光学传感器系统技术方案

本发明专利技术涉及一种光学传感器系统，其被配置为与具有至少一个光源和至少一个照相机的移动计算机设备配合作用，其中所述光学传感器系统具有用于将来自所述计算机设备的光源的光输入到传感器系统中的至少一个输入接口和用于将来自所述传感器系统的光输出到所述计算机设备的照相机的至少一个输出接口，其中所述传感器系统具有至少一个光学的光导路径，通过该光导路径将所述输出接口与所述输入接口光学连接，其中在所述光导路径中布置有至少一个传感器元件，所述传感器元件被配置为，根据从外部作用于传感器系统的影响变量来改变被导引穿过所述光导路径的光，其中所述传感器系统具有扁平设计的平面型固持结构，其中输入接口、输出接口、光导路径的元件和传感器元件在构造上集成在所述固持结构中并且以固定预设的光学布置相对于彼此调整。

Optical sensor system

The invention relates to an optical sensor system, the mobile computer device is configured with at least one light source and at least one camera with function, wherein the optical sensor system is used to convert the light input to the sensor system of light source from the computer equipment in the at least one input interface and used to from the sensor system of the light output to at least one output interface of the computer device camera, the optical path of the sensor system has at least one optical path, the optical output of the interface and the input interface of optical connection, in which the optical path is arranged in at least one a sensor element, the sensor element is configured according to the influence from external variables to change in the sensor system is guided through the The optical path of the light, wherein the sensor system has a planar structure holding flat design, which input interface, output interface, optical path and the sensor element in the structure of integration in the holding structure and optical arrangement relative to each other to adjust the preset fixed.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光学传感器系统本专利技术涉及一种光学传感器系统，其被配置为与具有至少一个光源和至少一个照相机的移动计算机设备配合作用，其中所述光学传感器系统具有用于将来自所述计算机设备的光源的光输入(或耦合)到传感器系统中的至少一个输入接口(或耦合接口)和用于将来自所述传感器系统的光输出(或脱耦)到所述计算机设备的照相机的至少一个输出接口(或脱耦接口)，其中所述传感器系统具有至少一个光学的光导路径，通过该光导路径将所述输出接口与所述输入接口光学连接，其中在所述光导路径中布置有至少一个传感器元件，所述传感器元件被配置为，根据从外部作用于传感器系统的影响变量来改变被导引穿过所述光导路径的光。WO2014/107364A1描述了智能手机生物传感器。在此通过相应的外部光学元件来进一步扩展智能手机，以识别生物分子试验的结果。然而，为此所需的结构相对复杂、大且敏感。因此，本专利技术要解决的技术问题在于，提供一种被配置为与移动计算机设备配合作用的光学传感器系统，所述光学传感器系统具有更好的实用性。根据权利要求1，该技术问题通过光学传感器系统解决，该光学传感器系统被配置为与具有至少一个光源和至少一个照相机的移动计算机设备配合作用，其中所述光学传感器系统具有用于将来自所述计算机设备的光源的光输入到传感器系统中的至少一个输入接口和用于将来自所述传感器系统的光输出到所述计算机设备的照相机的至少一个输出接口，其中所述传感器系统具有至少一个光学的光导路径，通过该光导路径将所述输出接口与所述输入接口光学连接，其中在所述光导路径中布置有至少一个传感器元件，所述传感器元件被配置为，根据从外部作用于传感器系统的影响变量来改变被导引穿过所述光导路径的光，其中所述传感器系统具有扁平设计的平面型固持结构，其中输入接口、输出接口、光导路径的元件和传感器元件在构造上集成在所述平面型固持结构中并且以固定预设的光学布置相对于彼此调整。