DE102006005357B4 - Method for evaluating a spatially resolving optoelectronic sensor system and sensor system - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Auswertung eines ortsauflösenden optoelektronischen Sensorsystems mit N > 1 Sensorelementen, wobei ein von zumindest einem Sensorelement bei Lichteinfall geliefertes Signal in zwei Signalkomponenten aufgeteilt wird, von denen zumindest eine Signalkomponente von der Position des Sensorelementes innerhalb des Sensorsystems abhängig ist und wobei ein der Position des zumindest einen beleuchteten Sensorelementes proportionales Signal aus einem Quotienten von Summensignalen der einzelnen Signalkomponenten gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass aus jedem der Sensorelemente mittels eines ersten und eines zweiten Verstärkerelementes jeweils zwei eigenständige Signalkomponenten gebildet werden, wobei die erste Signalkomponente jeweils mit einer konstanten oder einer mit der Position des Sensorelementes zunehmenden/abnehmenden Verstärkung und wobei die zweite Signalkomponente jeweils mit einer mit der Position des Sensorelementes abnehmenden/zunehmenden Verstärkung verstärkt wird und wobei aus einem Quotienten des Summensignals der ersten Signalkomponenten und einem Summensignal der zweiten Signalkomponenten das abstandsproportionale Signal gebildet wird.method for the evaluation of a spatially resolving optoelectronic sensor system with N> 1 sensor elements, wherein one of at least a sensor element supplied with light in two Signal components is divided, of which at least one signal component from the position of the sensor element within the sensor system dependent is and wherein one of the position of the at least one illuminated Sensor element proportional signal from a quotient of sum signals the individual signal components is formed, characterized that from each of the sensor elements by means of a first and a second amplifier element each two independent Signal components are formed, wherein the first signal component each with a constant or one with the position of the sensor element increasing / decreasing reinforcement and wherein the second signal component each with a with the Position of the sensor element decreasing / increasing gain is amplified and wherein a quotient of the sum signal of the first signal components and a sum signal of the second signal components, the distance-proportional Signal is formed.

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Figure 00000001

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Auswertung eines ortsauflösenden optoelektronischen Sensorsystems mit N > 1 Sensorelementen, wobei ein von zumindest einem Sensorelement bei Lichteinfall geliefertes Signal in zwei Signalkomponenten aufgeteilt wird, von denen zumindest eine Signalkomponente von der Position des Sensorelementes innerhalb des Sensorsystems abhängig ist und wobei ein der Position des zumindest einen beleuchteten Sensorelementes proportionales Signal aus einem Quotienten von Summensignalen der einzelnen Signalkomponenten gebildet wird. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein ortsauflösendes optoelektronisches Sensorsystem mit N > 1 Sensorelementen mit jeweils zwei Anschlüssen, wobei die Sensorelemente jeweils mit einem ersten ihrer Anschlüsse parallel an einem gemeinsamen Potential liegen, wobei die Sensorelemente jeweils mit einem zweiten ihrer Anschlüsse über einen ersten Signalpfad mit einem ersten Ausgang und über einen zweiten Signalpfad mit einem zweiten Ausgang verbunden sind, wobei an den Ausgängen der Signalpfade jeweils Summensignale von Signalkomponenten der einzelnen Sensorelemente anliegen, wobei ein Quotient der Summensignale ein der Position des zumindest einen beleuchteten Sensorelementes proportionales Signal ergibt.The The invention relates to a method for evaluating a spatially resolving optoelectronic Sensor system with N> 1 Sensor elements, wherein one of at least one sensor element in case of light supplied signal is divided into two signal components, from which at least one signal component of the position of the sensor element within the sensor system is and wherein one of the position of the at least one illuminated Sensor element proportional signal from a quotient of sum signals the individual signal components is formed. Further, refers the invention to a spatially resolving Optoelectronic sensor system with N> 1 sensor elements with two connections, where the sensor elements each with a first of its connections in parallel lie at a common potential, wherein the sensor elements each with a second of its terminals via a first signal path with a first exit and over a second signal path is connected to a second output, being at the outputs the signal paths each sum signals of signal components of the abut individual sensor elements, wherein a quotient of the sum signals one of the position of the at least one illuminated sensor element proportional signal.

