ES2219872T3 - Dispositivo optico de emision y recepcion. - Google Patents

Dispositivo optico de emision y recepcion.

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ES2219872T3 ES98906904T ES98906904T ES2219872T3 ES 2219872 T3 ES2219872 T3 ES 2219872T3 ES 98906904 T ES98906904 T ES 98906904T ES 98906904 T ES98906904 T ES 98906904T ES 2219872 T3 ES2219872 T3 ES 2219872T3
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Abstract

LA INVENCION SE REFIERE A UN DISPOSITIVO OPTICO DE TRANSMISION Y RECEPCION (1). ENTRE LA UNIDAD TRANSMISORA Y LA UNIDAD RECEPTORA, EN EL INTERIOR DEL ALOJAMIENTO Y FRENTE A UNA TAPA TRANSLUCIDA (4), SE MONTAN UNAS GUIAS DE LUZ (7A, 7B). COMO RESULTADO, LA FRACCION DE LUZ QUE SE REFLEJA SOBRE EL RECUBRIMIENTO TRANSLUCIDO DE LA UNIDAD TRANSMISORA SE DIRIGE A LA UNIDAD RECEPTORA Y, DE ESTE MODO, SE PUEDE DETERMINAR LA CAPACIDAD FUNCIONAL DE LA UNIDAD TRANSMISORA, AL IGUAL QUE LA ACUMULACION DE SUCIEDAD SOBRE LA PANTALLA TRANSLUCIDA.