本专利技术的优点在于，所述光学传感器系统可以与移动计算机设备一起以非常易于使用的方式操作，并且由于紧凑的平面结构，可以更容易地由用户随身携带。如果例如使用智能手机作为移动计算机设备，则智能手机即使在补充有光学传感器系统的情况下也基本上保持其外部尺寸，因为所述传感器系统可以这样紧凑地提供，使得其几乎不增加尺寸。本专利技术的另一个优点是，所述固持结构导致集成在其中的各个元件有确定的位置，特别是输入接口、输出接口、光导路径的元件和传感器元件，它们被以固定预设的光学布置彼此固持。与此相应地，这不会导致这些元件之间的失调。如上所述，移动计算机设备可以是智能手机或任何其他类型的移动电话或移动计算机设备，例如，笔记本电脑、平板电脑、便携式媒体播放器(例如iPod)或智能手表等。从外部作用于传感器系统的影响变量可以是物理、化学和/或生物化学变量。一个、多个或所有的在构造上集成到平面型固持结构中的元件可以尤其以可拆卸的方式固定到平面型固持结构上，使得它们必要时可被更换。因此，传感器元件例如可设计为可被替换的一次性传感器。固持结构和/或剩余元件在此可以是可重复利用的。特别地，布置在光导路径中的传感器元件可以是光学传感器。光学传感器用于探测环境参数。借助例如吸收测量、散射光测量、反射光测量、透射光测量、荧光测量、偏振光测量、折射率测量、量子点和/或光的幅值或相位谱图的确定，可以检查环境参数。光学传感器可以例如通过等离激元(或称为胞质团)、空腔、光消逝场(optischemEvaneszensfeld)、光栅、光子晶体、环谐振器或法布里-珀罗(Fabry-Perot)或马赫-曾德尔(Mach-Zehnder)干涉仪或作为光极(Optode)实现。等离激元传感器可以例如通过金涂层、银涂层和/或通过纳米结构化(例如纳米颗粒)来实现。在基于纳米颗粒的等离激元传感器的情况下，纳米颗粒可以在使用传感器系统之前就已经存在于传感器表面上，或者可以仅在使用传感器系统期间被施加到传感器表面上。此外，可以在传感器和金属涂层之间使用粘接层，并且可以集成用于使相位匹配的光栅结构。多个光学传感器可以沿着光学波导串联和/或并联地复用，其中可以使用波长复用此外，可以使用透镜来增加输入和/或输出接口的耦合效率。特别地，传感器系统可以被设计为芯片实验室。输入接口可以包括至少一个输入机构，例如以一个或多个输入部件的形式的输入机构。相应地，输出接口可以包括至少一个输出机构，例如以一个或多个输出部件形式的输出机构。输入部件和/或输出部件可以通过菲涅耳-/全反射和/或光衍射实现。输入部件和/或输出部件可以例如是光学元件，如镜子、棱镜、倾斜的波导、光栅。此外，纳米颗粒可用于光学耦合。输入机构和/或输出机构的效率可以通过透镜系统和/或圆锥形结构来优化。此外，借助作为对输入部件和/或输出部件的补充的偏振滤光器可以调节和优化光偏振。此外，通过作为输入机构的光栅或者通过改变输入耦合器的位置处的显示器的颜色可以输入目标波长的光。平面型固持结构可以由抗弯刚性或相对柔性的材料形成。特别地，平面型固持结构可以是可弯曲的并且在此保持其扁平设计的平面性质。平面型固持结构可以由塑料，金属，天然材料如木材或软木，纺织材料或其组合组成。由此，所述传感器系统可以以廉价的方式制造。由于廉价的制造，传感器系统也可以被提供为一次性传感器系统。这特别是在卫生要求高的应用情况下是有利的。移动计算机设备的光源例如可以是用于照亮由计算机设备的照相机探测的区域的光源，例如以手电筒(白光源)，LED(发光二极管)或类似部件的形式。所述光源例如还可以是移动计算机设备的显示器。特别地，所述光源可以被设计为多色光源。这是有利的，因为可以以目标方式将不同的波长馈送到光导路径中。通过适当的软件控制可以随时改变波长，从而由此才能够实现特定的测量。移动计算机设备的照相机可以是前侧照相机、后侧照相机或布置在侧面的照相机。根据本专利技术的有利扩展方式，光学传感器系统仅包括纯无源部件，即不需要电能供应的部件。这具有的优点是，光学传感器系统可以在无需专用电源的情况下实现，这另外有利于紧凑、廉价且简单地实施所述传感器系统。此外，省略了电能供应部件的更换或再充电。根据本专利技术的有利扩展方式，平面型固持结构被设计为具有两个彼此背离的主表面的、薄的扁平结构，所述主表面是固持结构具有最大面积内容的外表面，其中，所述主表面基本上彼此平行地延伸。由此允许特别紧凑地构造所述传感器系统，使得其不会明显地突出超过与其连接的移动计算机设备。根据本专利技术的有利扩展方式，平面型固持结构的厚度明显小于其宽度和长度。由此也允许了特别紧凑地构造所述传感器系统，使得其不会明显地突出超过与其连接的移动计算机设备。特别地，有利的情形是，构造具有这样的厚度的平面型固持结构，所述厚度不大于所述光学传感器系统应当与其配合作用的移动计算机设备的厚度。根据本专利技术的有利扩展方式，集成到平面型固持结构中的光导路径被设计用于基本平行地沿着平面型固持结构的主表面传导光。这能够实现很好地利用在本身被构造得相当薄的固持结构中的现有的安装空间。根据本专利技术的有利扩展方式，光导路径包括至少一个铺设在平面型固持结构中的光波导。光波导可以例如被设计为玻纤光导或类似的光导，特别是设计为柔性光导。光波导可以由芯和包层组成，其中所述芯具有较大的光学密本文档来自技高网...