Ein ortsauflösendes optoelektronisches Sensorsystem der oben genannten Art ist aus der DE-A-197 09 311 bekannt. Bei einem eine Anzahl n Sensorelemente aufweisenden Sensorsystem ist eine Widerstandskette von n + 1 in Reihe geschalteten Widerständen vorgesehen. Dabei sind die Sensorelemente, die mit einem ihrer Anschlüsse an einem gemeinsamen Potential liegen, mit ihren anderen Anschlüssen jeweils zwischen zwei jeweils benachbarten Gliedern der Widerstandskette angeschlossen. Die beiden an den Enden der Widerstandskette fließenden Kantenströme Ia bzw. Ib werden einer Mess- und Auswerteeinheit zugeführt. Diese wandelt bei Lichteinfall auf das Sensorsystem eine Änderung des Stromflusses Im durch wenigstens eines der Sensorelemente aufgrund einer Änderung der Kantenströme Ia und Ib in eine Ortsinformation um.A spatially resolving optoelectronic sensor system of the type mentioned above is known from DE-A-197 09 311 known. In the case of a sensor system having a number n of sensor elements, a resistance chain of n + 1 resistors connected in series is provided. In this case, the sensor elements, which lie with one of their terminals at a common potential, are connected with their other terminals in each case between two respectively adjacent members of the resistor chain. The two edge currents I a and I b flowing at the ends of the resistor chain are fed to a measuring and evaluation unit. This converts a change in the current flow I m by at least one of the sensor elements due to a change in the edge currents I a and I b in a location information at incident light on the sensor system.

Ferner sind zur ortsabhängigen Detektion von Lichteinfallsorten ein- oder zweidimensional ortsauflösende optoelektronische Bauelemente (Position Sensitive Devices = PSD) bekannt. Diese bestehen in der Regel aus einem Halbleiter definierter Länge und Fläche, innerhalb welcher die Position eines auf die Oberfläche tretenden Lichtstrahls in einer oder zwei Dimensionen bestimmt werden kann. Dazu werden die Kantenströme des Elementes, d. h. der Stromfluss parallel zu Oberfläche, ausgewertet. Fällt kein Licht auf das Element, fließt im Idealfall trotz anliegender Vorspannung kein Strom über die Kanten. Im Falle eines Linienleiters der Länge L hat ein Lichteinfall am Ort 0 ≤ x ≤ L, gemessen von einer Kante des Linienhalbleiters, einen Stromfluss zur Folge, der über die Materialstücke der Länge x und L – x zu einer bzw. zur anderen Kante abfließt und dort als Kantenstrom Ia bzw. Ib messbar ist. Das Material der Länge x bzw. L – x stellt für die durch den Lichteinfall freigesetzten Ladungsträger zwei parallel geschaltete Widerstände Ra und Rb dar, wobei Ra proportional zu x und Rb proportional zu L – x, also jeweils zur Länge des durchflossenen Materials ist. Aus dem Verhältnis der Kantenströme wird auf das Verhältnis der Widerstände und schließlich auf den Ort x geschlossen, wobei gilt: x = LIb/(Ia + Ib).Furthermore, for location-dependent detection of light incidence locations, one-dimensional or two-dimensional position-resolving optoelectronic components (position sensitive devices = PSD) are known. These usually consist of a semiconductor of defined length and area, within which the position of a light beam passing on the surface can be determined in one or two dimensions. For this, the edge currents of the element, ie the current flow parallel to the surface, are evaluated. If no light falls on the element, in the ideal case, no current will flow over the edges despite the applied bias voltage. In the case of a line conductor of length L, light incidence at the location 0 ≦ x ≦ L, measured from an edge of the line semiconductor, results in a current flow which flows over the pieces of material of length x and L - x to one edge or the other there as edge current I a or I b is measurable. The material of length x or L-x represents for the charge carriers released by the incidence of light two resistors R a and R b connected in parallel, Ra being proportional to x and R b being proportional to L - x, ie in each case to the length of the material flowing through is. From the ratio of the edge currents is closed on the ratio of the resistors and finally on the location x, where: x = LI b / (I a + I b ).

Nachteilig an diesen PSDs ist, dass sie stets einstückige Halbleiter mit einer begrenzten sensiblen Fläche sind und daher großflächige ortsauflösende Lichtdetektoren nur schwer und kostspielig zu realisieren sind, da die Herstellungskosten pro Halbleiterelement über proportional mit dessen Fläche steigen. Allerdings ist in diesem Fall pro Sensorelement eine Mess- und Auswerteeinheit nötig, wodurch ebenfalls die Kosten in die Höhe getrieben werden.adversely At these PSDs is that they are always one-piece semiconductors with a limited sensitive area are and therefore large area spatially resolved light detectors are difficult and expensive to realize, since the manufacturing costs per semiconductor element over proportional with its surface climb. However, in this case, one measuring element per sensor element and evaluation unit needed, which also increases the costs.