Description

Dispositivo óptico de emisión y recepción.
La invención se refiere a un dispositivo óptico de emisión y recepción, como se conoce, por ejemplo, por los documentos EP 0 312 788 A2, EP 0 112 498 A2, EP 0 122 609 A1 o DE 196 20 147 A1.
Además de para la transmisión de datos digitales, los dispositivos ópticos de emisión y recepción sirven, por ejemplo, también en el campo de aplicación analógico para la exploración de espacios y estructuras, como barreras de luz, para la medición de distancias o para la detección de la ocupación de los asientos en automóviles. Para ello, se usa preferiblemente luz en la zona espectral no visible, en particular luz infrarroja. Generalmente, los dispositivos de emisión y recepción están protegidos de las influencias ambientales por una carcasa, que al menos en la zona del dispositivo de emisión y recepción está realizada de forma transparente para la zona espectral correspondiente. Generalmente surge aquí el problema que las cubiertas transparentes se ensucian, empeorando de esta forma el equivalente luminoso.
Por un lado, los niveles de las señales de recepción dependen de la distancia de la superficie reflectante y de la reflexión espectral de ésta. Una señal de recepción débil o la falta de una señal puede deberse, por ejemplo, a una mala reflexión en las superficies en el exterior del dispositivo de emisión y recepción o puede indicar, por otro lado, un defecto del dispositivo de emisión. El control del flujo de corriente para comprobar si hay un fallo del dispositivo de emisión tampoco resulta ser absolutamente fiable.
Hay que valorar de forma especialmente crítica aquellas soluciones para la compensación de un descenso del nivel de recepción debido a la suciedad en las que se aumenta automáticamente la potencia de emisión. Para la exploración de distancias largas deben emitirse en un estado con ausencia de suciedad potencias de emisión considerables, no pudiendo excluirse del todo un perjuicio a largo plazo para las personas en el espacio explorado si se vuelve a aumentar esta potencia. En particular, para la aplicación de dispositivos ópticos de emisión y recepción en la zona de la cabeza de una persona, como es usual para detectar si está ocupado un asiento, debe ser posible evitar este aumento.
Por el documento DE-OS 196 20 147 A1 se conoce un dispositivo para la medición de la distancia de visibilidad, en el que una parte de la luz emitida se conduce en el exterior de la cubierta transparente por una fibra de vidrio al dispositivo de recepción. Al igual que el rayo útil propiamente dicho, el rayo de referencia así generado es amortiguado en primer lugar por la cubierta sucia. Si bien el rayo de referencia puede servir en el dispositivo de recepción de forma adecuada para la comparación con el rayo útil reflejado en el espacio observado, para obtener de esta forma una información sobre el espacio observado de acuerdo con el objetivo, esta información representa, no obstante, sólo una consideración de la suciedad en forma de un debilitamiento igual para los dos rayos, aunque justamente no se trata de una determinación de la suciedad, lo que tampoco es la intención. Por así decirlo, se usa de forma selectiva una magnitud inexacta para la comparación (véase la columna 2, líneas 35 - 39).
El documento EP 0 312 788 A2 describe un dispositivo para la medición de la distancia de visibilidad mediante un dispositivo de emisión y recepción que se encuentra dentro del habitáculo del vehículo, en el que el parabrisas puede interpretarse como cubierta transparente expuesta a la suciedad. Una pequeña parte de la parte de luz reflejada de forma difusa en el parabrisas llega a la unidad de recepción y puede ser distinguida y valorada allí gracias a los distintos tiempos de propagación de las partes de luz reflejadas en el exterior del parabrisas. Un inconveniente radica en la parte muy pequeña de la parte de luz reflejada de forma difusa en el parabrisas, que vuelve realmente a la unidad de recepción. Por lo tanto, el dispositivo es muy inexacto para la determinación de la suciedad.
El documento EP 0 112 498 A2 muestra una disposición para la limpieza automática de ventanas, que propone en una forma de realización una unidad de emisión y recepción separada para la medición de la suciedad, que está dispuesta en otro ángulo respecto a la cubierta transparente, no influyendo, por lo tanto, esta parte de luz en el resultado de medición de la otra unidad de emisión y recepción, aunque significa que es considerablemente costoso. Como otra alternativa se propone en el documento EP 0 112 498 y, en particular, en el documento EP 0 122 609, conducir la parte de luz reflejada en la cubierta transparente de la unidad de emisión mediante un conductor de ondas de luz a la unidad de recepción.
No obstante, los costes son relativamente elevados por el conductor de ondas de luz y la parte detectable por éste de luz reflejada en la cubierta transparente es bastante reducida, debido al pequeño orificio. Además, una disposición de este tipo requiere, a su vez, una distinción respecto a las ventanas de tiempo entre las reflexiones en el interior y en el exterior de la cubierta transparente, lo cual es muy costoso en cuanto a la técnica de control.
Por lo tanto, la invención tiene el objetivo de presentar un dispositivo óptico de emisión y recepción en el que aumente de forma sencilla la parte de luz detectable de la luz reflejada en la cubierta transparente.
Este objetivo se consigue mediante las características de la reivindicación 1. En las reivindicaciones subordinadas se presentan variantes ventajosas de la invención.
Mediante dos superficies de reflexión paralelas, que pueden realizarse de forma muy sencilla, puede conducirse ahora una parte especialmente grande de las partes de luz reflejadas, que se producen inevitablemente en el interior de la cubierta transparente (que aumentan fuertemente cuando aumenta la suciedad) a la unidad de recepción. De esta forma es posible valorar esta parte de luz reflejada de forma interna. Esta parte de luz depende, por un lado, del grado de suciedad, no influyendo, por el otro, la disposición, la estructura y las condiciones de color del dispositivo de emisión y recepción.
El dispositivo óptico de emisión y recepción según la invención puede realizarse de forma sencilla, aunque es sumamente efectivo. Por la detección del grado de suciedad sin error por el efecto exterior, el nivel de recepción analógico puede corregirse, por un lado, con un factor de corrección o puede iniciarse una limpieza de la cubierta transparente cuando de sobrepasa un valor umbral. Por ejemplo, es pensable la activación de un dispositivo de limpieza o una indicación, que invita al usuario a limpiar la cubierta transparente. Queda excluido un perjuicio para la salud de las personas en el alcance de emisión; no es necesario aumentar el nivel de emisión.
La relación de la luz reflejada de forma difusa cuando la suciedad es total y cuando no hay suciedad y, por lo tanto, la detección del grado de suciedad puede optimizarse de tal forma que se adapta la distancia entre la cubierta transparente y las unidades de emisión o recepción paralela a la dirección de emisión de forma correspondiente a la distancia perpendicular respecto a la dirección de emisión entre las unidades de emisión y recepción, la cual se elige, a su vez, en función del tamaño y de la distancia de la zona destino.
Aquí se puede considerar una relación numérica de las distancias entre 4,5 y 6,0, para la que hay que buscar un valor óptimo de la relación de la luz reflejada cuando la suciedad es total y cuando no hay suciedad.
