DE102013215482B3

DE102013215482B3 - Optical sensor for use in satellite, has photodiode with parallel-connected condenser and connecting line, over which generated charge at photodiode is readable as voltage at condenser

Info

Publication number: DE102013215482B3
Application number: DE201310215482
Authority: DE
Inventors: Andreas Eckardt; Ralf Reulke
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2013-08-06
Filing date: 2013-08-06
Publication date: 2014-07-24
Anticipated expiration: 2033-08-07

Abstract

The optical sensor (1) has a photodiode (2) with parallel-connected condenser (3) and a connecting line (9), over which a generated charge at the photodiode is readable as voltage at the condenser. The photodiode is selectively connected with the connecting line or another connecting line (11) over a switching device (6). An evaluation unit (5) is formed to receive a conductive- or reverse characteristic of the photodiode operated as diode. An independent claim is included for a method for checking an optical sensor.

Description

Der Erfindung Die Erfindung betrifft einen optischen Sensor und ein Verfahren zur Überprüfung eines optischen Sensors im Betrieb.The invention relates to an optical sensor and a method for checking an optical sensor during operation.

Optische Sensoren sind für die verschiedensten Anwendungen bekannt. Unter anderem werden derartige optische Sensoren in Satelliten eingesetzt. Die optischen Sensoren werden dabei vor ihrem Einsatz im Labor hinsichtlich ihrer spezifischen Eigenschaften kalibriert (z. B. spektrale Empfindlichkeit, Linearität, Dunkelstrom etc.). Diese beruhen im Wesentlichen darauf, den gesamten Kanal (Photodiode und Signalelektronik) optisch mit definierten und kalibrierten Strahlungsquellen anzuregen und zu bewerten. Die optischen Sensoren können dabei je nach Anwendungsgebiet in unterschiedlichen spektralen Bereichen arbeiten (z. B. zwischen 400 nm bis 15 μm).Optical sensors are known for a wide variety of applications. Among other things, such optical sensors are used in satellites. The optical sensors are calibrated before their use in the laboratory with regard to their specific properties (eg spectral sensitivity, linearity, dark current, etc.). These are essentially based on optically stimulating and evaluating the entire channel (photodiode and signal electronics) with defined and calibrated radiation sources. Depending on the field of application, the optical sensors can work in different spectral ranges (eg between 400 nm and 15 μm).

Um nun den optischen Sensor während des Betriebes zu überprüfen bzw. zu kalibrieren ist es bekannt, künstliche Kalibrierquellen mitzuführen oder die Sonne als Kalibrierquelle zu nutzen. Dabei wird die Sonne als konstanter Strahler betrachtet, dessen Licht mittels eines Diffusers auf dem optischen Sensor gelenkt wird. Die Kalibration im Betrieb ist notwendig, da die optischen Sensoren insbesondere aufgrund der Weltraumstrahlung einer Alterung unterliegen. Ein Problem dabei ist, dass auch die Kalibrierquellen oder die Diffuser ebenfalls einer Alterung unterliegen. Aufgrund dieser Effekte kann dann nicht mit hinreichender Sicherheit bestimmt werden, ob die Änderungen aufgrund der Alterung des optischen Sensors oder der Mittel zur Kalibration erfolgt sind. Daher werden nur Genauigkeiten von 3 bis 5% erreicht.In order to check or calibrate the optical sensor during operation, it is known to carry artificial calibration sources or to use the sun as a calibration source. The sun is regarded as a constant emitter whose light is directed by means of a diffuser on the optical sensor. Calibration during operation is necessary because the optical sensors are subject to aging, in particular due to space radiation. One problem with this is that the calibration sources or the diffusers are also subject to aging. Due to these effects, it can not be determined with sufficient certainty whether the changes were due to the aging of the optical sensor or the means for calibration. Therefore only accuracies of 3 to 5% are achieved.

