensität der vom Polarisationsfilter durchgelassenen optischen Strahlung am Detektor erfasst wird. Erfindungsgemäß ist zwischen dem Faraday-Material und dem Spiegel eine λ/4- Platte angeordnet, welche eine Drehung der Polarisationsrichtung der zum Faraday-Material zurückreflektierten optischen Strahlung um 90° bewirkt.The invention provides an optical proximity sensor for the detection of a magnetic material comprising a light source emitting an optical radiation and an optical detector for detecting the optical radiation emitted by the light source and containing information about the presence of magnetic material and a polarizing filter and a Faraday material successively disposed in the path of the optical radiation emitted by the light source, and a mirror which reflects the optical radiation exiting from the Faraday material through this and the polarizing filter back to the optical detector, wherein the Polarization direction of the optical radiation in the Faraday material is rotated by nearby magnetic material and a corresponding change in the intensity of the polarization filter transmitted by the optical radiation is detected at the detector. According to the invention, a λ / 4-plate is arranged between the Faraday material and the mirror, which causes a rotation of the polarization direction of the Faraday material back reflected optical radiation by 90 °.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen optischen Näherungssensors ist der Lichtquelle eine optische Multimodefaser/Monomodefaser nachgeschaltet, über welche die optische Strahlung von der Lichtquelle zu dem Polarisationsfilter geführt wird. Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen optischen Näherungssensors ist zwischen der optischen Multimodefaser/Monomodefaser und dem Polarisationsfilter eine Kollimatorlinse angeordnet.According to an advantageous embodiment of the optical proximity sensor according to the invention, the light source is followed by a multimode optical / monomode fiber, via which the optical radiation is guided from the light source to the polarization filter. According to another advantageous embodiment of the optical proximity sensor according to the invention, a collimator lens is arranged between the optical multimode fiber / monomode fiber and the polarization filter.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen optischen Näherungssensors sind der Polarisationsfilter, das Faraday-Material, die λ/4-Platte und der Spiegel in einem Sensorkopf zusammengefasst angeordnet, der über die optische Multimodefaser/Monomodefaser mit einer Auswerteeinheit verbunden ist, in welcher die Lichtquelle und der optische Detektor zusammengefasst vorgesehen sind, wobei die optische Strahlung von der Lichtquelle über die Multimodefaser/Monomodefaser zum Sensorkopf und von diesem über die Multimodefaser zurück zur Auswerteeinheit geführt wird.According to a further advantageous embodiment of the optical proximity sensor according to the invention, the polarization filter, the Faraday material, the λ / 4 plate and the mirror are combined in a sensor head, which is connected via the optical multimode fiber / monomode fiber with an evaluation unit, in which the light source and the optical detector are combined, the optical radiation being conducted from the light source via the multimode fiber / monomode fiber to the sensor head and from this via the multimode fiber back to the evaluation unit.

Der Spiegel kann durch ein eigenes Element gebildet sein.The mirror can be formed by a separate element.

Alternativ kann der Spiegel durch eine reflektierende Endfläche auf der λ/4-Platte gebildet sein.Alternatively, the mirror may be formed by a reflective end face on the λ / 4 plate.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Näherungssensor als positionsanzeigender Schalter für Türen oder Tore vorgesehen, welche ein magnetisches Material enthalten oder aus einem solchen bestehen.According to an advantageous embodiment, the proximity sensor is provided as a position indicating switch for doors or gates, which contain or consist of a magnetic material.

Der Näherungssensor kann mit Vorteil als positionsanzeigender Schalter für Türen oder Tore eines Fahrzeugs, insbesondere eines Luftfahrzeugs vorgesehen sein.The proximity sensor can be advantageously provided as a position indicating switch for doors or gates of a vehicle, in particular an aircraft.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt:In the following an embodiment of the invention will be explained with reference to the drawing. It shows:

Fig. 1 in schematischer Darstellung den Aufbau eines optischen Näherungssensor für die Detektion eines magnetischen Materials nach dem Stand der Technik;Fig. 1 is a schematic representation of the structure of an optical proximity sensor for the detection of a magnetic material according to the prior art;

Fig. 2 ein Diagramm, welches die Transmission des Polarisationsfilters in Abhängigkeit von der gedrehten Polarisationsrichtung des Lichts einer Cosinusfunktion folgend zeigt, wie es bei dem in Figur 1 gezeigten Näherungssensor nach dem Stand der Technik der Fall ist;Fig. 2 is a diagram showing the transmission of the polarizing filter as a function of the rotated polarization direction of the light following a cosine function, as is the case in the prior art proximity sensor shown in Fig. 1;

Fig. 3 in schematischer Darstellung den Aufbau eines optischen Näherungssensor für die Detektion eines magnetischen Materials gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;3 is a schematic representation of the structure of an optical proximity sensor for the detection of a magnetic material according to an embodiment of the invention.