Para poder renunciar a una distinción respecto a ventanas de tiempo entre reflexiones en el interior y en el exterior de la cubierta transparente, es ventajoso emitir luz desde una unidad de emisión determinada, cuya parte de luz reflejada en la cubierta transparente se conduce mediante el medio conductor de luz a un primer grupo de unidades de recepción, mientras que un segundo grupo de unidades de recepción detecta sólo la parte de luz reflejada en el exterior de la cubierta transparente. Por lo tanto, es posible que una unidad de recepción reciba sólo la luz reflejada en el interior por la cubierta transparente o sólo las reflexiones que se producen en el exterior de la cubierta transparente.
A continuación, la invención se explicará más detalladamente con ayuda de ejemplos de realización y figuras. Muestran:
la figura 1a, el dispositivo de emisión y recepción según la invención, así como la marcha de los rayos en el exterior de éste a la zona destino;
la figura 1b, recorte en vista a escala ampliada del dispositivo de emisión y recepción según la invención de la figura 1a con medios conductores de luz en el interior de la cubierta transparente;
la figura 1c, tabla de asignación de puntos en el espacio a determinadas unidades de emisión y recepción del dispositivo de emisión y recepción de la figura 1a ó 1c;
la figura 2, señales de recepción de las unidades de recepción con el nivel de la señal útil y de la señal de suciedad;
la figura 3, nivel de la señal útil y nivel de las reflexiones recibidas en el interior de la cubierta transparente en función del grado de suciedad;
la figura 4, la relación de luz reflejada de forma difusa cuando la suciedad es total y cuando no hay suciedad en función de la distancia entre la cubierta transparente y las unidades de emisión y recepción.
La figura 1a muestra también la marcha de los rayos del dispositivo de emisión y recepción (1) representado en una vista a escala ampliada en la figura 1b con su cubierta transparente (4) a la distancia a2 paralela a la dirección de emisión. Las unidades de emisión (S_{1}...S_{n}) exploran la zona destino (Z) en el exterior del dispositivo de emisión y recepción (1) a una distancia a3. La figura 1b muestra en una vista a escala ampliada un dispositivo óptico de emisión y recepción (1), que presenta n unidades de emisión (S_{1}...S_{n}) y m unidades de recepción (E_{1}...E_{n}) a una distancia a1 perpendicular respecto a la dirección de emisión. Delante de las unidades de emisión (S_{1}...S_{n}) está dispuesta una óptica de emisión (2), que dirige los rayos de luz emitidos a la zona destino (Z) en el exterior del dispositivo de emisión y recepción (1). De forma correspondiente, delante de las unidades de recepción (E_{1}...E_{n}) está dispuesta una óptica de recepción (3), que dirige los rayos de luz reflejados de la zona destino (Z) a determinadas unidades de recepción. A una distancia a2 paralela a la dirección de emisión, una cubierta (4) está dispuesta delante del dispositivo de emisión y recepción (1), que protege el dispositivo de emisión y recepción (1) de la suciedad y de influencias ambientales. Esta cubierta es transparente para la zona espectral de la luz emitida. Inevitablemente, una parte de la luz emitida por las unidades de emisión (S_{1}...S_{n}) se refleja de forma difusa en las superficies límite ya en el interior de la cubierta (4) transparente. Las superficies de reflexión (7a) y (7b) están dispuestas de tal forma que una parte de la luz reflejada de forma difusa se capta pudiendo conducirse al lado de recepción. Allí llega a través de la óptica de recepción (3) a determinadas unidades de recepción. Las superficies de reflexión (7a, 7b) pueden estar realizadas, por ejemplo, como láminas reflectantes o como superficie reflectante metalizada por vaporización.
A las distintas unidades de emisión pueden asignarse determinados puntos en el espacio x_{i} de la zona destino (Z), en los que se refleja la luz emitida por la unidad de emisión i (Si). La unidad de recepción (E_{1}...E_{m}) están dispuestas ahora de tal forma que capten estas reflexiones de los puntos en el espacio x_{i}. Por lo tanto, a un punto en el espacio x_{i} puede asignarse una unidad de emisión y de recepción, como se visualiza con ayuda de la tabla de asignación en la figura 1c.
La figura 2 muestra ahora las señales de recepción de las unidades de recepción después de un impulso de emisión de la unidad de emisión n (S_{n}). La luz reflejada en el exterior en la zona destino conduce a una indicación de nivel en el grupo asignado, que según la reivindicación 2 ó 4 es el primer grupo de unidades de recepción (G_{1}). Al mismo tiempo se refleja una parte de la luz emitida por la unidad de emisión n (S_{n}) en las superficies límite de la cubierta transparente y se conduce al segundo grupo de unidades de recepción (G_{2}). Mientras que ahora la señal de suciedad en el segundo grupo (G_{2}) de las unidades de recepción aumenta a medida que aumenta la suciedad, la señal útil en el primer grupo (G_{1}) se debilita. No obstante, cuando dispara la primera unidad de emisión (S_{1}), la parte de la señal útil estará en la zona del segundo grupo (G_{2}), como se ha descrito en la reivindicación 5. Por consiguiente, las unidades de recepción se aprovechan de forma multifuncional, garantizándose una exploración especialmente eficaz y al mismo tiempo económica de una zona destino grande. Las disposiciones descritas en las reivindicaciones 3 ó 4 puede realizarse de forma análoga a este ejemplo de realización eligiéndose de forma correspondiente determinadas unidades de emisión o recepción.
La figura 3 muestra la modificación de la parte de luz reflejada de forma interna y de la señal útil, que se refleja en el exterior en función del grado de suciedad. Se ve claramente que la señal útil se debilita cada vez más a medida que aumenta la suciedad, mientras que aumenta la parte de la luz reflejada en el interior de la cubierta transparente. Esto puede detectarse por la modificación de las señales de recepción y compararse con el nivel que hay con una cubierta nueva o limpia. De forma correspondiente pueden corregirse los valores de señal útil recibidos al sobrepasarse determinados valores umbrales o puede activarse, por ejemplo, un piloto de control, que invita al usuario a limpiar próximamente la cubierta del dispositivo óptico de emisión y recepción.
La figura 4 muestra la relación de luz reflejada de forma difusa cuando la suciedad es total y cuando no hay suciedad en función de la distancia a2 entre la cubierta transparente habiendo una distancia predeterminada entre las unidades de emisión y recepción. Puede verse claramente una distancia óptima a2_{opt} (4,5 < a2_{opt} (\approx5,2) < 6,0), que es la que mejor garantiza la detección del grado de suciedad. Mediante la medición de los niveles de señal para dos cubiertas de distintos grados de suciedad puede encontrarse esta distancia óptima a2_{opt} para cualquier distancia a1 entre las unidades de emisión y recepción de tal forma que se aumenta la distancia a2 partiendo de cero hasta que la relación vuelva a empeorar. De esta forma, es fácil realizar una adaptación a las particularidades de los distintos dispositivos de emisión y recepción. Cuando las superficies reflectantes tienen una distancia demasiado corta, la potencia luminosa transmitida por los medios conductores de luz dispuestos en el interior se reduce; cuando la distancia es mayor que la óptima, la potencia de emisión que llega a la cubierta transparente se debilita cada vez más, por lo que va dominando en comparación la amortiguación inevitable de la cubierta transparente, de modo que la cubierta transparente refleja cada vez más potencia de emisión.

