DE10006321A1

DE10006321A1 - Optical monitoring equipment production, involves shifting axis of at least one of the transmitter and receiver optics, and fixing position of transmitter or receiver optics

Info

Publication number: DE10006321A1
Application number: DE10006321A
Authority: DE
Inventors: Rainer Frick; Guenter Reisacher
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Priority date: 2000-02-12
Filing date: 2000-02-12
Publication date: 2001-08-23

Abstract

The axis of at least one of the transmitter and receiver optics is shifted to be perpendicular to the optical axis of a transmitter or receiver and obtain maximum transmitting power in the transmitter or maximum receiving power in the receiver. The position of the transmitter or receiver optics is then fixed. An Independent claim is also included for the optics and optical sensor of a transmitter or a receiver.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer optischen Überwachungs einrichtung gemäß Anspruch 1. Zudem wird eine Optik und ein Optikaufnehmer eines Senders oder Empfängers einer Überwachungseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens vorgestellt.The invention relates to a method for producing an optical monitoring device according to claim 1. In addition, an optics and an optics pickup of a transmitter or receiver of a monitoring device for implementation presented the procedure.

Eine optische Überwachungseinrichtung ist beispielsweise der DE 197 04 793 zu entnehmen. Die Überwachungseinrichtung besteht aus einem optischen Sender zur Emission von Lichtwellen in ein Zielgebiet und einem optischen Empfänger zum Empfangen der an Objekten im Zielgebiet reflektierten Lichtwellen. Der Sender kann dabei beispielsweise aus einer Anzahl von Sendedioden, der Empfänger aus einer Anzahl von Fotodioden bestehen.An optical monitoring device is, for example, DE 197 04 793 remove. The monitoring device consists of an optical transmitter Emission of light waves into a target area and an optical receiver for Receive the light waves reflected from objects in the target area. The transmitter can for example, from a number of transmitter diodes, the receiver from one Number of photodiodes exist.

Dabei weisen Sender und/oder Empfänger eine entsprechende Optik auf. Die Sendeoptik dient dabei der Ablenkung und Fokussierung der emittierten Lichtwellen ins Zielgebiet, die Empfangsoptik zur Bündelung der reflektierten Lichtwellen. Üblicherweise sind Sende- und Empfangsoptik starr im Gehäuse der Überwachungs einrichtung montiert.The transmitter and / or receiver have a corresponding optic. The Transmitting optics serve to deflect and focus the emitted light waves to the target area, the receiving optics to bundle the reflected light waves. The transmitting and receiving optics are usually rigid in the housing of the monitoring device mounted.

Diese optischen Überwachungseinrichtungen erfassen Objekte im Zielgebiet und werden im Bereich der Kraftfahrzeugindustrie insbesondere zur Erkennung der Sitzbelegung und Insassenposition eingesetzt. In Abhängigkeit von der detektierten Sitzbelegung bzw. Insassenposition wird die Auslösung von Insassenschutz einrichtungen angepaßt. Gerade auch für diese sicherheitskritischen Anwendungen ist daher eine gute Meßgenauigkeit entscheidend. Die Meßgenauigkeit ist dabei maßgeblich von dem Signal-Rausch-Verhältnis abhängig, welches sich aus dem Verhältnis zwischen der am Empfänger aufgrund der reflektierten Lichtwellen meßbaren Empfangsleistung und dem auftretendem Umgebungsstörlichtanteil bestimmt. Die Empfangsleistung ist zudem von dem Reflexionsverhalten im Ziel gebiet und der Sendeleistung abhängig. These optical monitoring devices detect objects in the target area and are used in the field of the motor vehicle industry in particular for the detection of Seat occupancy and occupant position used. Depending on the detected Seat occupancy or occupant position will trigger occupant protection facilities adapted. Especially for these safety-critical applications good measurement accuracy is therefore crucial. The measuring accuracy is there largely depends on the signal-to-noise ratio, which results from the Ratio between that at the receiver due to the reflected light waves measurable reception power and the ambient light component certainly. The reception performance is also dependent on the reflection behavior in the target area and depending on the transmission power.

Da die Sendeleistung der emittierten Lichtwellen schon aufgrund des Strom verbrauchs begrenzt ist und zudem die Augensicherheit für die Insassen gewahrt und ein Störeinfluß auf andere Geräte vermieden werden muß, kann die Sende leistung nicht beliebig angepaßt werden.Because the transmission power of the emitted light waves is due to the current consumption is limited and eye safety for the occupants is also ensured and interference from other devices must be avoided performance can not be adjusted arbitrarily.

Bei schwachem Reflexionsverhalten reicht daher die am Empfänger eintreffende Empfangsleistung nicht mehr aus. Durch entsprechende Fokussierung mittels der Sende- und/oder Empfangsoptik kann zwar der Wirkungsgrad für einen bestimmten Bereich des Zielgebiets verbessert werden, jedoch verringert sich mit zunehmender Fokussierung die Größe dieses Bereichs.In the case of weak reflection behavior, the one arriving at the receiver is therefore sufficient Receiving power no longer out. By focusing accordingly using the Sending and / or receiving optics can indeed be the efficiency for a certain one Area of the target area will be improved, however, will decrease with increasing Focusing the size of this area.

Treten nun bei einer herkömmlichen Montage dieser Überwachungseinrichtung Toleranzen in der Ausrichtung der Sender- und/oder Empfängeroptik bzw. des Senders und/oder Empfängers auf, so führt dies zu einem Auseinanderfassen des von dem Sender beleuchteten Bereichs und des vom Empfänger beobachteten Bereichs. Eine Fokussierung ist daher nur sehr begrenzt möglich.Now occur in a conventional installation of this monitoring device Tolerances in the alignment of the transmitter and / or receiver optics or the Sender and / or receiver, this leads to a disassembly of the area illuminated by the transmitter and the area observed by the receiver Area. Focusing is therefore only possible to a very limited extent.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Überwachungseinrichtung vorzustellen, welches eine besseres Signalerkennung gewährleistet. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Zudem wird eine Optik und Optikaufnehmer eines Senders oder Empfängers einer Überwachungseinrichtung zur Durchführung der voranstehenden Verfahrens vorgestellt.The object of the invention is therefore a method for producing such Introduce monitoring device, which better signal detection guaranteed. This task is characterized by the characteristics of the Claim 1 solved. Advantageous further developments can be found in the subclaims remove. In addition, the optics and optics pickups of a transmitter or Receiver of a monitoring device for performing the above Procedure presented.

Grundgedanke ist es, durch Verschieben der Sender- und/oder Empfängeroptik relativ zu dem Sender bzw. Empfänger in einer zur optischen Achse senkrechten Ebene in zumindest eine Achse eine Ausrichtung auf eine maximale Sendeleistung ins Zielgebiet bzw. eine maximale Empfangsleistung am Empfänger durchzuführen und Sender und/oder Empfänger bzw. Sender- und/oder Empfängeroptik danach in dieser Position lagezufixieren. Durch die laterale Verschiebung zwischen Sender und Senderoptik wird das Sendeleistungsmaximum exakt ins Zielgebiet verschoben. Die laterale Verschiebung zwischen Empfänger und Empfängeroptik ermöglicht eine ent sprechend genaue empfängerseitige Ausrichtung auf dieses Zielgebiet. Sowohl die Ausrichtung auf der Sende- als auch auf der Empfangsseite verbessern dabei jeweils das Signal-Rausch-Verhältnis. Grundsätzlich ist es unerheblich, ob nun Sender bzw. Empfänger oder Sender- bzw. Empfänger-Optik verschoben werden. Vorzugsweise erfolgt die Ausrichtung entlang der beiden orthogonalen Achsen in der Ebene senkrecht zur optischen Achse. The basic idea is to move the transmitter and / or receiver optics relative to the transmitter or receiver in a perpendicular to the optical axis Level in at least one axis an alignment to a maximum transmission power to the target area or to perform a maximum reception performance at the receiver and transmitter and / or receiver or transmitter and / or receiver optics thereafter in fix this position. Due to the lateral shift between transmitter and Transmitter optics, the maximum transmission power is shifted exactly to the target area. The lateral displacement between the receiver and receiver optics enables ent speaking precise targeting of the recipient on this target area. Both the Alignment on the sending as well as on the receiving side improve in each case the signal-to-noise ratio. Basically, it is irrelevant whether the transmitter or Receiver or transmitter or receiver optics are moved. Preferably the alignment takes place along the two orthogonal axes in the plane perpendicular to the optical axis.

Vorzugsweise wird zunächst die Sendeseite mittels einem im Zielgebiet ange ordneten Ausrichtungsdetektor ausgerichtet, indem die Sendeoptik in der Ebene senkrecht zu ihrer optischen Achse so verschoben wird, daß die am Ausrichtungs detektor detektierte Lichtleistung maximal wird. Nachfolgend wird die Empfänger optik zum Empfänger ausgerichtet, bis die Empfangsleistung maximal ist.Preferably, the transmission side is first displayed using a in the target area ordered alignment detector aligned by the transmit optics in the plane perpendicular to its optical axis so that the alignment detector detected light output becomes maximum. Below is the recipient optics aligned with the receiver until the reception power is at a maximum.