Fig. 4 ein Diagramm, welches die Transmission des Polarisationsfilters inFig. 4 is a diagram showing the transmission of the polarizing filter in

Abhängigkeit von der gedrehten Polarisationsrichtung des Lichts einer Sinusfunktion folgend zeigt, wie es bei dem in Figur 3 gezeigten Näherungssensor gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung der Fall ist; undDependent on the rotated polarization direction of the light follows a sine function following, as is the case in the case of the proximity sensor according to the embodiment of the invention shown in Figure 3; and

Fig. 5 ein Diagramm, welches die prozentuale Änderung der Transmission des Polarisationsfilters in Abhängigkeit von der Drehtung der Polarisationsrichtung des Lichts für den in Figur 3 gezeigten Näherungssensor gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung verglichen mit dem in Figur 1 gezeigten Näherungssensor nach dem Stand der Technik wiedergibt.5 is a graph showing the percentage change in the transmission of the polarizing filter as a function of the direction of polarization of the light for the proximity sensor according to the embodiment of the invention shown in FIG. 3 compared to the prior art proximity sensor shown in FIG.

In Fig. 3 ist der schematische Aufbau eines optischen Näherungssensor für die Detektion eines magnetischen Materials gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Der Abstand zu dem magnetischen Material 8 (permanentmagnetisches Material) wird durch die Messung des Magnetfeldes 10 bestimmt. Hierbei wird unpolarisiertes Licht über eine Multimodefaser/Monomodefaser 3 dem Sensorkopf 9 zugeführt. Innerhalb des Sensorkopfes wird das Licht mit einer Linse 4 kollimiert und mit einem linearen Polarisationsfilter 5 polarisiert. Das polarisierte Licht passiert ein Faraday-Material 6 (z. B. BIG Kristall) welches unter Einwirkung eines Magnetfeldes 10 des magnetischen Materials 8 die Polarisationsrichtung des Lichtes dreht. Das Licht wird anschließend von einem Spiegel 7 reflektiert und die Polarisation wird beim erneuten Passieren des Faraday-Materials 6 weiter gedreht. Durch die gedrehte Polarisation lässt das Polarisationsfilter 5 je nach Verdrehung der Polarisation nur einen Teil des reflektierten Lichts hindurch. Die Linse 4 koppelt anschließend das Licht zurück in die Faser 3 ein, welche das in Abhängigkeit von der Magnetfeldstärke gedämpfte Licht zurück zu einer Auswerteeinheit führt. Die Intensität des zurückgeführten Lichts gibt Aufschluß über den Abstand des magnetischen Materials zu dem Sensorkopf.FIG. 3 shows the schematic structure of an optical proximity sensor for the detection of a magnetic material according to an exemplary embodiment of the invention. The distance to the magnetic material 8 (Permanent magnetic material) is determined by the measurement of the magnetic field 10. In this case, unpolarized light is fed to the sensor head 9 via a multimode fiber / monomode fiber 3. Within the sensor head, the light is collimated with a lens 4 and polarized with a linear polarizing filter 5. The polarized light passes through a Faraday material 6 (eg BIG crystal) which under the action of a magnetic field 10 of the magnetic material 8 rotates the polarization direction of the light. The light is then reflected by a mirror 7 and the polarization is further rotated when re-passing the Faraday material 6. Due to the rotated polarization, the polarizing filter 5 allows only a part of the reflected light to pass, depending on the polarization being rotated. The lens 4 then couples the light back into the fiber 3, which guides the light attenuated as a function of the magnetic field strength back to an evaluation unit. The intensity of the returned light provides information about the distance of the magnetic material to the sensor head.