Claims (4)

1. Dispositivo óptico de emisión y recepción (1), en particular en la zona espectral de las ondas infrarrojas, que presenta al menos una unidad de emisión (S) y al menos una unidad de recepción (E) con una cubierta (4) transparente, al menos en la zona de las unidades de emisión y recepción (S, E), reflejándose la luz emitida por las unidades de emisión en el exterior de la cubierta y recibiéndose la misma en las unidades de recepción, estando previstos medios conductores de luz en el interior de la cubierta (4) entre la unidad de emisión y la unidad de recepción, mediante los cuales se conduce a la unidad de recepción (E) la parte de la luz emitida reflejada en la cubierta (4) transparente de la unidad de emisión para la valoración del debilitamiento de la luz por la suciedad de la cubierta (4) transparente, caracterizado porque como medios conductores de luz están dispuestas en el lado interior de la cubierta (4), en la zona entre la unidad de emisión y la unidad de recepción una primera y una segunda (7a, 7b) superficie de reflexión reflectante, dispuesta la segunda paralelamente a la primera.
2. Dispositivo óptico de emisión y recepción según la reivindicación 1, caracterizado porque respecto a una distancia (a1) perpendicular respecto a la dirección de emisión, elegida en función del tamaño y de la distancia (a3) de la zona destino (Z), entre las unidades de emisión y recepción, la distancia (a2) entre la cubierta transparente y las unidades de emisión o recepción paralelas a la dirección de emisión se elige de tal forma que la relación de la luz reflejada de forma difusa cuando la suciedad es total y cuando no hay suciedad sea la máxima.
3. Dispositivo óptico de emisión y recepción según la reivindicación 2, caracterizado porque la relación numérica de la distancia (a1) perpendicular a la dirección de emisión entre las unidades de emisión y recepción a la distancia (a2) entre la cubierta transparente y las unidades de emisión o recepción paralelas a la dirección de emisión (a1/a2) está situada entre 4,5:1 y 5,0:1, preferiblemente en aproximadamente 5,2.
4. Dispositivo óptico de emisión y recepción según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque están previstos al menos un primer y un segundo grupo (G1, G2) de unidades de recepción (E), porque el primer grupo (G1) de unidades de recepción (E) está dispuesto de tal forma que sólo pueda recibir el impulso de emisión emitido por una unidad de emisión (S) determinada, reflejado en el interior de la cubierta transparente, mientras que el segundo grupo (G2) de unidades de recepción (E) está dispuesto de tal forma que sólo reciba las reflexiones del impulso de emisión emitido por la unidad de emisión (S) determinada en el exterior de la cubierta (4) transparente.
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