Besonders bevorzugt ist eine sich iterativ annähernde Ausrichtung abwechselnd hintereinander entlang der zwei Achsen, die senkrecht zur optischen Achse in der Ebene liegen, wobei mit jedem Iterationsdurchlauf die Schrittweite abnimmt, in der die Verschiebung entlang der jeweiligen Achse erfolgt. Während so im ersten Iterationsdurchlauf durch große Schrittweiten auch bei einer weit von der optimalen Position abweichenden Ausgangsposition eine, wenn auch grobe, dafür aber schnelle Annäherung in Richtung des Optimums erfolgt, erhöht sich mit jedem Iterationsschritt die Genauigkeit der Ausrichtung. Durch den jeweiligen Wechsel der Achse wird ermöglicht, daß für den nächsten Iterationsdurchlauf jeweils die bestmögliche Ausgangsposition gewählt wird. Selbst wenn im ersten Iterations durchlauf in einer Achse kein Optimum meßbar ist, kann durch entsprechende vorherige Ausrichtung in die andere Achse eine Ausgangsposition für die folgenden zweiten Iterationsdurchlauf gefunden werden, in der auch für die erste Achse nun ein ausreichend starkes Empfangssignal am Ausrichtungsdetektor oder Empfänger vorliegt und eine Bestimmung des Optimums bei gegebener Schrittweite möglich ist.An iteratively approximating alignment is particularly preferred alternating one behind the other along the two axes perpendicular to the optical axis in the Level, with the step size decreasing with each iteration run the shift takes place along the respective axis. While so in the first Iteration through large increments even at a far from optimal Position deviating from the initial position, albeit a rough one, however rapid approach towards the optimum takes place, increases with each Iteration step the accuracy of the alignment. By changing the Axis is enabled so that for the next iteration run the best possible starting position is selected. Even if in the first iteration pass is not measurable in one axis, can by appropriate previous alignment in the other axis a starting position for the following second iteration run can be found in the now also for the first axis a sufficiently strong received signal at the alignment detector or receiver is present and the optimum can be determined for a given step size.

Außerdem kann die Schrittweite der Verschiebung adaptiv an die an einer Aus gangsposition gemessene Empfangsleistung angepaßt werden, indem diese mit einer Soll-Leistung verglichen und entsprechend eine Normschrittweite erhöht bzw. erniedrigt wird. Diese adaptive Anpassung der Schrittweite kann für unterschiedliche Iterationsdurchläufe mit entsprechend angepaßten Soll-Leistungsvorgaben und Normschrittweiten angewendet werden.In addition, the step size of the shift can be adaptive to that at an off received position can be adjusted by using this compared to a target power and accordingly increases or increases a standard step size is lowered. This adaptive adjustment of the step size can be different Iteration runs with correspondingly adjusted target performance specifications and Standard step sizes can be applied.

Besonders vorteilhaft ist, für die Ausrichtung der Sendeoptik die Sendeoptik zusätzlich in Richtung der optischen Achse zu verschieben, wobei die Abbildung des Senders am Ausrichtungsdetektor zuerst unscharf gewählt wird. Die unscharfe Abbildung ergibt eine stärkere Streuung und damit einen größeren von dem Sender beleuchteten Bereich gegenüber der fokussierten Abbildung, so daß der Ausrichtungsdetektor auch bei extrem ungünstiger Ausgangsposition vom Sender beleuchtet wird und so zunächst eine grobe Ausrichtung möglich ist. Die Sendeoptik wird zumindest zur nachfolgenden Ausrichtung der Empfängeroptik oder bereits für den nachfolgenden Iterationsdurchlauf wieder fokussiert. Vorzugsweise wird nach jedem Iterationsdurchlauf auch der Abstand zwischen Sendeoptik und Sender mit kleiner werdender Schrittweite auf optimale Fokussierung eingestellt.It is particularly advantageous for the alignment of the transmission optics additionally shift in the direction of the optical axis, the image of the Transmitter on the alignment detector is first unset. The fuzzy The figure shows a greater spread and thus a larger one from the transmitter illuminated area compared to the focused image, so that the Alignment detector even when starting from the transmitter is extremely unfavorable is illuminated and so a rough alignment is initially possible. The transmission optics becomes at least for the subsequent alignment of the receiver optics or already for focused on the subsequent iteration run. Preferably after the distance between the optics and the transmitter with each iteration run decreasing step size adjusted for optimal focusing.

Ein besonders schnelles Verfahren zur Verschiebung der Sende- und/oder Empfangsoptik bzw. der Sender und/oder Empfänger auf den Achsen in der Ebene senkrecht zur optischen Achse ist durch eine vorherige Richtungsfestlegung mittels eines Richtungstestschritts gekennzeichnet.A particularly fast method for shifting the transmission and / or Reception optics or the transmitter and / or receiver on the axes in the plane is perpendicular to the optical axis by means of a previous direction determination marked a directional test step.

Ausgehend von einer Ausgangsposition wird zunächst in beide Richtungen auf einer ersten Achse ein einzelner Richtungstestschritt mit einer vorgegebenen ersten Schrittweite durchgeführt, wobei aus der Empfangsleistung an der Ausgangsposition eine untere und eine obere Vergleichsschwelle abgeleitet und diese mit der Empfangsleistung an den beiden Positionen des Richtungstestschritts verglichen wird. Die Empfangsleistung wird dabei am Ausrichtungsdetektor bzw. am Empfänger gemessen, je nachdem, ob die Sende- oder Empfängerseite ausgerichtet werden soll. In Bezug auf die Vergleichsschwellen ergeben sich mehrere mögliche Fälle. Hervorzuheben sind auch dabei die Sonderfälle, bei denen in beide Richtungen die Empfangsleistung innerhalb der Vergleichsschwellen bleibt oder in beide Richtungen die untere Vergleichsschwelle unterschreitet oder die obere Vergleichsschwelle überschreitet. Dann wird zur Ausrichtung in der zur ersten Achse senkrechten zweiten Achse in der Ebene übergegangen oder der Richtungstestschritt mit einer gegenüber ersten Schrittweite erhöhten Schrittweite wiederholt.Starting from a starting position, one is first in both directions first axis a single direction test step with a predetermined first Increment carried out, taking from the received power at the starting position derived a lower and an upper comparison threshold and these with the Received power compared at the two positions of the direction test step becomes. The reception power is at the alignment detector or at the receiver measured depending on whether the sending or receiving side is aligned should. There are several possible cases with regard to the comparison thresholds. Also to be emphasized are the special cases in which the in both directions Reception power remains within the comparison thresholds or in both directions falls below the lower comparison threshold or the upper comparison threshold exceeds. Then for alignment in the perpendicular to the first axis second axis in the plane or the direction test step with a Repeated increment compared to the first increment.

Für die Ausrichtung der Empfängeroptik vor dem Empfänger ergeben sich besondere Ausgestaltungen, wenn der Empfänger aus einer Mehrzahl beabstandet nebeneinander angeordneter, einzeln auswertbarer Empfängereinheiten besteht. So kann dann an der Ausgangsposition der zu verschiebenden Empfängeroptik die Ist- Position des Empfangsleistungsmaximums aus den Empfangsleistungen der einzelnen Empfängereinheiten bestimmt und mit einer vorgegebenen Soll-Position verglichen werden. Daraus wird die Anzahl von Schritten zwischen Soll- und Ist- Position ausgehend von einer vorgegebenen kleinsten Schrittweite bestimmt.There are special ones for aligning the receiver optics in front of the receiver Refinements when the receiver is spaced from a plurality juxtaposed, individually evaluable receiver units. So can then at the starting position of the receiver optics to be moved the actual Position of the maximum reception power from the reception power of the individual receiver units determined and with a predetermined target position be compared. From this the number of steps between target and actual Position determined based on a predetermined smallest step size.

Die Empfängeroptik wird dann um genau die entsprechende Anzahl von Schritten verschoben und nachfolgend entweder der gleiche Iterationsdurchlauf für die andere Achse oder ein genauerer Iterationsdurchlauf durchgeführt. Alternativ oder ergänzend dazu kann die Anzahl der Schritte zwischen Soll- und Ist-Position mit einer Maximal-Schrittzahl verglichen und bei Überschreitung dieser Maximal- Schrittzahl die Schrittweite für die ersten Schritte oder für aller Schritte erhöht werden. The receiver optics are then moved by exactly the corresponding number of steps postponed and either the same iteration run for the other Axis or a more precise iteration run. Alternatively or In addition to this, the number of steps between the target and actual position can also be used compared to a maximum number of steps and if this maximum Step number increases the step size for the first steps or for all steps become.

Durch Approximation zusätzlicher Positionen zwischen zwei benachbarten Empfängereinheiten kann die Auflösegenauigkeit der Soll- und/oder Ist-Position des Empfangsleistungsmaximums noch erhöht werden, wodurch eine genauere Positionierung der Empfängeroptik möglich wird.By approximating additional positions between two neighboring ones Receiver units can the resolution accuracy of the target and / or actual position of the Receiving power maximums can still be increased, making a more accurate Positioning of the receiver optics becomes possible.