Durch Einbringung einer λ/4 Platte 11 zwischen Faraday-Material 6 und Spiegel 7, wie in Fig. 3 dargestellt, ist die Richtung der Polarisation des Lichtes bei doppeltem Durchgang durch die λ/4 Platte 11 um 90° gedreht. Die Empfindlichkeit des Sensorkopfes ist erhöht, die Empfindlichkeitskurve des optischen Naherungssensors für magnetische Materialien ist von der oben erwähnten Cosinusfunktion beim Stand der Technik in eine Sinusfunktion geändert.By introducing a λ / 4 plate 11 between Faraday material 6 and mirror 7, as shown in Fig. 3, the direction of polarization of the light in double passage through the λ / 4 plate 11 is rotated by 90 °. The sensitivity of the sensor head is increased, the sensitivity curve of the optical proximity sensor for magnetic materials is changed from the above-mentioned cosine function in the prior art into a sine function.

Wirkt kein Magnetfeld auf das Faraday-Material 6 so steht die Polarisations- richtung des Polarisationsfilters 5 und des reflektierten Lichtes senkrecht aufeinander. Die Transmission des Polarisationsfilters 5 ist hierbei Null. Unter Einwirkung eines Magnetfeldes auf das Faraday-Material 6 wird die Polarisation des Lichts weiter gedreht und die Transmission des Polarisationsfilters 5 nimmt gemäß einer Sinusfunktion zu, wie in Fig. 4 zu sehen ist. Fig. 5 zeigt ein Diagramm, welches die prozentuale Änderung der Transmission des Polarisationsfilters in Abhängigkeit von der Drehung der Polarisationsrichtung des Lichts für den in Figur 3 gezeigten Näherungssensor gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung (obere Kurve) verglichen mit dem in Figur 1 gezeigten Näherungssensor nach dem Stand der Technik (untere Kurve) wiedergibt. Nimmt man beispielsweise eine Drehung von 40° der Polarisationsrichtung des Lichts durch Einwirkung eines Magnetfeldes 10 auf das Faraday-Material 6 an, so bewirkt dies eine Änderung der Transmission von 64 % im Gegensatz zu 23 % bei einer Cosinusfunktion, wie es in Fig. 5 dargestellt ist. Die Empfindlichkeit des Sensors einer Sinusfunktion folgend ist fast um den Faktor 3 höher. Besonders bei schwachen Magnetfeldern kann die Empfindlichkeit des Sensors einer Sinusfunktion folgend bis zu 20 Mal höher sein.If no magnetic field acts on the Faraday material 6, then the polarization direction of the polarization filter 5 and of the reflected light is perpendicular to one another. The transmission of the polarizing filter 5 is zero. Under the influence of a magnetic field on the Faraday material 6, the polarization of the light is further rotated and the transmission of the polarizing filter 5 increases in accordance with a sine function, as shown in Fig. 4 can be seen. FIG. 5 is a graph showing the percentage change in the transmission of the polarizing filter as a function of the rotation of the polarization direction of the light for the proximity sensor shown in FIG. 3 according to the embodiment of the invention (upper curve) compared to the proximity sensor shown in FIG State of the art (lower curve). Assuming, for example, a rotation of 40 ° of the polarization direction of the light by the action of a magnetic field 10 on the Faraday material 6, this causes a change in the transmission of 64%, as opposed to 23% in a cosine function, as in Fig. 5 is shown. The sensitivity of the sensor following a sine function is almost a factor of 3 higher. Especially with weak magnetic fields, the sensitivity of the sensor following a sine function can be up to 20 times higher.

Der Spiegel 7 kann ein eigenes Element sein oder durch Aufbringen von geeigneten Materialien auf die Endflache der λ/4 Platte 11 realisiert sein.The mirror 7 may be a separate element or realized by applying suitable materials to the end face of the λ / 4 plate 11.

Die λ/4 Platte 11 kann auch zwischen den Polfilter 5 und dem Faraday-Material 6 angeordnet sein. The λ / 4 plate 11 may also be arranged between the polarizing filter 5 and the Faraday material 6.