Aus der DE 10 2011 000 382 B3 ist eine Vorrichtung zur Messung einer Beleuchtungsstärke mit einem Lichtsensor und einer Steuereinheit bekannt. Der Lichtsensor besteht nur aus einer in Sperrrichtung betriebenen Fotodiode und einem dazu parallel geschaltetem Kondensator. Die Steuereinheit enthält eine Ladeschaltung zur Aufladung des Kondensators auf eine Kondensatorspannung und zwei verschiedene Entladestromquellen, die den Kondensator periodisch mit konstanten Strömen entladen. Weiter umfasst die Vorrichtung eine Zeitmesseinrichtung, die die Entladezeiten des Kondensators misst. Diese Entladezeiten werden in ein Verhältnis zueinander gesetzt und mit einer mathematischen Berechnung darüber die aktuelle Beleuchtungsstärke bestimmt.From the DE 10 2011 000 382 B3 a device for measuring a light intensity with a light sensor and a control unit is known. The light sensor consists only of a reverse-biased photodiode and a parallel-connected capacitor. The control unit includes a charging circuit for charging the capacitor to a capacitor voltage and two different discharge current sources which discharge the capacitor periodically at constant currents. Furthermore, the device comprises a time measuring device, which measures the discharge times of the capacitor. These discharge times are set in relation to one another and the mathematical calculation of the current illuminance determines them.

Aus der DE 37 43 954 A1 ist eine Einrichtung zur Messung der Intensität des von einem Fotosensor empfangenen Lichts mit einem Fotosensor zum Empfang des Lichts und zur Erzeugung eines der Intensität des empfangenen Lichts korrespondierenden Ausgangsstromes. Weiter weist die Einrichtung eine Integriereinrichtung Zum Integrieren des Ausgangsstromes auf, die als Kondensator ausgebildet ist, der parallel zum Fotosensor geschaltet ist.From the DE 37 43 954 A1 is a device for measuring the intensity of the received light from a photosensor with a photosensor for receiving the light and for generating an intensity of the received light corresponding output current. Furthermore, the device has an integrating device for integrating the output current, which is designed as a capacitor which is connected in parallel to the photosensor.

Aus der DE 692 21 143 T2 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Korrigieren des Signals eines Fotodetektors bekannt.From the DE 692 21 143 T2 For example, a method and apparatus for correcting the signal of a photodetector is known.

Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, einen optischen Sensor zu schaffen sowie ein Verfahren zur Überprüfung eines optischen Sensors im Betrieb zur Verfügung zu stellen, mittels derer eine Alterung des optischen Sensors genauer bestimmt werden kann.The invention is therefore based on the technical problem of providing an optical sensor and to provide a method for checking an optical sensor during operation, by means of which an aging of the optical sensor can be determined more accurately.

Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 8. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The solution of the technical problem results from the objects with the features of claims 1 and 8. Further advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims.