Um eine möglichst optimale Ausgangsposition für den ersten Iterationsdurchlauf vorzugeben, ist vorgesehen, dass die Position mit optimaler Empfangsleistung bereits aller hergestellten Überwachungseinrichtungen jeweils abgespeichert und die Ausgangsposition einer nachfolgend herzustellenden Überwachungseinrichtung als statistisches Mittel aus den Positionen mit optimaler Empfangsleistung der vorangehend hergestellten Überwachungseinrichtungen bestimmt wird.The best possible starting position for the first iteration run It is provided that the position with optimal reception performance and all of the monitoring devices manufactured are already stored and the starting position of a monitoring device to be subsequently manufactured as a statistical mean from the positions with optimal reception performance of the previously manufactured monitoring devices is determined.

Die Sender- und/oder Empfängeroptik wird an der Überwachungseinrichtung nach erfolgter Ausrichtung vorzugsweise mittels einer UV-härtenden Klebung fixiert.The transmitter and / or receiver optics is checked on the monitoring device alignment preferably fixed by means of a UV-curing adhesive.

Zur Durchführung des Verfahrens wird zudem eine Optik und ein zugehöriger Optik aufnehmer vorgestellt. Der Optikaufnehmer weist einen ringförmig den Sender bzw. Empfänger umschließenden, zur Optik hin nach oben offenen und mit Seitenwänden versehenen Graben auf. Der Graben ist mit Klebstoff aufgefüllt.An optics and an associated optics are also used to carry out the method sensor presented. The optical pickup has a ring-shaped transmitter or Enclosing the receiver, open to the optics upwards and with side walls provided trench. The trench is filled with glue.

An der Optik sind in den Graben hineinragende Überstände vorgesehen, die im Graben nach dem Ausrichten durch Aushärten des Klebstoffs an der ausgerichteten Position fixiert werden können. Der Abstand zwischen den Seitenwänden des Grabens weist ein ausreichendes Spiel gegenüber den Überständen an der Optik auf und begrenzt im fokussierten Zustand, also bei in den Graben eingesetzter Optik, den Verschiebeweg. Dieses Ausgestaltung weist gegenüber einer Aufbringung eines Klebstoffstreifens direkt auf einer den Sender oder Empfänger tragenden Träger körper, bspw. einer Leiterplatte, eine bessere Prozeßsicherheit auf.On the optics protruding projections are provided in the trench Dig after aligning by curing the adhesive on the aligned Position can be fixed. The distance between the side walls of the Grabens has sufficient play compared to the protrusions on the optics and limited in the focused state, i.e. with optics inserted in the trench, the displacement path. This embodiment has an application of a Adhesive strip directly on a carrier carrying the transmitter or receiver body, for example a printed circuit board, better process reliability.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und Figuren näher erläutert werden. Kurze Beschreibung der Figuren:The invention is intended to be explained in more detail below with reference to exemplary embodiments and figures are explained. Brief description of the figures:

Fig. 1 optische Überwachungseinrichtung mit Meßaufbau zur Durchführung des Verfahrens Fig. 1 optical monitoring device with test setup for performing the method

Fig. 2 schrittweise Annäherung an das Empfangsleistungsmaximum in zwei Iterationsdurchläufen je Achse Fig. 2 step by step approximation to the received power maximum in two iteration runs per axis

Fig. 3 Leistungsverteilung im Zielgebiet bei gezielter Unschärfe-Streuung und bei Fokussierung Fig. 3 power distribution in the target area with targeted blur scattering and focusing

Fig. 4 Optik und Optikaufnehmer verschiebbar zueinander in der Ebene senkrecht zur optischen Achse zur Durchführung des Verfahrens Fig. 4 optics and optics pickup slidable to each other in the plane perpendicular to the optical axis for performing the method

Fig. 5 Ablauf eines Grobabgleichs mit Richtungsfestlegung und Vergleichs schwellenvorgabe auf einer Achse Fig. 5 Sequence of a rough adjustment with direction setting and comparison threshold specification on an axis

Fig. 6 Ablauf eines Feinabgleichs mit Richtungsfestlegung und Vergleichs schwellenvorgabe auf einer Achse Fig. 6 sequence of fine adjustment with direction setting and comparison threshold specification on an axis

Fig. 7 Skizze der bei der Richtungsfestlegung zu unterscheidenden Fälle Fig. 7 sketch of the cases to be distinguished when determining the direction

Fig. 8 Adaptive Schrittweitenanpassung in Abhängigkeit von der Empfangs leistung Fig. 8 Adaptive step size adjustment depending on the reception power

Fig. 9 Schrittweitenanpassung bei der Ausrichtung am Empfänger in Abhängigkeit vom Abstand zwischen Soll- und Ist-Position des Empfangsleistungsmaximums Fig. 9 Adjustment of increments in the alignment at the receiver depending on the distance between the target and actual position of the maximum reception power

Fig. 10 Erhöhung der Positionsgenauigkeit beim Empfängerabgleich durch Approximation der Empfangsleistung für Positionen zwischen zwei benachbarten Empfängereinheiten Fig. 10 Increase the position accuracy in the receiver comparison by approximating the reception power for positions between two adjacent receiver units

Die Fig. 1 zeigt eine optische Überwachungseinrichtung, bestehend aus einem optischen Sender 1 zur Emission von Lichtwellen 6.1 in ein Zielgebiet 3 und einem optischen Empfänger 2 zum Empfangen der an Objekten im Zielgebiet 3 reflektierten Lichtwellen 6.2. Sender 1 und Empfänger 2 können dabei aus einer Mehrzahl von Sendeelementen und Empfangselementen, bspw. Leuchtdioden 1.1 bis 1.n und Fotodioden 2.1 bis 2.m bestehen. Insbesondere der Empfänger kann auch bspw. durch entsprechende CCD-Felder zweidimensional aufgebaut sein. Fig. 1 shows an optical monitoring device consisting of an optical transmitter 1 in the emission of light waves of 6.1 in a target area 3 and an optical receiver 2 for receiving the light reflected at objects in the target area 3 lightwaves 6.2. Transmitter 1 and receiver 2 can consist of a plurality of transmitting elements and receiving elements, for example light emitting diodes 1.1 to 1 .n and photodiodes 2.1 to 2 .m. In particular, the receiver can also be constructed two-dimensionally, for example, by corresponding CCD fields.

Eine solche Überwachungseinrichtung wird beispielsweise zur Fahrzeuginnenraum überwachung, insbesondere zur Sitzbelegungserkennung eingesetzt. Aber auch andere Überwachungsaufgaben nach dem Reflexionsprinzip sind denkbar.Such a monitoring device becomes the vehicle interior, for example Monitoring, in particular used for seat occupancy detection. But also other monitoring tasks based on the reflection principle are conceivable.

In diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel weisen sowohl der Sender 1 eine Senderoptik 4.1 als auch der Empfänger 2 eine Empfängeroptik 4.2 auf, wobei die Optiken 4.1 und 4.2 verschiebbar zumindest in einer Achse X, Y in der Ebene X-Y senkrecht zur optischen Achse Z der Optik sind. Die optische Achse ist in Fig. 1 als Z-Achse gekennzeichnet, während die dazu senkrechte Ebene mit X-Y bezeichnet und durch die Achsen X und Y bestimmt ist, welche senkrecht zur optischen Achse Z und untereinander ebenfalls orthogonal sind. Gerade bei einer hohen Fokussierung auf ein Objekt im Zielgebiet sollte eine solche Ausrichtung vorzugsweise entlang beider orthogonaler Achsen X, Y in der Ebene X-Y erfolgen, denn der Abstand zwischen Optik und Sender bzw. Empfänger ist üblicherweise gering im Vergleich zu dem Abstand zwischen Optik und Zielgebiet, so dass geringste Abweichungen an Sendern und Empfängern zu großen Abweichungen des Leistungsmaximums im Zielgebiet führen.Have in this preferred embodiment, both the transmitter 1, a transmitter optics 4.1 and the receiver 2 a receiver optics 4.2, wherein the optics 4.1 and 4.2 are displaceable at least in one axis of X, Y in the plane XY perpendicular to the optical axis Z of the optic. The optical axis is identified in FIG. 1 as the Z axis, while the plane perpendicular thereto is designated XY and is determined by the axes X and Y, which are perpendicular to the optical axis Z and also mutually orthogonal. Especially with a high focus on an object in the target area, such an alignment should preferably take place along both orthogonal axes X, Y in the plane XY, because the distance between the optics and the transmitter or receiver is usually small compared to the distance between the optics and the target area , so that the slightest deviations in transmitters and receivers lead to large deviations in the maximum power in the target area.

So wurden Versuche für eine Überwachungseinrichtung durchgeführt, deren Sender aus 8 LEDs bestand und ca. 70 mm vom Empfänger entfernt parallel zum Zielgebiet angeordnet war. Das Zielgebiet lag bei ca. 1 m Entfernung und war ca. 1 m breit. Abweichungen der Senderoptik 4.1 um ca. 100 µm in X- oder Y-Achse führten bereits zu Lichtleistungsverlusten von 20%, wobei die Auswirkungen am Rand des erfassten Bereichs des Zielgebiets erwartungsgemäß besonders stark waren. Eine Fehljustage in Z-Richtung um ca. 100 µm führte immerhin zu einem Verlust von 10%.For example, tests were carried out for a monitoring device whose transmitter consisted of 8 LEDs and was arranged approximately 70 mm from the receiver parallel to the target area. The target area was approx. 1 m away and was approx. 1 m wide. Deviations of the transmitter optics 4.1 by approx. 100 µm in the X or Y axis already led to light output losses of 20%, whereby the effects at the edge of the detected area of the target area were particularly strong, as expected. A misalignment in the Z direction by approx. 100 µm led to a loss of 10%.

