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Dokumentenidentifikation DE102006014411A1 04.10.2007
Titel Vorrichtung zum Empfang elektromagnetischer Strahlung
Anmelder Masberg, Ullrich, Prof. Dr. Ing., 51503 Rösrath, DE
Erfinder Masberg, Ullrich, Prof. Dr. Ing., 51503 Rösrath, DE
Vertreter Willich, W., Dipl.-Phys., Pat.-Anw., 80538 München
DE-Anmeldedatum 27.03.2006
DE-Aktenzeichen 102006014411
Offenlegungstag 04.10.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 04.10.2007
IPC-Hauptklasse G01J 1/42(2006.01)A, F, I, 20060327, B, H, DE
IPC-Nebenklasse H04M 1/21(2006.01)A, L, I, 20060327, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Gerät zur gleichzeitigen oder getrennten Erfassung unterschiedlicher Wellenlängenbereiche aus dem Spektrum elektromagnetischer Strahlen.

Die Erfindung betrifft insbesondere und im Wesentlichen ein Produkt, dessen Hauptfunktion die Bereitstellung von Kommunikationsverbindungen und der Datenaustausch ist. Zusätzlich zu diesen wesentlichen Grundfunktionen werden weitere Funktionen angeboten, um das Gerät für den Nutzer mit einem Mehrwert zu versehen. Zu diesen Zusatzfunktionen gehört z.B. die Fotofunktion mittels derer Digitalfotos aufgenommen, betrachtet, gespeichert oder versendet werden können.

Es ist ein besonders bevorzugter Gedanke der Erfindung, diesen Zusatzfunktionen eine weiter hinzu zufügen, um den Gebrauchswert des Gesamtgerätes noch weiter zu erhöhen. Der Einsatz dieser Zusatzfunktion ist jedoch nicht auf die mobilen Kommunikationsgeräte in ihren unterschiedlichsten Erscheinungsformen beschränkt, sondern bietet sich in analoger Weise auch für den stationären Einsatz, z.B. als Ergänzung zu einer WEB-Kamera oder Ähnlichem an. Dabei können Aufzeichnungs- und Auswertestation/-teil lokal zusammen oder über kleinere und/oder größere Entfernungen getrennt vorliegen. Im Falle einer Trennung erfolgt dann der Datenaustausch wahl- und/oder abschnittweise über Kabel- oder drahtlose Verbindungen.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen, Anwendungen und Gestaltungsformen insbesondere der Zusatzfunktion ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Zur Nutzung mobiler Nachrichtenverbindungsgeräte, im angelsächsischen Sprachraum als „Mobiles", im deutschsprachigen Raum als „Handy" bezeichnet, ist mittlerweile bei den modernen Geräten der Einsatz der Digitalfotografie eine selbstverständliche Zusatzfunktion. Dazu gehören die erforderliche Optik, der Aufzeichnungs-IC, die zugehörige Auswertungssoftware und der Bildschirm zur Betrachtung.

Aus der Physik ist bekannt, dass der Bereich des sichtbaren Lichtes nur einen kleinen Ausschnitt aus dem gesamten Spektrum der elektromagnetischen Strahlung umfasst. Dieser Ausschnitt ist für den Menschen von Interesse, weil er seinen natürlichen Sensoren zugänglich ist. Andere Bereiche des elektromagnetischen Strahlungsspektrums werden für den Menschen erst dadurch zugänglich, daß ihr Informationsinhalt über eine Auswertungssoftware mit dem Bereich des sichtbaren Lichtes korreliert und dann optisch dargestellt wird.

Aus Physik und den Ingenieurwissenschaften sind ebenfalls Geräte bekannt, die den Bereich der Wärmestrahlung, auch als Infrarotbereich bezeichnet, mittels geeigneter Sensoren aufzeichnen und auswerten. Derartige Geräte ermöglichen dem Fachmann die thermodynamische Analyse von industriellen oder anderen Vorgängen und liefern wichtige Informationen zur energetischen Verbesserung. Daneben können diese Geräte auch zur Beobachtung und Überwachung sowie zur Suche von Menschen, Anlagen und Objekten eingesetzt werden. Analoges gilt für den Bereich der UV-Strahlung.

Ziel der Erfindung ist es nun, die bisher sehr unhandlichen Geräte durch den Einsatz von leistungsstärkeren und miniaturisierten radiometrischen Detektoren weiter in der Größe zu reduzieren und die Nutzung der Infrarotstrahlung oder anderer Strahlungsbereiche (z.B. UV) als Zusatzfunktion dem Handy-Anwender zur Verfügung zu stellen.

In diesem Falle wird die über das optische System eingefangene Strahlung mehrfach ausgewertet. So kann, wie bisher, das optische Bild genutzt werden, es kann jedoch der Nutzer wahlweise auf die Infrarotauswertung umschalten und er erhält dann die Infrarotauswertung des zuvor aufgenommenen optischen Bildes. Dessen Informationsgehalt kann er weiteren Auswerteprozessen unterwerfen oder auch direkt auf dem Bildschirm einsehen und seine eigene Interpretation des Informationsinhaltes vornehmen.

Erfindungsgemäß wird die durch das optische System aufgefangene elektromagnetische Strahlung entweder durch einen hybriden Detektor, der sowohl den Wellenbereich des sichtbaren Lichtes und den der Infrarotstrahlung umfasst, oder durch eine Kombination von mindestens zwei Detektoren, die für unterschiedliche Wellenlängenbereiche zuständig sind, ausgewertet.