Hierzu umfasst der optische Sensor mindestens eine Photodiode mit parallel geschaltetem Kondensator und eine erste Verbindungsleitung, über die eine generierte Ladung an der Photodiode als Spannung am Kondensator auslesbar ist. Weiter ist dem optischen Sensor mindestens eine zweite Verbindungsleitung zugeordnet, wobei über eine Umschaltvorrichtung die Photodiode wahlweise mit der ersten Verbindungsleitung oder der zweiten Verbindungsleitung verbindbar ist. Die zweite Verbindungsleitung ist mit einer Quelle verbunden, mittels derer die Spannung oder der Strom einstellbar ist. Des Weiteren umfasst der optische Sensor eine Messeinrichtung, mittels derer ein resultierender Strom oder eine resultierende Spannung aufgrund der Quelle erfassbar ist. Ist die Quelle eine Spannungsquelle, so erfasst die Messeinrichtung den Strom und umgekehrt. Eine Auswerteeinheit ist derart ausgebildet, dass diese eine Durchlass- und/oder Sperrkennlinie der als Diode betriebenen Photodiode aufnimmt und mit einer vorab abgelegten Referenzkennlinie der Photodiode vergleicht. Hierdurch ist es möglich, die Photodiode rein elektrisch zu überprüfen, wobei durch die einstellbare Quelle die Kennlinie der Photodiode als Diode durchlaufen werden kann. Dabei wird ausgenutzt, dass die Prozesse, die zur Alterung der Photodiode führen, überwiegend Gitterfehler im Diodenkristall sind, die sich auch in den elektrischen Kennlinien niederschlagen. Wird dann ermittelt, dass die aufgenommenen Kennlinien mehr oder minder gleich der Referenzkennlinie ist, kann daraus geschlossen werden, dass die Photodiode nicht gealtert ist. Entsprechend kann bei einer Abweichung der Kennlinien auf eine Alterung der Photodiode geschlossen werden. Vorzugsweise werden bei der Überprüfung sowohl die Durchlasskennlinie als auch die Sperrkennlinie aufgenommen und mit entsprechenden Referenzkennlinien verglichen. Im einfachsten Fall erfolgt die Überprüfung rein qualitativ, d. h. es wird anhand des Vergleichs nur festgestellt, ob eine Alterung erfolgt ist oder nicht. Vorzugsweise wird durch die Auswerteeinheit auch ein Shutter der Photodiode angesteuert, der dann bei den Messungen zur Aufnahme der Kennlinien geschlossen wird.For this purpose, the optical sensor comprises at least one photodiode with a capacitor connected in parallel and a first connecting line, via which a generated charge on the photodiode can be read out as a voltage across the capacitor. Furthermore, at least one second connecting line is assigned to the optical sensor, wherein the photodiode can be selectively connected to the first connecting line or the second connecting line via a switching device. The second connection line is connected to a source by means of which the voltage or the current is adjustable. Furthermore, the optical sensor comprises a measuring device, by means of which a resulting current or a voltage due to the source can be detected. If the source is a voltage source, the measuring device detects the current and vice versa. An evaluation unit is designed such that it receives a forward and / or blocking characteristic of the diode-operated photodiode and compares it with a previously stored reference characteristic of the photodiode. This makes it possible to check the photodiode purely electrically, which can be traversed by the adjustable source, the characteristic of the photodiode as a diode. It is exploited that the processes that lead to the aging of the photodiode, are predominantly lattice defects in the diode crystal, which are reflected in the electrical characteristics. If it is then determined that the recorded characteristic curves are more or less equal to the reference characteristic curve, it can be concluded from this that the photodiode has not aged. Accordingly, it can be concluded that the photodiode is aging when the characteristic curves deviate. During the check, both the transmission characteristic and the blocking characteristic are preferably recorded and compared with corresponding reference characteristics. In the simplest case occurs the check is purely qualitative, ie it is determined by comparison only if aging has occurred or not. Preferably, the evaluation unit also controls a shutter of the photodiode, which is then closed during the measurements for recording the characteristic curves.

In einer Ausführungsform ist die zweite Verbindungsleitung mit der Parallelschaltung von Photodiode und Kondensator verbunden. Bei dieser Ausführungsform wird daher der gesamte Kanal vermessen. Somit kann dann zwar nicht festgestellt werden, ob eine erfasste Alterung ihre Ursache in einer Alterung der Photodiode und/oder des Kondensators hat (oder eines anderen elektrischen Elements im Kanal), für eine qualitative Bewertung ist dies aber akzeptabel, insbesondere da ein degradierter Kondensator auch die Ergebnisse der Photodiode beeinflusst.In one embodiment, the second connection line is connected to the parallel connection of photodiode and capacitor. In this embodiment, therefore, the entire channel is measured. Thus, although it can not be determined whether a detected aging has its cause in an aging of the photodiode and / or the capacitor (or another electrical element in the channel), but for a qualitative assessment this is acceptable, especially as a degraded capacitor also affects the results of the photodiode.