Bei der einzeiligen Anordnung der Empfängereinheiten 2.1-2.m führten Fehl justierungen vor allem die dazu parallel X-Achse an der Empfängeroptik 4.2 zu noch stärkeren Lichtleistungseinbussen im Randbereich, wobei die Empfangsleistung dort bei Abweichungen von ca. 100 µm bereits unter 50% sank. Die Y-Achse der Empfängeroptik 4.2 erwies sich bei dieser Überwachungseinrichtung erwartungs gemäß als weniger kritisch. Eine Abweichung von ca. 50 µm vom optimalen Brennpunkt in Z-Achse erbrachte ebenfalls um 10% schlechtere Lichtleistungs ergebnisse. Geht man näherungsweise von einer Multiplikation dieser Ab weichungen aus, so kann durch Fertigungstoleranzen von 0,1 mm bereits eine über 50%ige Verschlechterung der Lichtleistung eintreten, wodurch die Erkennungs sicherheit der Überwachungseinrichtung stark leidet. Eine exaktere Positionierung erwies sich daher als äußerst wirkungsvoll.In the case of the single-line arrangement of the receiver units 2.1-2 .m, misalignments, in particular the parallel X-axis on the receiver optics 4.2, led to even greater losses in light output in the edge area, the reception power there already falling below 50% with deviations of approximately 100 µm. As expected, the Y axis of the receiver optics 4.2 proved to be less critical in this monitoring device. A deviation of approx. 50 µm from the optimal focal point in the Z axis also resulted in 10% poorer light output results. If one approximates a multiplication of these deviations, over 50% deterioration in the light output can already occur due to manufacturing tolerances of 0.1 mm, as a result of which the detection security of the monitoring device suffers greatly. A more precise positioning therefore proved to be extremely effective.

Grundsätzlich könnten auch der Sender 1 und/oder Empfänger 2 relativ zu der jeweiligen Optik 4.1, 4.2 verschoben werden, um die gleiche Wirkung zu erzielen. Jedoch sind üblicherweise Sender 1 und Empfänger 2 bereits auf einem Träger, bspw. einer Leiterplatte vormontiert, so daß gerade durch die Ausrichtung der Sende- und/oder Empfangsoptik dabei auftretende Abweichungen ausgeglichen werden können.In principle, the transmitter 1 and / or receiver 2 could also be shifted relative to the respective optics 4.1 , 4.2 in order to achieve the same effect. However, transmitter 1 and receiver 2 are usually already preassembled on a carrier, for example a printed circuit board, so that deviations that occur can be compensated for by the alignment of the transmitting and / or receiving optics.

Die Fig. 1 zeigt anstelle der während des Normalbetriebs der optischen Über wachungseinrichtung im Zielgebiet 3 befindlichen Objekte, beispielsweise eines Fahrzeugsitzes mit oder ohne Belegung, einen Meßaufbau zur Durchführung des Verfahrens. Dazu ist im Zielgebiet 3 eine Reflexionswand 7 und ein Ausrichtungs detektor 5 vorgesehen. Der Ausrichtungsdetektor 5 ermöglicht dabei eine Ausrichtung der Sendeoptik 4.1 direkt auf die im Zielgebiet 3 messbare maximale Sendeleistung ohne Beeinflussung einer eventuell äußerst ungünstigen Stellung der Empfängeroptik 4.2. Nachfolgend wird dann die Empfangsoptik 4.2 auf eine maximale Empfangsleistung am Empfänger 2 ausgerichtet, wobei die Reflexions wand 7 eine möglichst unverfälschte Reflexion der Lichtwellen ermöglicht, damit der Empfänger 2 exakt das am stärksten beleuchtete Zentrum des Zielgebiets erfassen kann. Vorzugsweise wird zur Ausrichtung des Empfängers 2 bzw. der Empfangsoptik 4.2 der Ausrichtungsdetektor 5 mit dem gleichen Material wie die Reflexionswand 7 abgedeckt, da sonst der gerade im Zentrum des Zielgebiets befindliche Ausrichtungsdetektor 5 zu einer ungleichmäßigen Reflexion führen könnte. Fig. 1 shows, instead of the monitoring device during normal operation of the optical transmitter 3 in the target area located objects, such as a vehicle seat with or without occupancy, a test system for performing the method. For this purpose, a reflection wall 7 and an alignment detector 5 are provided in the target area 3 . The alignment detector 5 enables the transmitter optics 4.1 to be aligned directly with the maximum transmit power that can be measured in the target area 3 without influencing a possibly extremely unfavorable position of the receiver optics 4.2 . Subsequently, the receiving optics 4.2 is aligned to a maximum reception power at the receiver 2 , the reflection wall 7 allowing the most pure reflection of the light waves, so that the receiver 2 can precisely detect the most illuminated center of the target area. To align the receiver 2 or the receiving optics 4.2, the alignment detector 5 is preferably covered with the same material as the reflection wall 7 , since otherwise the alignment detector 5 currently located in the center of the target area could lead to an uneven reflection.

Fig. 2 skizziert nun eine Durchführung des Verfahrens, wobei ein Ausführungs beispiel mit einer schrittweise Annäherung an ein Empfangsleistungsmaximum in zwei Iterationsdurchläufen je Achse (X, Y) gezeigt wird. Dabei wurde zur besseren Darstellbarkeit die Position der Lichtverteilung konstant gehalten und die Position der Optik relativ dazu bewegt. Bei der Ausrichtung am Sender 1 ist dies umgekehrt, nämlich die Position des Ausrichtungsdetektors 5 im Zielgebiet 3 fest. So wird demgegenüber durch die Sendeoptik 4.1 die Lichtverteilung verschoben. Die Abfolge der Schritte ist jedoch prinzipiell gleich. Fig. 2 now outlines an implementation of the method, an execution example with a step-wise approach to a receive power maximum in two iteration runs per axis (X, Y) is shown. For better representation, the position of the light distribution was kept constant and the position of the optics was moved relative to it. In the case of alignment at the transmitter 1 , this is reversed, namely the position of the alignment detector 5 in the target area 3 is fixed. In contrast, the light distribution is shifted by the transmitting optics 4.1 . However, the sequence of steps is basically the same.

In einem ersten Iterationsschritt erfolgt zunächst eine Richtungsfestlegung, indem ausgehend von einer Ausgangsposition P20 zunächst in beide Richtungen, also von P20 nach "+" bzw. "-" ΔX1 auf der X-Achse ein einzelner Richtungstestschritt zu den Positionen P21 und P22 mit einer vorgegebenen ersten Schrittweite ΔX1 durch geführt wird. Man könnte gleichbedeutend auch von einem Schritt jeweils nach rechts bzw. links sprechen, wobei auch da die Zuordnung nicht entscheidend ist.In a first iteration step, a direction is first determined by starting from a starting position P20 in both directions, ie from P20 after "+" or "-" ΔX1 on the X axis a single direction test step to Positions P21 and P22 with a predetermined first step size ΔX1 to be led. One could also go from one step to the other speak right or left, whereby the assignment is not decisive.

Der Richtungstestschritt erlaubt mit je Richtung einem einzigen Schritt, die Optik nachfolgend zielgerichtet in die Richtung der höheren Empfangsleistung zu verschieben, wodurch sich die Anzahl der durchzuführenden Schritte und damit die Zeit zur Durchführung dieses Verfahrens gegenüber einer beidseitigen Testung reduziert.The direction test step allows the optics with a single step for each direction subsequently targeted towards the higher reception power move, which changes the number of steps to be performed and thus the Time to perform this procedure versus double-sided testing reduced.

Die Empfangsleistungen am Ausrichtungsdetektor 5 bzw. am Empfänger 2 an diesen Positionen P20, P21 und P22 werden miteinander verglichen.The reception powers at the alignment detector 5 or at the receiver 2 at these positions P20, P21 and P22 are compared with one another.

Vorzugsweise erfolgt ein Vergleich mit einer unteren und einer oberen Vergleichs schwelle, die aus der Empfangsleistung an der Ausgangsposition P20 abgeleitet werden. Der besondere Vorteil der Vergleichsschwellen wird im Zusammenhang mit Fig. 7 erläutert und für die Fig. 2 zunächst von einem einfachen Vergleich Empfangsleistungen ausgegangen.A comparison is preferably made with a lower and an upper comparison threshold, which are derived from the received power at the starting position P20. The particular advantage of the comparison thresholds is explained in connection with FIG. 7 and for FIG. 2, a simple comparison of reception powers is initially assumed.

Falls die Empfangsleistung beim Richtungstestschritt gleich bleibt oder in beide Richtungen abfällt, wird die Ausgangsposition beibehalten und zur Ausrichtung in der zur ersten Achse X senkrechten zweiten Achse Y übergegangen. Alternativ dazu kann der Richtungstestschritt mit einer gegenüber ersten Schrittweite ΔX1 erhöhten Schrittweite wiederholt werden.If the reception power remains the same in the directional test step or in both Directions, the starting position is maintained and for alignment in the second axis Y perpendicular to the first axis X has passed. Alternatively the direction test step can be increased with a step ΔX1 compared to the first step Increment can be repeated.