Claims

Patentansprüche claims 1. Optischer Näherungssensor für die Detektion eines magnetischen Materials (8), mit einer eine optische Strahlung emittierenden Lichtquelle und einem optischen Detektor zum Erfassen der von der Lichtquelle emittierten, eine Information über das Vorhandensein von magnetischem Material enthaltenden optischen Strahlung, sowie mit einem Polarisationsfilter (5) und einem Faraday-Material (6), die im Weg der von der Lichtquelle emittierten optischen Strahlung nacheinander angeordnet sind, und mit einem Spiegel1. An optical proximity sensor for the detection of a magnetic material (8), comprising an optical radiation emitting light source and an optical detector for detecting emitted from the light source, information on the presence of magnetic material containing optical radiation, as well as with a polarizing filter ( 5) and a Faraday material (6) arranged successively in the path of the optical radiation emitted by the light source, and with a mirror (7), welcher die von dem Faraday-Material (6) austretende optische Strahlung durch dieses und den Polarisationsfilter (5) hindurch zurück zu dem optischen Detektor reflektiert, wobei die Polarisationsrichtung der optischen Strahlung in dem Faraday-Material (6) durch in der Nähe vorhandenes magnetisches Material (8) gedreht und eine entsprechende(7) which reflects the optical radiation exiting from the Faraday material (6) back through this and the polarizing filter (5) back to the optical detector, the polarization direction of the optical radiation in the Faraday material (6) passing through in the Near existing magnetic material (8) rotated and a corresponding Änderung der Intensität der vom Polarisationsfilter (5) durchgelassenen optischen Strahlung am Detektor erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Faraday-Material (6) und dem Spiegel (7) eine λ/4-Platte (11) angeordnet ist, welche eine Drehung der Polarisationsrichtung der zum Faraday-Material (6) zurückreflektierten optischen Strahlung um 90° bewirkt.Changing the intensity of the polarization filter (5) transmitted optical radiation is detected at the detector, characterized in that between the Faraday material (6) and the mirror (7) a λ / 4 plate (11) is arranged, which is a rotation the polarization direction of the Faraday material (6) reflected back optical radiation by 90 °. 2. Optischer Näherungssensor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtquelle eine optische Multimodefaser/Monomodefaser (3) nachgeschaltet ist, über welche die optische Strahlung von der Lichtquelle zu dem Polarisationsfilter (5) geführt wird.2. An optical proximity sensor according to claim 1, characterized in that the light source, a multimode optical fiber / monomode fiber (3) is connected downstream, via which the optical radiation from the light source to the polarization filter (5) is guided. 3. Optischer Näherungssensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der optischen Multimodefaser/Monomodefaser (3) und dem Polarisationsfilter (5) eine Kollimatorlinse (4) angeordnet ist. 3. An optical proximity sensor according to claim 2, characterized in that between the multimode optical fiber / monomode fiber (3) and the polarizing filter (5) a collimator lens (4) is arranged. 4. Optischer Näherungssensor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Polarisationsfilter (5), das Faraday-Material (6), die λ/4-Platte (11) und der Spiegel (7) in einem Sensorkopf (9) zusammengefasst angeordnet sind, der über die optische Multimodefaser/Monomodefaser (3) mit einer Auswerteeinheit verbunden ist, in welcher die Lichtquelle und der optische Detektor zusammengefasst vorgesehen sind, wobei die optische Strahlung von der Lichtquelle über die Multimodefaser/Monomodefaser (3) zum Sensorkopf (9) und von diesem über die Multimodefaser/Monomodefaser (3) zurück zur Auswerteeinheit geführt wird.4. An optical proximity sensor according to claim 2 or 3, characterized in that the polarization filter (5), the Faraday material (6), the λ / 4 plate (11) and the mirror (7) in a sensor head (9) summarized are arranged, which is connected via the optical multimode fiber / monomode fiber (3) with an evaluation unit, in which the light source and the optical detector are provided summarized, wherein the optical radiation from the light source via the multimode fiber / monomode fiber (3) to the sensor head (9 ) and from this via the multimode fiber / monomode fiber (3) back to the evaluation unit. 5. Optischer Näherungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel (7) durch ein eigenes Element gebildet ist.5. An optical proximity sensor according to one of claims 1 to 4, characterized in that the mirror (7) is formed by a separate element. 6. Optischer Näherungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel (7) durch eine reflektierende Endfläche auf der λ/4-Platte (11) gebildet ist.6. An optical proximity sensor according to one of claims 1 to 4, characterized in that the mirror (7) is formed by a reflective end face on the λ / 4 plate (11). 7. Optischer Näherungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Näherungssensor als positionsanzeigender7. An optical proximity sensor according to one of claims 1 to 6, characterized in that the proximity sensor as position-indicating Schalter für Türen oder Tore vorgesehen ist, welche ein magnetisches Material enthalten oder aus einem solchen bestehen.Switch for doors or gates is provided, which contain or consist of a magnetic material. 8. Optischer Näherungssensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Näherungssensor als positionsanzeigender Schalter für Türen oder8. An optical proximity sensor according to claim 7, characterized in that the proximity sensor as a position indicating switch for doors or Tore eines Fahrzeugs, insbesondere eines Luftfahrzeugs vorgesehen ist. Gates of a vehicle, in particular an aircraft is provided.
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