【技术保护点】
光学传感器系统(1)，被配置为与具有至少一个光源(7,101)和至少一个照相机(8)的移动计算机设备(100)配合作用，其中所述传感器系统(1)包括用于将来自计算机设备(100)的光源(7,101)的光(13)输入到传感器系统(1)中的至少一个输入接口(3)和用于将来自传感器系统(1)的光输出到计算机设备(100)的照相机(8)中的至少一个输出接口(4)，其中传感器系统(1)具有至少一个光学的光导路径(2)，经由所述光导路径(2)将输出接口(4)与输入接口(3)光学连接，其中至少一个传感器元件(5)布置在光导路径(2)中，所述传感器元件被配置为，根据从外部作用于传感器系统(1)的影响变量来改变被导引穿过所述光导路径(2)的光，其特征在于，所述传感器系统(1)具有扁平设计的平面型固持结构(9,11)，其中输入接口(3)、输出接口(4)、光导路径的元件(2)和传感器元件(5)在构造上集成在所述平面型固持结构中并且以固定预设的光学布置相对于彼此调整。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.01.21 DE 102015100845.91.光学传感器系统(1)，被配置为与具有至少一个光源(7,101)和至少一个照相机(8)的移动计算机设备(100)配合作用，其中所述传感器系统(1)包括用于将来自计算机设备(100)的光源(7,101)的光(13)输入到传感器系统(1)中的至少一个输入接口(3)和用于将来自传感器系统(1)的光输出到计算机设备(100)的照相机(8)中的至少一个输出接口(4)，其中传感器系统(1)具有至少一个光学的光导路径(2)，经由所述光导路径(2)将输出接口(4)与输入接口(3)光学连接，其中至少一个传感器元件(5)布置在光导路径(2)中，所述传感器元件被配置为，根据从外部作用于传感器系统(1)的影响变量来改变被导引穿过所述光导路径(2)的光，其特征在于，所述传感器系统(1)具有扁平设计的平面型固持结构(9,11)，其中输入接口(3)、输出接口(4)、光导路径的元件(2)和传感器元件(5)在构造上集成在所述平面型固持结构中并且以固定预设的光学布置相对于彼此调整。2.根据前述权利要求所述的传感器系统，其特征在于，平面型固持结构(9,11)被设计为具有两个彼此背离的主表面(12,14)的、薄的扁平结构，所述主表面是平面型固持结构(9,11)具有最大面积内容的外表面，其中，所述主表面(12,14)基本上彼此平行地延伸。3.根据前述权利要求之一所述的传感器系统，其特征在于，所述平面型固持结构(9,11)的厚度明显小于其宽度和长度。4.根据前述权利要求之一所述的传感器系统，其特征在于，集成到平面型固持结构(9,11)中的光导路径(2)被设计用于基本平行地沿着平面型固持结构(9,11)的主表面(12,14)传导光。5.根据前述权利要求之一所述的传感器系统，其特征在于，光导路径(2)具有至少一个以弧的形式铺设于平面型固持结构(9,11)中的光波导。6.根据前述权利要求之一所述的传感器系统，其特征在于，光导路径(2)具有至少一个用于在输入接口处将所述光(13)输入到光导路径中的输入机构(3a)和/或用于在输出接口(4)处将所述光从光导路径(2)中输出的输出机构(4a,4b)，其中所述输入机构(3a)和/或输出机构(4a,4b)被配置为，将沿垂直于主表面(12,14)的方向输入或输出的光至少部分地沿光导路径(2)的纵向延伸方向偏转。7.根据前述权利要求之一所述的传感器系统，其特征在于，平面型固持结构(9,11)包括至少一个机械式固定装置(15)，其有助于相对于传感器系统(1)正确布置和调整计算机装置(100)。8.根据前述权利要求之一所述的传感器系统，其特征在于，传感器系统(1)集成到计算机设备(100)的保护套中、服装中或者集成到包装件中或者设计为集成到计算机设备(...

【专利技术属性】
技术研发人员：K布雷默，B罗思，JG沃尔特，
申请(专利权)人：汉诺威戈特弗里德威廉莱布尼茨大学，
类型：发明
国别省市：德国,DE