Falls die Empfangsleistung in einer der beiden Richtungen +/-X größer ist, in diesem Beispiel in P22, in die andere Richtung (P21) kleiner ist, wird in einem Grobabgleich die Optik ausgehend von der Ausgangsposition P20 mit einer zweiten Schrittweite ΔX2 in diese Richtung verschoben.If the reception power is greater +/- X in either direction, in This example in P22, in the other direction (P21) is smaller, is in one Rough comparison of the optics starting from the starting position P20 with a second one Step size ΔX2 shifted in this direction.

Die zweite Schrittweite ΔX2 ist dabei kleiner als die erste Schrittweite ΔX1 des Richtungstestschritts. Denn der Richtungstestschritt dient einzig zur Erkennung der nachfolgend einzuschlagenden Richtung, wobei eine mögliche Überschreitung der Position mit maximaler Empfangsleistung in dieser X-Achse bewußt hingenommen wird. Durch die zweite, kleinere Schrittweite ΔX2 wird bereits eine grobe Annäherung an die bezüglich dieser X-Achse optimale Position erreicht.The second step size ΔX2 is smaller than the first step size ΔX1 of Directional test step. Because the directional test step only serves to identify the direction to be taken subsequently, whereby a possible exceeding of the Consciously accepted position with maximum reception power in this X-axis becomes. The second, smaller step size ΔX2 makes a rough one Approach to the optimal position with respect to this X-axis reached.

Die Verwendung einer schrittweisen Annäherung verringert die Zeit zur Durch führung des Verfahrens gegenüber einer linearen Verschiebung mit permanenter Messung der Empfangsleistung erheblich.Using a step-by-step approach reduces the time to go through implementation of the method compared to a linear displacement with permanent Measurement of the reception power considerably.

Der Grobabgleich wird beendet, sobald die Empfangsleistung gleichbleibt, wie zwischen P23 und P24, oder gar wieder abfällt. Es wird dann zur nächsten Achse, in Fig. 2 der Y-Achse, übergegangen. Dort erfolgt zunächst auch ein Richtungs testschritt nach P25 und P26 mit der Schrittweite ΔY1 und dann ein Grobabgleich mit der Schrittweite ΔY2. Der Grobabgleich wird in P28 beendet, da bei P29 eine bereits wieder fallende Empfangsleistung gemessen wird.The coarse adjustment is ended as soon as the reception power remains the same, as between P23 and P24, or even drops again. The next axis, the Y axis in FIG. 2, is then transferred. There is also a directional test step according to P25 and P26 with the step size ΔY1 and then a rough comparison with the step size ΔY2. The coarse adjustment is ended in P28, since a received power that is already falling is measured again at P29.

Nun wird ein zweiter Iterationsschritt, zunächst in X-Achse, durchgeführt. Wiederum erfolgt von der bis dahin gefundenen Ausgangsposition P28 zunächst ein Richtungstestschritt nach P30 und P31, diesmal mit einer dritten Schrittweite ΔX3, die zumindest kleiner als die erste Schrittweite ΔX1 ist.Now a second iteration step is carried out, initially in the X axis. In turn takes place from the starting position P28 found up to then Direction test step according to P30 and P31, this time with a third step size ΔX3, which is at least smaller than the first step size ΔX1.

Dann erfolgt ein Feinabgleich, indem mit einer vierten Schrittweite ΔX4, die kleiner ist als die zweite und dritte Schrittweite ΔX2, ΔX3, solange ausgehend von der Ausgangsposition P28 in Richtung der höheren Empfangsleistung verschoben wird, bis in zwei aufeinanderfolgenden Schritten P32 und P33 erstmals die Empfangsleistung abfällt und der vorletzte Schritt, also P32 als Maximum in dieser Achse X angenommen wird.Then a fine adjustment is made by using a fourth step size ΔX4, which is smaller is as the second and third step size ΔX2, ΔX3, as long as starting from the Starting position P28 is shifted towards the higher reception power until in two successive steps P32 and P33 the reception power for the first time drops and the penultimate step, i.e. P32 as maximum in this axis X Is accepted.

Entsprechend wird nun auch in die Y-Achse ein Richtungstestschritt nach P34 und P35 mit der dritten Schrittweite ΔY3 vorgenommen, der jedoch in beiden Fällen nur zu geringeren Empfangsleistungen führt und somit das Optimum erreicht ist.Accordingly, a direction test step according to P34 and P35 with the third step size ΔY3, but in both cases only leads to lower reception performance and thus the optimum is achieved.

Für die in Versuchen verwendete Überwachungseinrichtung erwiesen sich Schritt weiten von ΔX1, ΔY1 = 125 µm, ΔX2/ΔY2 = 75 µm, ΔX3/ΔY3 = 75 µm und ΔX4/ΔY4 = 25 µm als ausreichend, wobei jeweils eine Anpassung an die speziellen Gegebenheiten erforderlich ist.Step proved to be the case for the monitoring device used in tests widths of ΔX1, ΔY1 = 125 µm, ΔX2 / ΔY2 = 75 µm, ΔX3 / ΔY3 = 75 µm and ΔX4 / ΔY4 = 25 µm as sufficient, whereby an adaptation to the special Circumstances is required.

Die für dieses Ausführungsbeispiel gewählte unterschiedliche Vorgehensweise bei Grob- und Feinabgleich wird auch noch in den Fig. 5 und 6 näher verdeutlicht.The different procedure for coarse and fine adjustment selected for this exemplary embodiment is also illustrated in more detail in FIGS. 5 and 6.

Die Fig. 3 verdeutlicht die besondere Bedeutung einer zunächst streuenden Abbildung für den ersten Iterationsschritt. So wird mit P(Z0) die Leistungsverteilung im Zielgebiet bei Fokussierung im Vergleich zu einer Leistungsverteilung P(Z0 ± ΔZ) bei gezielter Unschärfe-Streuung gezeigt, wie sie durch Verschieben der Optik entlang der Z-Achse oder durch Streufilter oder ähnliches erreicht werden kann, wobei darauf geachtet werden muß, daß die Lage des Intensitätszentrums selbst dabei nicht verändert wird. Selbstverständlich wird die Empfangsleistung bei unscharfer Abbildung deutlich schwächer. Andererseits ist die Abbildung des Senders 1 dabei so großflächig gestreut, daß auch bei ungünstiger Ausgangsposition die Empfangsleistung wenigstens ein Minimum übersteigt, so daß zumindest eine Richtungsbestimmung und der Grobabgleich möglich sind. FIG. 3 illustrates the particular importance of first stray figure for the first iteration. P (Z0) shows the power distribution in the target area when focusing compared to a power distribution P (Z0 ± ΔZ) with targeted blur scattering, as can be achieved by moving the optics along the Z axis or by using scatter filters or similar , taking care that the position of the intensity center itself is not changed. Of course, the reception performance becomes significantly weaker when the image is blurred. On the other hand, the image of the transmitter 1 is scattered over such a large area that, even in the case of an unfavorable starting position, the reception power exceeds at least a minimum, so that at least a determination of the direction and the rough adjustment are possible.

Fig. 4 zeigt nun das Verfahren zur Herstellung anhand einer Optik 4 und eines speziellen Optikaufnehmers 8. Die Optik 4 wird beispielsweise an einem Haltearm 11 bspw. mittels eines Saugers gehalten. Der Optikaufnehmer 8 weist einen zumindest abschnittsweise, vorzugsweise ringförmig den Sender 1 (oder Empfänger) umschließenden, zur Optik 4 hin nach oben offenen und mit Seitenwänden versehenen Graben auf, der mit Klebstoff 9 aufgefüllt ist. An der Optik 4 sind am Rand 41 in den Graben hineinragende Überstände 42 vorgesehen, an denen die Optik 4 im Graben 8 nach dem Ausrichten durch Aushärten des Klebstoffs 9 an der ausgerichteten Position fixiert wird. Die Überstände 42 können, sofern der Optikkörper 40 aus Kunststoff ist, auch einstückig daraus ausgeformt sein. Fig. 4 shows the method for producing a reference optical system 4 and a specific Optic taker. 8 The optics 4 are held , for example, on a holding arm 11, for example by means of a suction device. The optics pickup 8 has a trench, which at least in sections, preferably in a ring, surrounds the transmitter 1 (or receiver) and is open towards the optics 4 and provided with side walls, which is filled with adhesive 9 . On the optics 4 , on the edge 41 protruding projections 42 are provided, on which the optics 4 are fixed in the trench 8 after alignment by curing the adhesive 9 at the aligned position. If the optic body 40 is made of plastic, the protrusions 42 can also be formed in one piece therefrom.

Das Aushärten erfolgt beispielsweise durch eine UV-Lichtquelle 10 und einen auf UV-Licht reagierenden Klebstoff 9. The curing takes place, for example, by means of a UV light source 10 and an adhesive 9 which reacts to UV light.