Die Auswertung erfolgt für den vorgestellten Anwendungsfall vorzugsweise in dem Temperaturbereich von –20°C bis 100°C, natürlich sind auch andere Bereiche einstell- und vorstellbar.

Die Auswertung der Infrarotstrahlung liefert dann dem Betrachter nicht nur Informationen über Energieflüsse in technischen Anlagen sondern auch über die Energieverteilung in organischen Strukturen. So ist zum Beispiel bekannt, dass Erregungszustände im menschlichen Organismus mit einer verbesserte Blutversorgung der betroffenen Körperpartien verbunden sind. Dies führt dazu, dass lokal in diesen Körperpartien die Körpertemperatur ansteigt, wobei die Höhe des Anstieges mit dem Grad der Erregung korrelierbar ist.

Auf diese Weise liefert die Auswertung dem Betrachter wichtige Informationen z.B. über den persönlichen Zustand eines Gesprächspartners während einer Verhandlung.

Wärmestrahlung wird über Isolationsmaterialien gedämpft, aber nicht vollständig abgehalten, dagegen sind diese Isolationsmaterialen für das sichtbare Licht undurchlässig, dies bedeutet, dass mittels Infrarotdetektoren Vorgänge hinter optischen Grenzen beobachtet werden können.

Schon die zwei vorgestellten, aus einer Vielzahl möglicher Einsatzfälle ausgewählte Beispiele, lassen bereits das Potential der Erfindung aufscheinen.

Die Erfindung wird nun anhand eines Beispiels näher erläutert. Vorausgesetzt wird dabei der Einsatz eines geeigneten Detektorsystems für Infrarotstrahlung. Auch Merkmale, die nur gezeichnet, aber nicht ausführlich beschrieben sind oder die Umkehrung, stellen Ausführungsbeispiele der Erfindung dar.

In den Figuren sind funktionsgleiche oder -ähnliche Teile mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

Bei dem Beispiel nach 1 handelt es sich um ein Gerät, das einem handelsüblichen mobilen Kommunikator entspricht, der um eine Infraroterfassungs- und Infrarotauswerteeinheit ergänzt wird. In dem Beispiel wird über einen hybriden Detektor 4, der sowohl den Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichtes wie den der Wärmestrahlung erfassen kann, das Strahlungsspektrum 1, dass durch die Optik 2 dem Detektor zugeleitet wird, ausgewertet, mittels einer Auswertungssoftware 5 und 6 (für die unterschiedlichen Wellenbereiche; ein weitere würde hinzukommen, wenn auch UV ausgewertet würde) und mit Temperaturwerten bzw. Farbwerten, die wiederum Temperaturen symbolisieren dargestellt. Dies geschieht online in Echtzeit oder, bei grossen Datenmengen, mit geringer Zeitverzögerung. Um die Aussagequalität zu erhöhen, kann das Gerät zur besseren Fokussierung im Infrarotmodus auch einen integrierten Laserpointer einsetzen.

In 2 ist eine Variante dargestellt, bei der statt eines gemeinsamen Detektors mehrere getrennt arbeitende Detektoren (hier: 2) den aufgeteilten Strahlengang jeweils für den interessierenden Wellenbereich auswerten.

1
elektromagnetische Strahlung (IR etc.)
2
Optisches System
3
Signalweiterverarbeitung/-weiterleitung
4
Hybrider Detektor
5
IR-Verarbeitung
6
Sichtbares Licht – Verarbeitung/Signal-Verarbeitung
7
IR-Signal/Strahlengang
8
Sichtbares Licht/Strahlengang
9
IR-Detektor
10
Detektor für sichtbares Licht

Abkürzungen:

  • IR
    Infrarot
    UV
    Ultraviolett

Figuren:

1 Schema für eine integrale Signalerfassung

2 Schema für eine getrennte Signalverarbeitung


Anspruch[de]
Gerät zur gleichzeitigen oder getrennten Erfassung unterschiedlicher Wellenlängenreiche aus dem Spektrum elektromagnetischer Strahlen dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der Bereich des sichtbaren Lichtes wie auch der der Wärmestrahlung (Infrarotbereich) oder UV-Strahlung erfasst, ausgewertet und dargestellt wird. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auch noch andere Bereiche aus dem elektromagnetischen Strahlungsspektrum erfasst, ausgewertet und dargestellt werden. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung der Strahlungsbereiche wahlweise simultan oder sequentiell erfolgt. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass es manuell zwischen den einzelnen Strahlungsbereichen umschaltbar ist. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Infrarotstrahlung die Auswertung der Strahlungswerte und ihre Korrelation mit Temperaturen alternativ Absolut-, Relativ- oder Differenzwertdarstellung erlaubt. Gerät nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Spektralbild zur Beurteilung von Erregungszuständen von Lebewesen eingesetzt wird. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sowohl in mobilen wie stationären Einrichtungen einsetzbar ist. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Erfassungssystem und das Auswerte- und/oder Betrachtungssystem sowohl zusammen- als auch räumlich getrennt vorliegen können. Gerät nach den Ansprüchen 1 und 2 sowie 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ergebnis der Infrarotauswertung wie jeder andere Datensatz behandelt werden kann. Gerät nach den Ansprüchen 1, 2 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur besseren Fokussierung auf das Zielobjekt ein integrierter Laserpointer eingesetzt wird.






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