In einer alternativen Ausführungsform ist die zweite Verbindungsleitung mit der Photodiode alleine verbunden, wobei die Umschaltvorrichtung derart ausgebildet ist, dass bei einer Verbindung der zweiten Verbindungsleitung mit der Photodiode die Verbindung zwischen Photodiode und Kondensator aufgetrennt wird. Dies erlaubt auch eine qualitative Bewertung der Photodiode.In an alternative embodiment, the second connecting line is connected to the photodiode alone, wherein the switching device is designed such that when a connection of the second connecting line with the photodiode, the connection between the photodiode and capacitor is separated. This also allows a qualitative evaluation of the photodiode.

In einer weiteren Ausführungsform ist mittels einer ersten Umschaltvorrichtung die zweite Verbindungsleitung mit der Parallelschaltung von Photodiode und Kondensator verbindbar und mittels einer zweiten Umschaltvorrichtung die Photodiode von dem Kondensator trennbar. Dabei kann die Trennung entweder derart erfolgen, dass die Photodiode alleine mit einer Quelle vermessen wird oder aber dass der Kanal ohne Photodiode vermessen wird. Bei letzterer Ausführungsform kann dann durch Vergleich (im einfachsten Fall Differenzbildung) der Ergebnisse Kanal mit Photodiode und Kanal ohne Photodiode auf die Photodiode selbst zurückgeschlossen werden.In a further embodiment, the second connecting line can be connected to the parallel connection of photodiode and capacitor by means of a first switching device, and the photodiode can be separated from the capacitor by means of a second switching device. In this case, the separation can either be such that the photodiode is measured alone with a source or that the channel is measured without a photodiode. In the latter embodiment, by comparison (in the simplest case, difference formation) of the results channel with photodiode and channel without photodiode can be deduced to the photodiode itself.

In einer weiteren Ausführungsform ist die Auswerteeinheit derart ausgebildet, dass in Abhängigkeit der erfassten Durchlass- und/oder Sperrkennlinie eine Re-Kalibrierung der Photodiode erfolgt. Dabei werden die Veränderungen quantitativ erfasst und die Photodiodenkennlinie entsprechend angepasst.In a further embodiment, the evaluation unit is designed such that a re-calibration of the photodiode takes place as a function of the detected transmission and / or blocking characteristic. The changes are recorded quantitatively and the photodiode characteristic is adjusted accordingly.

In einer weiteren Ausführungsform ist der optische Sensor als Matrix-Sensor mit einer Vielzahl von Photodioden ausgebildet, wobei die Umschaltvorrichtung Bestandteil eines Adressierungsmultiplexers ist. Dies erlaubt ein sehr kompaktes Design.In a further embodiment, the optical sensor is designed as a matrix sensor with a plurality of photodiodes, wherein the switching device is part of an addressing multiplexer. This allows a very compact design.

Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet des optischen Sensors ist der Einsatz in der Luft- und Raumfahrttechnik, insbesondere bei einer Weltrauminstrumente (z. B. Weltraumkamera).A preferred field of application of the optical sensor is the use in aerospace engineering, in particular in space instruments (eg space camera).

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Fig. zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to a preferred embodiment. The figures show:

1a eine schematische Darstellung eines Blockschaltbildes eines optischen Sensors in einer ersten Ausführungsform im Photodiodenbetrieb, 1a 1 is a schematic representation of a block diagram of an optical sensor in a first embodiment in photodiode operation,

1b eine schematische Darstellung der Ausführungsform gemäß 1a im Überprüfungsbetrieb, 1b a schematic representation of the embodiment according to 1a in the inspection company,

2a eine schematische Darstellung eines Blockschaltbildes eines optischen Sensors in einer zweiten Ausführungsform im Photodiodenbetrieb, 2a 1 is a schematic representation of a block diagram of an optical sensor in a second embodiment in photodiode operation,

2b eine schematische Darstellung des optischen Sensors gemäß 2a im Überprüfungsbetrieb, 2 B a schematic representation of the optical sensor according to 2a in the inspection company,

3a eine schematische Darstellung eines Blockschaltbildes eines optischen Sensors in einer dritten Ausführungsform im Photodiodenbetrieb, 3a 1 is a schematic representation of a block diagram of an optical sensor in a third embodiment in photodiode operation,

3b eine schematische Darstellung des optischen Sensors gemäß 3a in einem ersten Überprüfungsbetrieb und 3b a schematic representation of the optical sensor according to 3a in a first inspection operation and

3c eine schematische Darstellung des optischen Sensors gemäß 3a in einem zweiten Überprüfungsbetrieb. 3c a schematic representation of the optical sensor according to 3a in a second verification operation.