Der Abstand zwischen den Seitenwänden begrenzt den Verschiebeweg. Auch aus diesem Grunde erweist es sich als besonders vorteilhaft, für den ersten Iterationsdurchlauf I1 mit größeren Schrittweiten ΔX2/ΔY2 die Optik 4 zunächst oberhalb dieses Optikaufnehmers 8 bei Z = Z0 + ΔZ zu führen. Der Verschiebeweg ist so zunächst größer. Außerdem wird dabei auch die bereits diskutierte unscharfe Abbildung erreicht, durch die bei großer Abweichung von der Optimalposition eine zumindest noch ausreichende Lichtleistung sichergestellt wird. Nach dem Absenken der Optik 4 wird diese dann in einem zweiten Iterationsdurchlauf I2 mit kleineren Schrittweiten ΔX4/ΔY4 innerhalb des Optikaufnehmers 8 bei Z = 20, als fokussierter Abbildung verschoben.The distance between the side walls limits the displacement. For this reason too, it proves to be particularly advantageous for the first iteration run I1 with larger step sizes ΔX2 / ΔY2 to initially guide the optics 4 above this optics pickup 8 at Z = Z0 + ΔZ. The displacement is initially larger. In addition, the fuzzy image already discussed is achieved, by which at least sufficient light output is ensured in the event of a large deviation from the optimal position. After lowering the optics 4 , these are then shifted in a second iteration pass I2 with smaller increments ΔX4 / ΔY4 within the optics pickup 8 at Z = 20, as a focused image.

Der Optikaufnehmer 8 weist den besonderen Vorteil auf, dass durch den Graben der Klebstoff 9 prozesssicher gehalten wird. Grundsätzlich wäre es dennoch denkbar, auch auf diesen zu verzichten und an der Optik 4 beispielsweise waagerecht abstehende Überstände vorzusehen und die Optik 4 innerhalb einer entsprechend großen Öffnung zu verschieben, wobei der Rand der Öffnung den Verschiebeweg wieder begrenzt und mit Klebstoff versehen wird.The optical pickup 8 has the particular advantage that the trench holds the adhesive 9 reliably. Basically, it would still be conceivable to dispense with this and to provide horizontally protruding projections on the optics 4 and to move the optics 4 within a correspondingly large opening, the edge of the opening again limiting the displacement path and being provided with adhesive.

Die Fig. 5 zeigt den Ablauf einer Ausgestaltung des Verfahrens, bei dem auf einer Achse, hier beispielsweise der X-Achse, für den Grobabgleich zunächst eine Richtungsfestlegung erfolgt, indem ausgehend von P50 die Positionen P50 ± ΔX1 (P51 und P52) angefahren werden. FIG. 5 shows the sequence of an embodiment of the method in which a direction is initially determined on an axis, here, for example, the X axis, for the rough adjustment, in that the positions P50 ± ΔX1 (P51 and P52) are approached starting from P50.

Ausgehend von der Empfangsleistung an der Ausgangsposition P50 wird eine untere und eine obere Vergleichsschwelle +/-X% abgeleitet. Je enger diese Vergleichs schwellen liegen, desto genauer wird die Bewertung benachbarter Positionen. Jedoch reagiert das Verfahren auch entsprechend empfindlicher auf Störungen durch atypische Lichtleistungsverteilungen und Umgebungslichteinflüsse.Based on the received power at the starting position P50, a lower one and derived an upper comparison threshold +/- X%. The closer this comparison thresholds, the more accurate the evaluation of neighboring positions. However, the method is also more sensitive to malfunctions due to atypical light output distributions and ambient light influences.

Die Lichtleistung an den die Positionen P51 und P52 wird mit den Vergleichs schwellen +/-X% verglichen. Bei P51 liegt diese unter der unteren Vergleichs schwelle, bei P52 oberhalb der oberen. Dementsprechend erfolgt der Grobabgleich von der Ausgangsposition P50 aus in Richtung P52. Der Grobabgleich erfolgt mit einer Schrittweite von ΔX2, wobei bei jedem Schritt verglichen wird, ob bezüglich der vorangegangenen Position noch die obere Vergleichsschwelle überschritten wird. Bei P56 wird festgestellt, dass erstmals die bezüglich P55 bestimmte obere Vergleichsschwelle nicht mehr überschritten, also zumindest annähernd das Maximum erreicht wird. Der Grobabgleich stoppt daher bei P56. Dann erfolgt der Abgleich in die andere Achse. The light output at the positions P51 and P52 is compared with the comparison thresholds +/- X% compared. At P51 this is below the lower comparison threshold, at P52 above the upper one. The rough adjustment is carried out accordingly from the starting position P50 towards P52. The rough adjustment is done with a step size of ΔX2, with each step being compared as to whether the previous position still exceeded the upper comparison threshold becomes. At P56 it is found that for the first time the upper one determined with regard to P55 Comparison threshold no longer exceeded, at least approximately that Maximum is reached. The coarse adjustment therefore stops at P56. Then the Alignment in the other axis.

Der Feinabgleich in Fig. 6 beginnt analog dazu auch mit einem Richtungstestschritt mit ΔX3 von P60 aus nach P61 und P62, wobei sich P62 als Richtung des Anstiegs herausstellt und dementsprechend mit der Schrittweite ΔX4 in diese Richtung abgeglichen wird. Beim Feinabgleich ist in dieser Ausgestaltung jedoch vorgesehen, so lange zu verschieben, bis erstmals die untere Vergleichsschwelle wieder unterschritten wird dies ist in Fig. 6 bei P68 der Fall. Es wird die vorherige Position P67 als Optimum angenommen. Alternativ wäre auch eine Bestimmung des Optimums als Mitte derjenigen Positionen denkbar, deren Nachbarn alle innerhalb der Vergleichsschwellen liegen.Analogous to this, the fine adjustment in FIG. 6 also begins with a directional test step with ΔX3 from P60 to P61 and P62, P62 being found to be the direction of the increase and accordingly being adjusted with the step size ΔX4 in this direction. In the case of fine adjustment, however, provision is made in this embodiment to shift until the lower comparison threshold is undershot again for the first time; this is the case in FIG. 6 at P68. The previous position P67 is assumed to be the optimum. Alternatively, it would also be conceivable to determine the optimum as the middle of those positions whose neighbors are all within the comparison thresholds.

Fig. 7 skizziert die bei der Richtungsfestlegung mit Vergleichsschwellen zu unterscheidenden 9 Fälle. Die ersten zwei Fälle bei P710 und P720 zeigen einen klassischen Anstieg in die eine Richtung und einen Abfall in die entgegengesetzte Richtung. Wie auch in den Fällen von P750 und P770 wird in die Richtung des Anstiegs der weitere Abgleich erfolgen die letzteren beiden Fälle treten insbesondere an der Grenze des beleuchteten Bereichs auf. Die Fälle von P760 und P780 treten dagegen in der Nähe des Maximums auf, wobei hier bevorzugt in die dem Abfall (P762, P781) entgegengesetzte Richtung der Abgleich versucht wird. Die Fälle von P730 und P740 treten vorzugsweise direkt am Maximum auf, so dass unmittelbar mit dem Abgleich in die andere Achse begonnen wird. In P790 tritt der Problemfall eines beiderseitigen Anstiegs auf, der sowohl auf eine extrem un günstige Anfangsposition oder eine zu enge Vorgabe der Vergleichsschwellen zurückzuführen ist. Vorzugsweise wird zunächst ebenfalls ein Abgleich auf der anderen Achse versucht. FIG. 7 outlines the 9 cases to be distinguished when determining the direction with comparison thresholds. The first two cases at P710 and P720 show a classic increase in one direction and a decrease in the opposite direction. As in the cases of P750 and P770, further adjustment will take place in the direction of the increase. The latter two cases occur in particular at the boundary of the illuminated area. The cases of P760 and P780, on the other hand, occur in the vicinity of the maximum, whereby the attempt is preferably made here to align in the direction opposite to the drop (P762, P781). The cases of P730 and P740 preferably occur directly at the maximum, so that the alignment in the other axis begins immediately. The problem of a mutual increase occurs in P790, which is due to an extremely unfavorable starting position or too narrow a specification of the comparison thresholds. A comparison on the other axis is preferably also attempted first.

Denkbar ist in diesen atypischen Fällen auch, die Schrittweite des Richtungs testschritts zu erhöhen oder die Vergleichsschwellen anzupassen. Es könnte das Verfahren auch mit einer Fehlermeldung reagieren, so dass die entsprechende Optik oder Überwachungseinrichtung aussortiert wird. Insbesondere bei Anwendung der Richtungsfestlegung auch bei der Ausrichtung in der Z-Achse ergibt sich eine leichte Modifikation des Vorgehens. Zwar kann grundsätzlich auch dann in den atypischen Fällen auf die anderen Achsen X und Y gewechselt und dort ein Abgleich versucht werden, jedoch kann in den Fällen 3 und 9 insbesondere auch eine vorherige Schrittweitenerhöhung sinnvoll sein.In these atypical cases it is also conceivable to increase the step size of the directional test step or to adjust the comparison thresholds. The method could also react with an error message, so that the corresponding optics or monitoring device is sorted out. The procedure is slightly modified, especially when using the direction definition also for the alignment in the Z axis. In principle, it is also possible to switch to the other axes X and Y in the atypical cases and a comparison can be attempted there, but in cases 3 and 9 it may also be advisable to increase the step size beforehand.