Ein weiterer opto-elektronischer Sensor ist aus der DE-A-197 21 105 bekannt. Dabei sind die einzelnen Sensorelemente über je einen Schalter entweder mit einer ersten oder einer zweiten parallelen Leitung verbunden, so dass je nach der Stellung des Schalters unterschiedliche Sensorelemente zusammengeschaltet werden können. Nachteilig an dieser Ausführungsform ist, dass sowohl eine relativ große Anzahl an Schaltern erforderlich ist, nämlich doppelt so viele Schalter wie Sensorelemente vorhanden sind, als auch das Schalten mehrerer Schalter notwendig ist, um die Sensorbereiche neu einzustellen.Another opto-electronic sensor is from the DE-A-197 21 105 known. The individual sensor elements are each connected via a switch with either a first or a second parallel line, so that different sensor elements can be interconnected depending on the position of the switch. A disadvantage of this embodiment is that both a relatively large number of switches is required, namely twice as many switches as sensor elements are present, as well as the switching of multiple switches is necessary to readjust the sensor areas.

Schließlich ist in der DE-A-100 01 017 ein weiterer optoelektronischer Sensor zum Detektieren eines Objektes in einem Überwachungsfeld beschrieben. Dieser weist mindestens einen Lichtsender, mindestens n > 2 Lichtempfänger, eine Sendeoptik, eine Empfangsoptik sowie eine Auswerteeinheit auf. Die Lichtempfänger sind räumlich nebeneinander angeordnet und weisen jeweils zwei Anschlüsse auf, wobei die Lichtempfänger einerseits an ein gemeinsames Potential angeschlossen sind und andererseits benachbarte Lichtempfänger jeweils über einen einfachen elektronischen Schalter, d. h. einen Öffner oder einen Schließer miteinander verbunden sind. Zur Einstellung des Schaltabstandes vor Ort ist vorgesehen, dass bei n Lichtempfänger n – 1 Schalter vorhanden sind und dass der erste Lichtempfänger mit einem ersten Kanal der Auswerteeinheit und der n–te Lichtempfänger mit einem zweiten Kanal der Auswerteeinheit verbunden ist. Dadurch kann der Schaltabstand durch das Schalten eines einzigen beliebigen Schalters eingestellt werden.Finally, in the DE-A-100 01 017 a further optoelectronic sensor for detecting an object in a monitoring field described. This has at least one light transmitter, at least n> 2 light receivers, a transmitting optics, a receiving optics and an evaluation unit. The light receivers are arranged spatially next to each other and each have two ports, the light receivers are on the one hand connected to a common potential and on the other hand, adjacent light receivers each connected via a simple electronic switch, ie an opener or a closer. To set the switching distance on site, it is provided that n-1 switches are present in the case of n light receivers and that the first light receiver is connected to a first channel of the evaluation unit and the nth light receiver to a second channel of the evaluation unit. This allows the switching distance by switching a single be to be set to the desired switch.

Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zugrunde, ein Verfahren zur Auswertung eines ortsauflösenden optoelektronischen Sensorsystems sowie ein ortsauflösendes optoelektronsiches Sensorsystem derart weiterzubilden, dass bei geringem Schaltungsaufwand und flexibler Ausführungsform der Sensorelemente ein positionsproportionales Signal sowie eine steile Kennlinie geliefert wird.From that Based on the present invention, the problem is based a method for evaluating a spatially resolving optoelectronic sensor system as well as a spatially resolving optoelectronic sensor system in such a way that at low circuit complexity and flexible embodiment of the sensor elements a position-proportional signal and a steep characteristic becomes.

Das Problem wird durch ein Verfahren erfindungsgemäß unter anderem dadurch gelöst, dass aus jedem der Sensorelemente mittels eines ersten und zweiten Verstärkerelementes jeweils zwei eigenständige Signalkomponenten abgeleitet werden, wobei die erste Signalkomponente jeweils mit einer konstanten oder einer mit der Position des Sensorelementes zunehmenden/abnehmenden Verstärkung und wobei die zweite Signalkomponente jeweils mit einer mit der Position des Sensorelementes abnehmenden/zunehmenden Verstärkung verstärkt wird und wobei aus einem Quotienten des Summensignals der ersten Signalkomponenten und einem Summensignal der zweiten Signalkomponenten das abstandsproportionale Signal gebildet wird.The Problem is solved by a method according to the invention inter alia, that from each of the sensor elements by means of a first and second amplifier element each two independent Signal components are derived, with the first signal component each with a constant or one with the position of the sensor element increasing / decreasing gain and wherein the second signal component is each one with the position of the sensor element decreasing / increasing gain is amplified and wherein a quotient of the sum signal of the first signal components and a sum signal of the second signal components, the distance-proportional Signal is formed.

Gegenüber dem Stand der Technik wird der Vorteil erreicht, dass im Gegensatz zu der aus der DE-A-197 21 105 bekannten Gruppenbildung ein zur Position des jeweiligen Sensorelementes proportionales Signal erzeugt wird. Ferner wird gegenüber der US-A-4,575,237 der Vorteil eines geringen Schaltungsaufwandes erreicht. Durch die Verwendung einzelner Sensorelemente wird eine flexible Ausführungsform des Sensorsystems ermöglicht.Compared to the prior art, the advantage is achieved that, in contrast to that of the DE-A-197 21 105 known group formation is generated to the position of the respective sensor element signal proportional. Further, opposite to the US-A-4,575,237 achieved the advantage of a low circuit complexity. By using individual sensor elements, a flexible embodiment of the sensor system is made possible.