Der optische Sensor 1 umfasst eine Photodiode 2 mit parallel geschalteten Kondensator 3, eine Reset-Vorrichtung 4, eine Auswerteeinheit 5, eine Umschaltvorrichtung 6, eine einstellbare Spannungsquelle 7 und eine Messeinrichtung 8 zur Erfassung des Stromes. Über eine erste Verbindungsleitung 9 ist die Photodiode mit einem A/D-Wandler 10 verbindbar, der das analoge Signal der Photodiode 2 digitalisiert.The optical sensor 1 includes a photodiode 2 with parallel capacitor 3 , a reset device 4 , an evaluation unit 5 , a switching device 6 , an adjustable voltage source 7 and a measuring device 8th to capture the current. Via a first connection line 9 is the photodiode with an A / D converter 10 connectable to the analog signal of the photodiode 2 digitized.

In 1 ist die Verschaltung für den normalen Betrieb dargestellt. Die Photodiode 2 wird mit Licht bestrahlt und generiert eine Ladung, die dann nach Trennung eine Spannung am Kondensator 3 erzeugt. Die resultierende Spannung wird dann vom A/D-Wandler 10 digitalisiert. Anschließend wird über die Reset-Vorrichtung 4, üblicherweise ein Transistor, der Kondensator 3 entladen und eine nächste Messung kann durchgeführt werden.In 1 the wiring is shown for normal operation. The photodiode 2 is irradiated with light and generates a charge, which then after disconnecting a voltage on the capacitor 3 generated. The resulting voltage is then from the A / D converter 10 digitized. Subsequently, via the reset device 4 , usually a transistor, the capacitor 3 unloaded and a next measurement can be performed.

Soll nun die Photodiode 2 überprüft werden, ob diese gegebenenfalls gealtert ist, so wird ein nicht dargestellter Shutter geschlossen und die Reset-Vorrichtung auf offen geschaltet. Das Schließen des Shutters erfolgt beispielsweise über die Auswerteeinheit 5. Durch das Schließen des Shutters wird sichergestellt, dass die Photodiode 2 nicht mehr mit Licht bestrahlt wird, was die nachfolgenden Messungen verfälschen würde. Des Weiteren schaltet die Umschaltvorrichtung 4 die Photodiode 2 auf eine zweite Verbindungsleitung 11, an der die Spannungsquelle 7 anliegt (siehe 1b). Die Auswerteeinheit 5 steuert nun die Spannungsquelle 7 an, dass diese nacheinander eine Vorwärtsspannung der als Diode betriebenen Photodiode 2 erhöht, wobei der resultierende Strom von der Messeinrichtung 8 erfasst und an die Auswerteeinheit 5 übermittelt wird. Die Auswerteeinheit 5 nimmt somit die aktuelle Durchlasskennlinie der Photodiode 2 auf. Entsprechend kann die Sperrkennlinie der Photodiode 2 aufgenommen werden. Die Auswerteeinheit 5 vergleicht dann die aufgenommenen Kennlinien mit vorab abgelegten Kennlinien der kalibrierten Photodiode 2. Sind die Kennlinien identisch bzw. sind die Abweichungen unterhalb vorgegebener Schwellwerte, so wird die Photodiode 2 bzw. der Kanal (Photodiode + Kondensator) als in Ordnung bewertet. Andernfalls wird ein entsprechender Alterungsgrad festgestellt. Je nach Ausführungsform kann die Auswerteeinheit 5 die Alterung signalisieren oder aber eine Re-Kalibrierung der Photodiode 2 vornehmen, die die Alterung berücksichtigt. Bei dieser Ausführungsform wird stets der gesamte Kanal vermessen, sodass die Referenzkennlinien ebenfalls den gesamten Kanal umfassen sollten.Shall now the photodiode 2 be checked whether this is aged if necessary, so an unillustrated shutter is closed and the reset device is switched to open. The shutter is closed, for example, via the evaluation unit 5 , Closing the shutter will ensure that the photodiode 2 is no longer irradiated with light, which would falsify the subsequent measurements. Furthermore, the switching device switches 4 the photodiode 2 on a second connecting line 11 at which the voltage source 7 is present (see 1b ). The evaluation unit 5 now controls the voltage source 7 in that these successively a forward voltage of the diode operated photodiode 2 increased, with the resulting current from the measuring device 8th and to the evaluation unit 5 is transmitted. The evaluation unit 5 thus takes the current transmission characteristic of the photodiode 2 on. Accordingly, the blocking characteristic of the photodiode 2 be recorded. The evaluation unit 5 then compares the recorded characteristics with pre-stored characteristics of the calibrated photodiode 2 , If the characteristic curves are identical or if the deviations are below predefined threshold values, the photodiode becomes 2 or the channel (photodiode + capacitor) as rated in order. Otherwise, a corresponding degree of aging is determined. Depending on the embodiment, the evaluation unit 5 signal the aging or a re-calibration of the photodiode 2 that takes aging into account. In this embodiment, the entire channel is always measured, so that the reference characteristics should also include the entire channel.