Fig. 8 zeigt eine adaptive Schrittweitenanpassung in Abhängigkeit von der Empfangsleistung. Fig. 8 shows an adaptive step size adaptation as a function of the received power.

So wird an der Ausgangsposition P80 die Empfangsleistung Pist(P80) gemessen und mit einer Soll-Leistung Psoll verglichen. Diese kann für die unterschiedlichen Anfangspositionen gleich oder auch unterschiedlich sein, wenn die Lichtleistung beispielsweise am Empfänger nicht überall gleich ist.The received power Pist (P80) is measured at the starting position P80 and compared with a target power Psoll. This can be for the different Starting positions may be the same or different when the light output for example, is not the same everywhere on the receiver.

Versuche mit einem Sender 1 bestehend aus einer Anzahl n von LEDs erbrachten an einem Empfänger 2 mit insgesamt 256 aufgelösten Positionen beispielsweise diese nicht konstante Leistungsverteilung:
Experiments with a transmitter 1 consisting of a number n of LEDs gave, for example, this non-constant power distribution on a receiver 2 with a total of 256 resolved positions:

Die 256 aufgelösten Positionen entsprechen dabei 128 Empfängereinheiten in einer CCD-Zeile sowie einer Approximation jeweils einer "virtuellen" Position zwischen zwei benachbarten Empfängereinheiten, wie dies im Zusammenhang mit Fig. 10 noch näher erläutert wird.The 256 resolved positions correspond to 128 receiver units in a CCD line and an approximation of a “virtual” position between two adjacent receiver units, as will be explained in more detail in connection with FIG. 10.

Der Richtungstestschritt nach P82 zeigt die Richtung des Anstiegs an. Die Schrittweite ΔS der Verschiebung wird nun ausgehend von einer Normschrittweite S0 adaptiv an angepasst, indem diese entsprechend erhöht bzw. erniedrigt wird. Im einfachsten Fall gilt, ΔS = S0.Psoll/Pist(P80).The directional test step after P82 indicates the direction of the ascent. The Step size ΔS of the shift is now based on a standard step size Adapt S0 adaptively by increasing or decreasing it accordingly. in the In the simplest case, ΔS = S0.Psoll / Pist (P80).

Es wobei sind auch nicht direkt proportionale Anpassungen denkbar., Beispielsweise wird einfach die doppelte Schrittweite gewählt (ΔS = S0.2). Eine solche Anpassung lässt sich bei den zur Positionierung eingesetzten Schrittmotoren üblicherweise leichter erzeugen, da diese eine kleinstmögliche Schrittweite aufweisen.Adjustments that are not directly proportional are also conceivable, for example simply double the step size is selected (ΔS = S0.2). Such an adjustment can usually be used for the stepper motors used for positioning Generate more easily because they have the smallest possible step size.

In P83 ergibt sich im Gegensatz dazu eine Empfangsleistung Pist(P83), die größer ist als die Soll-Leistung Psoll und folglich eine kleinere Schrittweite als die Normschrittweite gewählt wird.In contrast, P83 gives a received power Pist (P83) that is larger than the target power Psoll and consequently a smaller step size than that Standard step size is selected.

Diese adaptive Anpassung der Schrittweite kann für unterschiedliche Iterations durchläufe mit entsprechend angepaßten Soll-Leistungsvorgaben Psoll und Norm schrittweiten S0 angewendet werden.This adaptive adjustment of the step size can be used for different iterations runs with correspondingly adjusted target performance specifications Psoll and Norm increments S0 can be applied.

Fig. 9 zeigt demgegenüber eine Schrittweitenanpassung bei der Ausrichtung am Empfänger in Abhängigkeit vom Abstand zwischen Soll- und Ist-Position des Empfangsleistungsmaximums. Dabei ist immer nur genau eine der Sendereinheiten 1.1 bis 1.n aktiv bzw. die anderen optisch abgedeckt. In contrast, FIG. 9 shows a step size adjustment in the alignment at the receiver as a function of the distance between the target and actual position of the maximum reception power. Only exactly one of the transmitter units 1.1 to 1 .n is active or the others are optically covered.

Für jede Sendereinheit ist eine Soll-Position 2.Xsoll bekannt (vgl. Tabelle vorherige Seite), wobei der Abgleich nur für genau eine oder nacheinander für mehrere denkbar ist.A target position 2 .Xsoll is known for each transmitter unit (see table on the previous page), the adjustment being conceivable only for exactly one or successively for several.

Wenn der Empfänger 2 aus einer Mehrzahl beabstandet nebeneinander an geordneter, einzeln auswertbarer Empfängereinheiten 2.0, . . ., 2.x, 2.x+1, . . ., 2.m, beispielsweise einer CCD-Zeile besteht, kann an der Ausgangsposition der zu ver schiebenden Empfängeroptik 4.2 die Ist-Position 2.Xist des Empfangsleistungs maximums aus den Empfangsleistungen der einzelnen Empfängereinheiten bestimmt, mit der vorgegebenen Soll-Position 2.Xsoll verglichen und daraus die Anzahl vor Schritten zwischen Soll- und Ist-Position ausgehend von einer vor gegebenen kleinsten Schrittweite bestimmt werden.If the receiver 2 is spaced apart from one another at a number of arranged, individually evaluable receiver units 2.0 . , ., 2 .x, 2 .x + 1,. , ., 2 .m, for example a CCD line, the actual position 2 .Xactual of the reception power maximum can be determined from the reception powers of the individual receiver units, with the predetermined target position 2 .Xsetpoint, at the starting position of the receiver optics 4.2 to be shifted are compared and the number of steps between the target and actual positions is determined based on a given smallest step size.

Die Schrittzahl wäre somit Integer(2.Xsoll-2.Xist).virtueller Pixelabstand/kleinste Schrittweite. Die vorgegebene kleinste Schrittweite ist beispielsweise durch den Schrittmotor bestimmt, der den die Optik führenden Verstellarm antreibt. Der virtu elle Pixelabstand ermöglicht eine Bewertung der digitalen Positionen in Distanzen, wobei zwischen zwei benachbarten Empfängereinheiten eine Anzahl virtueller (Pixel)- Positionen durch Approximation ermittelt wird, wie nachfolgend noch näher erläutert wird.The number of steps would thus be an integer ( 2 .Xsoll- 2 .Xist). Virtual pixel spacing / smallest step size. The specified smallest increment is determined, for example, by the stepper motor that drives the adjustment arm that guides the optics. The virtual pixel spacing enables an evaluation of the digital positions in distances, a number of virtual (pixel) positions being determined by approximation between two adjacent receiver units, as will be explained in more detail below.

Die Empfängeroptik kann nun um genau die entsprechende Anzahl von Schritten verschoben und nachfolgend entweder der gleiche Iterationsdurchlauf ΔY2 für die andere Achse Y oder ein genauerer Iterationsdurchlauf ΔX4, ΔY4 durchgeführt werden.The receiver optics can now do the exact number of steps shifted and subsequently either the same iteration run ΔY2 for the another axis Y or a more precise iteration run ΔX4, ΔY4 become.

Die Anzahl der Schritte zwischen Soll- und Ist-Position 2.Xsoll-2.Xist bei der vorgegebenen kleinsten Schrittweite kann auch mit einer Maximal-Schrittzahl verglichen und bei Überschreitung dieser Maximal-Schrittzahl die Schrittweite für den oder die ersten Schritt(e) ΔS = f(2.Xsoll-2.Xist) oder für aller Schritte erhöht werden.The number of steps between target and actual position 2 .Xsoll- 2 .Xist at the given smallest step size can also be compared with a maximum number of steps and if this maximum number of steps is exceeded, the step size for the first step (s) ΔS = f ( 2 .Xsoll- 2 .Xist) or be increased for all steps.

Fig. 10 verdeutlicht eine noch mögliche Erhöhung der Positionsgenauigkeit beim Empfängerabgleich durch Approximation der Empfangsleistung für Positionen zwischen zwei benachbarten Empfängereinheiten 2.x, 2.x+1. Fig. 10 illustrates a still possible increase in the position accuracy at the receiver balance by approximating the received power for positions between two adjacent receiver units 2 .x 2 .x + 1.

Die Empfängereinheiten 2.x, 2.x+1 weisen einen Abstand zueinander auf, innerhalb dem für zumindest eine Position, hier 2.x + ½ bezeichnet,) die Empfangsleistung aus den Empfangsleistungen zumindest der zwei nächstliegenden Empfängereinheiten 2.x, 2.x+1 approximiert wird. The receiver units 2 .x, 2 .x + 1 are at a distance from one another within which, for at least one position (here 2 .x + ½), the reception power from the reception powers of at least the two closest receiver units 2 .x, 2 .x +1 is approximated.