Bei einer bevorzugten Verfahrensweise ist vorgesehen, dass eines der Summensignale derart verstärkt/geschwächt wird, dass dann, wenn sich ein Objekt in einem Abstand zu einem Triangulationssensor befindet, dieses Summensignal die gleiche Amplitude aufweist wie das andere Summensignal, wobei ein Vorzeichen des Quotienten der Summensignale anzeigt, ob sich das Objekt vor oder hinter einem Abstand A0 befindet. Dies ist insbesondere bei der Verwendung des Sensorsystems in einem Triangulationssensor von Vorteil, wenn man zum Beispiel nur bestimmen will, ob sich ein Objekt innerhalb oder außerhalb eines bestimmten Abstands A0 befindet.In a preferred procedure, it is provided that one of the sum signals is amplified / attenuated in such a way that, when an object is at a distance from a triangulation sensor, this sum signal has the same amplitude as the other sum signal, wherein a sign of the quotient of the sum signals indicates whether the object is in front of or behind a distance A 0 . This is particularly advantageous when using the sensor system in a triangulation sensor, if, for example, one only wants to determine whether an object is inside or outside a certain distance A 0 .

Erfindungsgemäß wird das Problem durch ein ortsauflösendes elektronisches Sensorsystem dadurch gelöst, dass jedes Sensorelement ausgangsseitig mit einem ersten und einem zweiten Verstärkerelement verbunden ist, wobei an einem Ausgang der ersten Verstärkerelemente (V01 ... VN1) die ersten Signalkomponenten (S01 ... SN1) und an einem Ausgang der zweiten Verstärkerelemente (V02 ... VN2) die zweiten Signalkomponenten (S02 ... SN2) an liegen, wobei die ersten Verstärkerelemente ausgangsseitig zur Bildung des ersten Summensignals der ersten Signalkomponente und die zweiten Verstärkerelemente ausgangsseitig zur Bildung des zweiten Summensignals der zweiten Signalkomponente verbunden sind, wobei die Verstärkung der ersten Verstärkerelemente für alle Sensorelemente gleich ist oder mit der Position des jeweiligen Sensorelementes zunimmt/abnimmt, während die Verstärkung des zweiten Verstärkerelementes mit der Position des jeweiligen Sensorelementes abnimmt/zunimmt.According to the invention, the problem is solved by a spatially resolving electronic sensor system in that each sensor element is connected on the output side to a first and a second amplifier element, wherein at an output of the first amplifier elements (V 01 ... V N1 ) the first signal components (S 01 .. S N1 ) and at an output of the second amplifier elements (V 02 ... V N2 ), the second signal components (S 02 ... S N2 ), the first amplifier elements on the output side to form the first sum signal of the first signal component and the the amplification of the first amplifier elements is the same for all sensor elements or increases / decreases with the position of the respective sensor element, while the gain of the second amplifier element decreases with the position of the respective sensor element / increases.

Um die Auflösung zu erhöhen, kann das als Fotodiodenzeile ausgebildete Sensorsystem in mehrere nebeneinander liegende Bereiche nach obiger Ausführungsform unterteilt werden.Around the resolution to increase, can be designed as a photodiode array sensor system in several adjacent areas are divided according to the above embodiment.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von der Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispielen.Further Details, advantages and features of the invention will become apparent the following description of the drawing to be taken preferred Embodiments.

Es zeigen:It demonstrate:

1 einen schematischen Aufbau eines ortsauflösenden optischen Sensorsystems, 1 a schematic structure of a spatially resolving optical sensor system,

2 eine Prinzipdarstellung eines Triangulationssensors mit dem erfindungsgemäßen ortsauflösenden Sensorsystem, 2 a schematic diagram of a triangulation sensor with the spatially resolving sensor system according to the invention,

3 eine schematische Darstellung einer Fotodiodenzeile mit nebeneinander liegenden Bereichen und 3 a schematic representation of a photodiode array with adjacent areas and

4 eine schematische Darstellung einer Fotodiodenzeile mit überlappenden Bereichen. 4 a schematic representation of a photodiode array with overlapping areas.

1 zeigt einen schematischen Aufbau eines ortsauflösenden elektronischen Sensorsystems OSS mit einer Vielzahl von Sensorelementen P0 ... Pn ... PN. Die als Fotoelemente bzw. Fotodioden ausgebildeten Sensorelemente P0 ... PN sind mit einem ersten Anschluss (nicht dargestellt) gemeinsam mit einer Spannungsquelle verbunden. Die nebeneinander angeordneten Sensorelemente P0 ... PN bilden eine Fotodiodenzeile. 1 shows a schematic structure of a spatially resolving electronic sensor system OSS with a plurality of sensor elements P 0 ... P n ... P N. The sensor elements P 0 ... P N designed as photoelements or photodiodes are connected to a first terminal (not shown) together with a voltage source. The juxtaposed sensor elements P 0 ... P N form a row of photodiodes.