In der 2a bzw. 2b ist eine alternative Ausführungsform dargestellt, wobei gleiche Elemente wie in den 1a und 1b gleiche Bezugszeichen aufweisen. Der wesentliche Unterschied ist, dass die Umschaltvorrichtung 6 zwischen Photodiode 2 und Kondensator 3 angeordnet ist. Im Normalbetrieb ist die Photodiode 2 mit der ersten Verbindungsleitung 9 verbunden, d. h. auch mit dem Kondensator 3 und dem A/D-Wandler 10 (siehe auch 2a). Zum Prüfen wird wieder der nicht dargestellte Shutter geschlossen und die Umschaltvorrichtung 6 durch die Auswerteeinheit 5 angesteuert, sodass die Photodiode 2 mit der zweiten Verbindungsleitung 11 verbunden ist. Durch Verstellen der Spannung der Spannungsquelle 7 werden dann wieder die Durchlass- und die Sperrkennlinie der als Diode betriebenen Photodiode 2 von der Auswerteeinheit 5 ermittelt und mit Referenzkennlinien verglichen. Im Unterschied zu der Ausführungsform gemäß 1a und 1b wird also die Kennlinie der Photodiode 1 ohne Einfluss des Kanals (insbesondere des Kondensators 3) vermessen. Da jedoch auch die Alterung des Kanals von Interesse ist, können die beiden Ausführungsformen auch kombiniert werden. Eine mögliche Ausführungsform einer solchen Kombination ist in den 3a bis 3c dargestellt.In the 2a respectively. 2 B an alternative embodiment is shown, wherein the same elements as in the 1a and 1b have the same reference numerals. The main difference is that the switching device 6 between photodiode 2 and capacitor 3 is arranged. In normal operation is the photodiode 2 with the first connection line 9 connected, ie also with the capacitor 3 and the A / D converter 10 (see also 2a ). For testing, the shutter, not shown, is closed again and the switching device 6 through the evaluation unit 5 controlled, so that the photodiode 2 with the second connection line 11 connected is. By adjusting the voltage of the voltage source 7 Then again the pass and the blocking characteristic of the diode operated photodiode 2 from the evaluation unit 5 determined and compared with reference characteristics. Unlike the embodiment according to 1a and 1b So is the characteristic of the photodiode 1 without influence of the channel (in particular of the capacitor 3 ). However, since the aging of the channel is of interest, the two embodiments can also be combined. One possible embodiment of such a combination is in the 3a to 3c shown.