Die Soll-Position 2.Xsoll kann entsprechend dieser höheren Auslösegenauigkeit genauer vorgegeben sowie die Ist-Position 2.Xist) des Empfangsleistungsmaximums genauer bestimmt und die Positionierung der Optik 4.2 entsprechend genauer gesteuert werden, wobei die kleinste Schrittweite des Verstellmotors entsprechend genau sein sollte. Im Versuch wurde beispielsweise eine gegenüber dem virtuellen Pixelabstand 3fach kleinere Schrittweite gewählt.The target position 2 .Xsoll can be specified more precisely in accordance with this higher triggering accuracy, the actual position 2 .Xactual) of the received power maximum can be determined more precisely, and the positioning of the optics 4.2 can be controlled more precisely, the smallest step size of the adjustment motor should be correspondingly accurate. In the experiment, for example, a step size 3 times smaller than the virtual pixel spacing was chosen.

Claims

1. Method for producing an optical monitoring device,

a) comprising an optical transmitter ( 1 ) for emitting light waves ( 6.1 ) into a target area ( 3 ) and an optical receiver ( 2 ) for receiving the light waves ( 6.2 ) reflected on objects in the target area,
b) wherein the transmitter ( 1 ) has transmitter optics ( 4.1 ) and / or the receiver ( 2 ) has receiver optics ( 4.2 ), characterized in that
c) either
- 1, the transmitter and / or receiver optics (4.1 / 4.2) relative to the transmitter or receiver (1/2) or
- 2, the transmitter and / or receiver (1/2) relative to the transmitter or receiver optics (4.1 / 4.2)
d) by moving in at least one axis (X / Y) in a plane (XY) perpendicular to the optical axis (Z) of the transmitter or receiver to a maximum transmission power in the target area ( 3 , 5 ) or a maximum reception power at the receiver ( 2 ) be aligned and
e) the transmitter and / or receiver (1/2) and transmitter and receiver optics, or (be 4.1 / 4.2) then fixed in position in this position /.

2. The method according to claim 1, characterized in that

a) the transmitter optics ( 4.1 ) are initially aligned with the transmitter ( 2 ) by providing an alignment detector ( 5 ) in a predetermined position in the target area ( 3 ) and the transmitter optics ( 4.1 ) starting from an initial position (P20) on the plane (XY) is displaced perpendicular to the optical axis (Z) so that the light power of the transmitter ( 1 ) detected at the alignment detector ( 5 ) becomes maximum,
b) the receiver optics ( 4.2 ) for the receiver ( 2 ) are subsequently aligned by arranging a large-area reflection surface ( 7 ) aligned parallel to the monitoring device and the receiver optics ( 4 , 2 ) starting from a starting position perpendicular (XY) optical axis (Z) is shifted so that the light output detected at the receiver ( 2 ) becomes maximum.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that for shifting the transmission and / or reception optics ( 4.1 , 4.2 ) or the transmitter and / or receiver ( 1 , 2 ) on the axes (X, Y) in the plane (XY) perpendicular to the optical axis (Z) is first determined in the direction of displacement,

a) by starting from a starting position (P20, P710, P720, P730, P740, P750, P760, P780, P790) first in both directions (P20 +/- ΔX1, +/-) on a first axis (X) a single one Direction test step is carried out with a predetermined first step size (ΔX1),
b) a lower and an upper comparison threshold ( FIG. 7: +/- X%) is derived from the received power at the alignment detector ( 5 ) or at the receiver ( 2 ) at the starting position and
- 1. If the reception power in exactly one of the two directions (+/- X) exceeds the upper comparison threshold (+ X%), the direction of the increase (P712, P721, P752, P771) is defined as the direction of displacement,
- 2. if the reception power in exactly one of the two directions (+/- X) falls below the lower comparison threshold (-X%), which is defined as the direction of displacement opposite to the drop (P762, P781),
- 3. if the reception power remains in both directions (+/- X) within the comparison threshold (+/- X%) (P730, P731, P732) or falls below the lower comparison threshold (-X%) in both directions (P740, P741 , P742) or in both directions exceeds the upper comparison threshold (+ X%) (P790, P791, P792), maintain the starting position (P730, P740, P790) and align it in the second axis (Y ) in the plane (XY).

4. The method according to claim 3, characterized in that in the event that on at least one axis (X / Y) the received power (P730, P731, P732) in both directions (+/- X / Y) remains within the comparison thresholds, the Direction test step increased compared to the first step size (ΔX1) Step size is repeated.

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the alignment of the transmitting and receiving optics ( 4.1 , 4.2 ) in the plane (XY) is carried out iteratively at least twice in succession,

a) in a first iteration run ( Fig. 4: I1) the transmitting or receiving optics is initially shifted with a step size (ΔX2) along a first axis (X / Y) in the plane (XY), then the transmitting or Receiving optics ( 4.1 , 4.2 ) at that step with the maximum reception power at the alignment detector ( 5 ) or the receiver ( 2 ) with the same step size (ΔY2) along a second axis (Y / X.) Perpendicular to the first axis (X / Y) ) in the plane (XY), and
b) at least one further iteration run ( 12 ) according to step a) is carried out along the two axes (X, Y) on that step with the maximum received power, wherein a step width (ΔX4, ΔY4) that becomes smaller is used in each case.

6. The method according to claim 5, characterized in that for the alignment of the transmitting optics ( 4.1 ) this is additionally shifted in the direction of the optical axis (Z), the imaging of the transmitter ( 1 ) on the alignment detector ( 5 ) at least for the first iteration run out of focus and the transmitter optics ( 4.1 ) is focused at least for the subsequent alignment of the receiver optics ( 4.2 ).

7. The method according to claim 5, characterized in that

a) for the first iteration run ( Fig. 4: I1 with Z = Z0 + ΔZ and ΔX2, ΔY2) when aligning the transmission optics ( 4.1 ) along the two axes (X / Y) in the plane (XY) perpendicular to the optical axis (Z) the transmission optics ( 4.1 ) is set out of focus
b) and before carrying out the further iteration runs ( FIG. 4: I2 with Z = Z0, ΔX4, ΔY4)
c) the distance (ΔZ) between the transmitter optics ( 4.1 ) and the transmitter ( 1 ) is set at least once so that the light power detected at the alignment detector ( 5 ) becomes maximum.

8. The method according to claim 6, characterized in that after each iteration run, the distance between the transmission optics ( 4.1 ) and transmitter ( 1 ) is set with decreasing step size to maximum reception power.

9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that

a) a target reception power (Psoll) and a standard step size (S0) are specified for at least one starting position ( FIG. 8, P80, P83),
b) the reception power (Pist) is measured at the starting position (P80, P83)
c) and the step size (ΔS) is adjusted according to the ratio of the target received power (Psoll) to the measured received power (Pist).

10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that for alignment of the optical receiver system (4.2) in front of the receiver (2) consisting of a plurality of spaced juxtaposed, individually evaluable receiver units (2.0,..., 2 .x 2 .x + 1,..., 2 .m)

a) at the starting position of the receiver optics ( 4.2 ) to be shifted, the actual position ( 2 .Xist) of the maximum reception power is determined from the reception powers of the individual receiver units,
b) a target position ( 2 .Xsoll) of the received power maximum is specified and
c) the number of steps between the target and actual position is determined on the basis of a predetermined smallest step size.

11. The method according to claim 10, characterized in that

a) the receiver optics shifted by exactly the corresponding number of steps and
b) below
- 1. either the same iteration run (ΔY2) for the other axis (Y) or
- 2. or a more precise iteration run (ΔX4, ΔY4) is carried out.

12. The method according to claim 10 or 11, characterized in that the number of steps between target and actual position ( 2 .Xsoll- 2 .Xist) is compared with a maximum number of steps and if this maximum number of steps is exceeded, the step size for the first steps (ΔS = f ( 2 .Xsoll- 2 .Xist)) or for all steps is increased.

13. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that

a) the receiver units ( 2.0 ,..., 2 .x, 2 .x + 1,..., 2 .m) are at a distance from one another,
b) for at least one position ( Fig. 9a: 2 .x + ½) within this distance between two adjacent receiver units ( 2 .x, 2 .x + 1) the reception power from the reception powers of at least the two closest receiver units ( 2 .x , 2 .x + 1) is approximated
c) and the target and / or actual position ( 2 .Xsoll / 2 .Xist) of the maximum reception power is specified or determined accordingly.

14. The method according to any one of the preceding claims, characterized records that the position with optimal reception performance of all manufactured Monitoring devices each stored and the starting position for the first iteration run of a subsequently to be produced monitoring device as a statistical means from the positions with optimal Receiving power of the monitoring devices previously manufactured is determined.

15. The method according to any one of the preceding claims, characterized records that the transmitter and / or receiver optics on the monitoring first moved towards the transmitter and receiver and after alignment is fixed using a UV-curing adhesive.

16. Optics ( 4 ) and optics pick-up ( 8 ) of a transmitter ( 1 ) or receiver ( 2 ) of a monitoring device for performing the above method, characterized in that

a) the optics pick-up ( 8 ) has a ring surrounding the transmitter ( 1 ) or receiver ( 2 ), towards the optics ( 4 ) open at the top and provided with side walls and filled with adhesive ( 9 ), the distance between the side walls limits the displacement and
b) projections ( 42 ) projecting into the trench are provided on the optics ( 4 ) and are fixed in the trench ( 8 ) after the alignment by curing the adhesive ( 9 ) at the aligned position.

17. Use of the method according to one of the preceding claims 1 to 9 and an optics and an optics pickup according to claim 10 for an over Monitoring device of a vehicle interior, in particular for the seat occupancy detection.