Ein zweiter Anschluss A02 ... An2 ... AN2 jedes Sensorelementes P0 ... PN, an dem das Signal I0 ... In ... IN anliegt, ist mit jeweils einem ersten Verstärkerelement V01 ... Vn1 ... VN1 und einem zweiten Verstärkerelement V02 ... Vn2 ... VN2 verbunden. Somit liefert jedes Sensorelement P0 ... PN zwei eigenständige Signalkomponenten S01, S02 ... Sn1, Sn2 ... SN1, SN2, wobei die Verstärkung der ersten Signalkomponenten S01 ... SN1 für alle Sensorelemente P0 ... PN gleich ist oder mit der Position des jeweiligen Sensorelementes abnimmt bzw. zunimmt, während die Verstärkung der zweiten Signalkomponenten S02 ... Sn2 ... SN2 mit der Position des jeweiligen Sensorelementes zunimmt bzw. abnimmt. Die Signalkomponente Sn1 wird beispielsweise aus dem Signal In und der Verstärkung Vn der zugehörigen Verteilerelemente Vn gebildet wie Sn1 = Vn1·In = In·(1 ± d·(N – n)) mit d = Zunahme der Verstärkung pro Pixel.A second terminal A 02 ... A n2 ... A N2 of each sensor element P 0 ... P N , to which the signal I 0 ... I n ... I N is applied, is in each case connected to a first amplifier element V 01 ... V n1 ... V N1 and a second amplifier element V 02 ... V n2 ... V N2 connected. Thus, each sensor element P 0 ... P N provides two independent signal components S 01 , S 02 ... S n1 , S n2 ... S N1 , S N2 , wherein the gain of the first signal components S 01 ... S N1 for all sensor elements P 0 ... P N is the same or decreases or increases with the position of the respective sensor element, while the gain of the second signal components S 02 ... S n2 ... S N2 increases or decreases with the position of the respective sensor element. The signal component S n1 is formed, for example, from the signal I n and the gain V n of the associated distributor elements V n , such as S n1 = V n1 * I n = I n * (1 ± d * (N-n)) with d = increase the gain per pixel.

Die Signalkomponente S01 ... SN werden zu einem Summensignal S1 und die Sensorsignale S02 ... SN werden zu einem Summensignal S2 summiert. Das Verhältnis dieser beiden Summensignale entspricht dann dem Schwerpunkt der Ausleuchtung der die Sensorelemente P0 ... PN aufweisenden Fotodiodenzeile.The signal components S 01 ... S N become a sum signal S 1 and the sensor signals S 02 ... S N are summed to form a sum signal S 2 . The ratio of these two sum signals then corresponds to the center of gravity of the illumination of the photodiode array having the sensor elements P 0 ... P N.

Das in 1 dargestellte Sensorsystem OSS zeigt eine variable Verstärkung beider Signalkomponenten S01 ... SN1; S02 ... SN2 mit Vn1 = 1 – d·(N – n) und Vn2 = 1 + dn mit n = 0 ... N, wobei n einer Laufvariablen, N der Anzahl der Sensorelemente und d der Zunahme der Verstärkung pro Sensorelement entspricht.This in 1 illustrated sensor system OSS shows a variable gain of both signal components S 01 ... S N1 ; S 02 ... S N2 where V n1 = 1 - d · (N - n) and V n2 = 1 + dn where n = 0 ... N, where n is a variable, N is the number of sensor elements and d is the gain the gain per sensor element corresponds.

Alternativ können die ersten Signalkomponenten S01 ... Sn1 die gleiche Verstärkung aufweisen. Dann ergibt sich für das Summensignal S1 = ΣIn und bei variabler Verstärkung Vn2 = 1 + dn der zweiten Signalkomponenten ein Summensignal S2 = ΣIn·(1 + d·n).Alternatively, the first signal components S 01 ... S n1 may have the same gain. Then, for the sum signal S 1 = ΣI n and with variable gain V n2 = 1 + dn of the second signal components, a sum signal S 2 = ΣI n * (1 + d * n) results.

Für das Verhältnis S2/S1 ergibt sich dann S2/S1 = ΣIn·(1 + d·n)/ΣIn wobei S2/S1 = 1 + d·Σ(In·n)/ΣIergibt. Dies ist die bekannte Formel der Schwerpunktbestimmung.For the ratio S 2 / S 1 then arises S 2 / S 1 = ΣI n · (1 + d · n) / ΣI n in which S 2 / S 1 = 1 + d · Σ (I n · N) / .sigma..sub.i results. This is the known formula of the center of gravity determination.