Zusätzlich zu der Ausführungsform gemäß 1a bis 1b ist eine zweite Umschaltvorrichtung 12 zwischen Photodiode 2 und dem Kondensator 3 angeordnet. In der 3a ist die Verschaltung für den Normalbetrieb dargestellt. Dabei ist die Photodiode 2 über die erste Verbindungsleitung 13 der zweiten Umschaltvorrichtung 12 mit dem Kondensator 3 und über die erste Verbindungsleitung 9 der ersten Umschaltvorrichtung 6 mit dem A/D-Wandler 10 verbunden.In addition to the embodiment according to 1a to 1b is a second switching device 12 between photodiode 2 and the capacitor 3 arranged. In the 3a the connection is shown for normal operation. Here is the photodiode 2 over the first connection line 13 the second switching device 12 with the capacitor 3 and over the first connection line 9 the first switching device 6 with the A / D converter 10 connected.

Zum Überprüfen der Photodiode 2 wird dann in einem ersten Schritt die erste Umschaltvorrichtung 6 auf die zweite Verbindungsleitung 11 geschaltet (siehe 3b). Die Auswerteeinheit 5 kann dann, wie zu 1a und 1b erläutert, die Durchlass- und Sperrkennlinie der als Diode betriebenen Photodiode 2 aufnehmen. Dabei wird der gesamte Kanal berücksichtigt. In einem zweiten Schritt wird dann die zweite Umschaltvorrichtung 12 auf die zweite Verbindungsleitung 14 geschaltet und die Messungen wiederholt. Dabei wird der Kanal ohne Photodiode 2 ausgemessen. Aus der Differenz der beiden Messungen kann dann auf die Alterung der Photodiode 2 allein zurückgeschlossen werden.To check the photodiode 2 Then, in a first step, the first switching device 6 on the second connection line 11 switched (see 3b ). The evaluation unit 5 then how can you 1a and 1b explains the on and off characteristics of the diode operated photodiode 2 take up. The entire channel is taken into account. In a second step then the second switching device 12 on the second connection line 14 switched and the measurements repeated. In this case, the channel without photodiode 2 measured. From the difference of the two measurements can then on the aging of the photodiode 2 be closed back alone.

Wie ersichtlich kann bei dieser Ausführungsform die zweite Umschaltvorrichtung 12 als einfacher Schalter ausgebildet sein. Es ist aber möglich, an die zweite Verbindungsleitung 14 eine Spannungsquelle anzuschließen, sodass dann die Durchlass- und Sperrkennlinie der Photodiode 2 alleine aufgenommen werden kann. Die Spannungsquelle kann dabei auch die Spannungsquelle 7 sein, die dann zwischen der zweiten Verbindungsleitung 11 und der zweiten Verbindungsleitung 14 umschaltbar ausgebildet ist.As can be seen in this embodiment, the second switching device 12 be designed as a simple switch. It is possible, however, to the second connection line 14 connect a voltage source, so then the transmission and blocking characteristic of the photodiode 2 can be taken alone. The voltage source can also be the voltage source 7 then be between the second connection line 11 and the second connection line 14 is formed switchable.

Mittels des optischen Sensors 1 bzw. des offenbarten Verfahrens ist es somit möglich, rein elektrisch den Alterungsgrad einer Photodiode 2 und/oder des gesamten Kanals zu bestimmen. Dabei lässt sich der Alterungsgrad einfacher und genauer bestimmen, wobei auf mitgeführte Referenz-Strahlungsquellen oder Diffuser verzichtet werden kann. Insbesondere auf dem Gebiet der Luft- und Raumfahrttechnik stellt dies eine erhebliche Verbesserung der Überprüfung der Funktionalität des optischen Sensors im Betrieb dar.By means of the optical sensor 1 or the disclosed method, it is thus possible, purely electrically, the degree of aging of a photodiode 2 and / or the entire channel. In this case, the degree of aging can be determined more simply and accurately, it being possible to dispense with entrained reference radiation sources or diffusers. In particular, in the field of aerospace technology, this represents a significant improvement in the verification of the functionality of the optical sensor during operation.

Claims

Optical sensor ( 1 ) comprising at least one photodiode ( 2 ) with a parallel-connected capacitor ( 3 ) and a first connection line ( 9 ), via which a generated charge on the photodiode ( 2 ) is read as a voltage across the capacitor, characterized in that the optical sensor ( 1 ) at least one second connecting line ( 11 ), wherein via a switching device ( 6 ) the photodiode ( 2 ) optionally with the first connecting line ( 9 ) or the second connection line ( 11 ) is connectable, wherein the second connecting line ( 11 ) with a source ( 7 ) by means of which the voltage or the current can be adjusted and a resulting current or a resulting voltage by means of a measuring device ( 8th ) is detectable, with an evaluation unit ( 5 ) is designed such that it has a pass-through and / or blocking characteristic of the diode-operated photodiode ( 2 ) and with a previously stored reference characteristic of the photodiode ( 2 ) compares.

Optical sensor according to claim 1, characterized in that the second connecting line ( 11 ) with the parallel connection of photodiode ( 2 ) and capacitor ( 3 ) connected is.

Optical sensor according to claim 1, characterized in that the second connecting line ( 11 ) with the photodiode ( 2 ) is connected alone, wherein the switching device ( 6 ) is designed such that when a connection of the second connecting line ( 11 ) with the photodiode ( 2 ) the connection between photodiode ( 2 ) and capacitor ( 3 ) is separated.

Optical sensor according to one of claims 1 or 2, characterized in that by means of a first switching device ( 6 ) the second connection line ( 11 ) with the parallel connection of photodiode ( 2 ) and capacitor ( 9 ) is connectable and by means of a second switching device ( 12 ) the photodiode ( 2 ) of the capacitor ( 3 ) is separable.

Optical sensor according to claim 4, characterized in that via the second switching device ( 12 ) the photodiode ( 2 ) alone with a source is connectable.

Optical sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the evaluation unit ( 5 ) is designed such that, depending on the detected transmission and / or blocking characteristic, a re-calibration of the photodiode ( 2 ) he follows.

Optical sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the optical sensor ( 1 ) as a matrix sensor with a plurality of photodiodes ( 2 ) is formed, wherein the switching device ( 6 ) Is part of an addressing multiplexer.

Method for checking an optical sensor ( 1 ) in operation, wherein the optical sensor ( 1 ) at least one photodiode ( 2 ) with a parallel-connected capacitor ( 3 ) and a first connection line ( 9 ), via which a generated charge on the photodiode ( 2 ) is read as a voltage across the capacitor, characterized in that the optical sensor ( 1 ) at least one second connecting line ( 11 ), wherein via a switching device ( 6 ) the photodiode ( 2 ) optionally with the first connecting line ( 9 ) or the second connection line ( 11 ) is connectable, wherein the second connecting line ( 11 ) with a source ( 7 ) by means of which the voltage or the current can be adjusted and a resulting current or a resulting voltage by means of a measuring device ( 8th ) is detectable, wherein an evaluation unit ( 5 ) is designed such that it has a forward and / or blocking characteristic of the diode-operated photodiode ( 2 ) and with a previously stored reference characteristic of the photodiode ( 2 ) compares.

Method according to claim 8, characterized in that via the second connecting line ( 11 ) the parallel connection of photodiode ( 2 ) and capacitor ( 3 ) with the source ( 7 ) is connected.

Method according to claim 8, characterized in that via the second connecting line ( 11 ) the photodiode ( 2 ) is connected alone, wherein the switching device ( 6 ) is designed such that when a connection of the second connecting line ( 11 ) with the photodiode ( 2 ) the connection between photodiode ( 2 ) and capacitor ( 3 ) is separated.