2 zeigt eine schematische Darstellung eines Triangulationssensors TS umfassend einen Lichtsender LS, welcher einen Lichtstrahl L durch eine Sendeoptik SO auf ein Objekt O sendet. Der Lichtstrahl L wird entsprechend der Stellung A0, A1, A2 des Objektes O an dem Objekt O reflektiert und ein Reflektionslichtstrahl R0, R2, R1 wird durch eine Empfangsoptik EO von Sensorelementen das Sensorsystem OSS detektiert. 2 shows a schematic representation of a triangulation sensor TS comprising a light transmitter LS, which sends a light beam L through a transmission optical system SO to an object O. The light beam L is reflected according to the position A 0 , A 1 , A 2 of the object O at the object O and a reflected light beam R 0 , R 2 , R 1 is detected by a receiving optics EO of sensor elements, the sensor system OSS.

Um zu bestimmen, ob ein Objekt O innerhalb eines bestimmten Abstandes A0, d. h. beispielsweise mit Abstand A1 zu der Sendeoptik liegt, können die ersten Signalkomponenten S01 ... SN1 bzw. die zweiten Signalkomponenten S02 ... SN2 so verstärkt oder geschwächt werden, dass das Summensignal S1 bzw. S2 bei Bestrahlung des Sensorsystems OSS mit dem Lichtstrahl R0, d. h. wenn sich das Objekt O im Abstand A0 befindet, die gleiche Amplitude aufweist wie das Summensignal S2. Somit ist dann das Vorzeichen der Differenz abhängig davon, ob sich das Objekt O vor oder hinter dem Abstand A0 befindet.In order to determine whether an object O lies within a certain distance A 0 , ie, for example at a distance A 1 to the transmitting optics, the first signal components S 01 ... S N1 or the second signal components S 02 ... S N2 can be so be amplified or weakened that the sum signal S 1 and S 2 upon irradiation of the sensor system OSS with the light beam R 0 , that is, when the object O is at a distance A 0 , the same amplitude as the sum signal S 2nd Thus, then the sign of the difference is dependent on whether the object O is before or after the distance A 0 .

Um die Auflösung des Sensorsystems SS zu erhöhen, kann die aus den Sensorelementen P0 ... PN bestehende Fotodiodenzeile in mehrere, beispielsweise drei nebeneinander liegende nach dem oben beschriebenen Verfahren auszuwertende Bereiche unterteilt werden. Eine entsprechende Ausführungsform ist in 3 dargestellt.In order to increase the resolution of the sensor system SS, the photodiode line consisting of the sensor elements P 0 ... P N can be subdivided into a plurality of areas, for example three adjacent to each other, to be evaluated by the method described above. A corresponding embodiment is in 3 shown.

In dieser Ausführungsform wird vorteilhaft ein gemeinsames Summensignal S1, wie oben beschrieben erzeugt, das Summensignal S2A, S2B, S2C jedoch für jeden Bereich A, B, C separat, so dass sich für jeden Bereich ein individuelles Summensignal S2A, S2B, S2C ergibt und die Position des Schwerpunktes für jeden Bereich A, B, C ermittelt werden kann.In this embodiment, a common sum signal S 1 , as described above, is advantageously generated, but the sum signal S 2A , S 2B , S 2C is separate for each region A, B, C, so that an individual sum signal S 2A , S 2B , S 2C and the position of the center of gravity for each area A, B, C can be determined.

Eine weitere Verbesserung ergibt sich, wenn diese Bereiche überlappen, wie dies in 4 durch die Bereiche A und B dargestellt ist. Dies kann dadurch erreicht werden, dass jedes Sensorelement drei Signalkomponenten erzeugt. Die Verstärkung der drei Signalkomponenten wird so gewählt, dass eine Verstärkung V2A proportional zur Position in dem einen Bereich A ist und zur Summe S2A dieses Bereiches beiträgt, eine zweite Verstärkung V2B proportional zur Position in dem anderen Bereich B ist und zur Summe S2B dieses Bereiches B beträgt, die dritte Verstärkung V1 konstant ist und zur Summe S1 aller Bereiche beiträgt.A further improvement arises when these areas overlap, as shown in 4 represented by the areas A and B. This can be achieved by each sensor element generating three signal components. The gain of the three signal components is chosen so that a gain V 2A is proportional to the position in the one area A and contributes to the sum S 2A of this area, a second gain V 2B is proportional to the position in the other area B and the sum S 2B of this region B, the third gain V 1 is constant and contributes to the sum S 1 of all regions.

Die Geometrie, insbesondere die Breite der einzelnen Sensorelemente kann an verschiedene Bedingungen beispielsweise bei Verwendung des Sensorsystems OSS in dem Triangulationssensor TS angepasst werden. Dabei ist zu berücksichtigen, dass Pixel, die Licht aus dem Nahbereich empfangen, breiter sind als solche, die Licht aus einem Fernbereich detektieren.The Geometry, in particular the width of the individual sensor elements can be used for various conditions, for example when using the sensor system OSS be adjusted in the triangulation sensor TS. It is too take into account that Pixels that receive near-field light are wider than those that detect light from a distant area.

Claims (10)

Verfahren zur Auswertung eines ortsauflösenden optoelektronischen Sensorsystems mit N > 1 Sensorelementen, wobei ein von zumindest einem Sensorelement bei Lichteinfall geliefertes Signal in zwei Signalkomponenten aufgeteilt wird, von denen zumindest eine Signalkomponente von der Position des Sensorelementes innerhalb des Sensorsystems abhängig ist und wobei ein der Position des zumindest einen beleuchteten Sensorelementes proportionales Signal aus einem Quotienten von Summensignalen der einzelnen Signalkomponenten gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass aus jedem der Sensorelemente mittels eines ersten und eines zweiten Verstärkerelementes jeweils zwei eigenständige Signalkomponenten gebildet werden, wobei die erste Signalkomponente jeweils mit einer konstanten oder einer mit der Position des Sensorelementes zunehmenden/abnehmenden Verstärkung und wobei die zweite Signalkomponente jeweils mit einer mit der Position des Sensorelementes abnehmenden/zunehmenden Verstärkung verstärkt wird und wobei aus einem Quotienten des Summensignals der ersten Signalkomponenten und einem Summensignal der zweiten Signalkomponenten das abstandsproportionale Signal gebildet wird.A method for evaluating a spatially resolving optoelectronic sensor system with N> 1 sensor elements, wherein a signal supplied by at least one sensor element upon incident light is divided into two signal components, of which at least one signal component is dependent on the position of the sensor element within the sensor system and wherein one of the position of at least one illuminated sensor element proportional signal from a quotient of sum signals of the individual signal components is formed, characterized in that from each of the sensor elements by means of a first and a second amplifier element each have two independent Signal components are formed, wherein the first signal component in each case with a constant or with the position of the sensor element increasing / decreasing gain and wherein the second signal component is amplified respectively with a decreasing / increasing with the position of the sensor element gain and wherein a quotient of the sum signal of the first signal components and a sum signal of the second signal components, the distance-proportional signal is formed. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Summensignale derart verstärkt/geschwächt wird, dass dann, wenn sich ein Objekt in einem Abstand A0 zu einem Triangulationssensor befindet, dieses Summensignal die gleiche Amplitude aufweist wie das andere Summensignal, wobei ein Vorzeichen des Quotienten der Summensignale anzeigt, ob sich das Objekt innerhalb oder außerhalb des Abstands A0 befindet.A method according to claim 1, characterized in that one of the sum signals is amplified / attenuated such that when an object is at a distance A 0 to a triangulation sensor, this sum signal has the same amplitude as the other sum signal, wherein a sign of the Quotient of the sum signals indicates whether the object is inside or outside the distance A 0 . Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertung des Sensorsystems bereichsweise erfolgt, wobei das Sensorsystem in mehrere nebeneinander liegende Bereiche A, B, C mit N > 1 Sensorelementen unterteilt wird, wobei das erste Summensignal S1 aus der Summe der Signalkomponenten der Sensorelemente aller Bereiche gebildet wird und wobei das zweite Summensignal S2A, S2B, S2C für jeden Bereich separat aus der Summe der Signalkomponenten der Sensorelemente des jeweiligen Bereichs A, B, C gebildet wird, so dass für jeden Bereich A, B, C ein individuelles Summensignal S2A, S2B, S2C und daraus eine Position des Schwerpunktes für jeden Bereich A, B, C ermittelt wird.The method of claim 1 or 2, characterized in that the evaluation of the sensor system is carried out in regions, wherein the sensor system is divided into a plurality of juxtaposed areas A, B, C with N> 1 sensor elements, wherein the first sum signal S 1 from the sum of the signal components wherein the second sum signal S 2A , S 2B , S 2C for each region is formed separately from the sum of the signal components of the sensor elements of the respective region A, B, C, so that for each region A, B, C is an individual sum signal S 2A , S 2B , S 2C and from a position of the center of gravity for each area A, B, C is determined. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertung des Sensorsystems bereichsweise erfolgt, wobei das Sensorsystem in mehrere sich überlappende Bereiche A, B mit N > 1 Sensorelemente unterteilt wird, dass das erste Summensignal S1 aus der Summe der ersten Signalkomponenten der Sensorelemente aller Bereiche A, B gebildet wird, dass ein zweites Summensignal S2A für den Bereich A aus der Summe einer zweiten Signalkomponente der Sensorelemente des jeweiligen Bereichs A, B gebildet wird, wobei eine Verstärkung der zweiten Signalkomponenten proportional zur Position des Sensorelementes im Bereich A eingestellt ist und dass ein drittes Summensignal S2B für den Bereich B aus der Summe einer dritten Signalkomponenten der Sensorelemente des jeweiligen Bereichs A, B gebildet wird, wobei eine Verstärkung der dritten Signalkomponente proportional zur Position des Sensorelementes im Bereich B eingestellt ist und wobei die Verstärkung für die Signalkomponenten des Summensignals S1 für alle Bereiche konstant eingestellt ist.A method according to claim 1 or 2, characterized in that the evaluation of the sensor system is carried out in regions, wherein the sensor system is divided into a plurality of overlapping regions A, B with N> 1 sensor elements, that the first sum signal S 1 from the sum of the first signal components of Sensor elements of all areas A, B is formed, that a second sum signal S 2A for the area A from the sum of a second signal component of the sensor elements of the respective area A, B is formed, wherein a gain of the second signal components proportional to the position of the sensor element in the area A. is set and that a third sum signal S2B for the area B from the sum of a third signal components of the sensor elements of the respective area A, B is formed, wherein a gain of the third signal component is set proportional to the position of the sensor element in the area B and wherein the gain for the signal components of the Sum signal S 1 is set constant for all areas. Ortsauflösendes optoelektronisches Sensorsystem (OSS) mit N > 1 Sensorelementen (P0 ... PN) mit jeweils zwei Anschlüssen, wobei die Sensorelemente (P0 ... PN) jeweils mit einem ersten ihrer Anschlüsse parallel an einem gemeinsamen Potential liegen, wobei die Sensorelemente jeweils mit einem zweiten ihrer An schlüsse über einen ersten Signalpfad mit einem ersten Ausgang und über einen zweiten Signalpfad mit einem zweiten Ausgang verbunden sind, wobei an den Ausgängen der Signalpfade jeweils Summensignale (S1, S2) von Signalkomponenten (S01 ... SN1; S02 ... SN2) der einzelnen Sensorelemente (P0 ... PN) anliegen, wobei ein Quotient der Summensignale (S1 und S2) ein der Position des zumindest einen beleuchteten Sensorelementes proportionales Signal ergibt, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Sensorelement (P0 ... PN) ausgangsseitig mit einem ersten und einem zweiten Verstärkerelement (V01, V02 ... VN1, VN2) verbunden ist, wobei an je einem Ausgang der ersten Verstärkerelemente (V01 ... VN1) die ersten Signalkomponenten (S01 ... SN1) und an je einem Ausgang der zweiten Verstärkerelemente (V02 ... VN2) die zweiten Signalkomponenten (S02 ... SN2) anliegen, dass die ersten Verstärkerelemente (V01 ... VN) ausgangsseitig zur Bildung eines ersten Summensignals S1 und die zweiten Verstärkerelemente (V02 ... VN2) ausgangsseitig zur Bildung des zweiten Summensignals (52) der zweiten Signalkomponenten (S02 ... SN2) verbunden sind, wobei die Verstärkung der ersten Verstärkerelemente (V01 VN1) für alle Sensorelemente gleich ist oder mit der Position des jeweiligen Sensorelementes zunimmt/abnimmt, während die Verstärkung der zweiten Verstärkerelementes (V02 ... VN2) mit der Position des jeweiligen Sensorelementes abnimmt/zunimmt.Spatially resolving optoelectronic sensor system (OSS) with N> 1 sensor elements (P 0 ... P N ), each having two terminals, wherein the sensor elements (P 0 ... P N ) are each connected in parallel to a common potential with a first of their connections. wherein the sensor elements in each case with a second of their connections via a first signal path to a first output and a second signal path to a second output, wherein at the outputs of the signal paths each sum signals (S 1 , S 2 ) of signal components (S 01 ... S N1 ; S 02 ... S N2 ) of the individual sensor elements (P 0 ... P N ), wherein a quotient of the sum signals (S 1 and S 2 ) is a signal proportional to the position of the at least one illuminated sensor element shows, characterized in that each sensor element (P 0 ... P N ) on the output side with a first and a second amplifier element (V 01 , V 02 ... V N1 , V N2 ) is connected, wherein at each one output of the first amplifier elements (V 01 ... V N1 ), the first signal components (S 01 ... S N1 ) and at each one output of the second amplifier elements (V 02 ... V N2 ), the second signal components (S 02 ... S N2 ) abut that the first amplifier elements (V 01 ... V N ) on the output side to form a first sum signal S 1 and the second amplifier elements (V 02 ... V N2 ) on the output side to form the second sum signal (5 2 ) of the second Signal components (S 02 ... S N2 ) are connected, wherein the gain of the first amplifier elements (V 01 V N1 ) is the same for all sensor elements or increases / decreases with the position of the respective sensor element, while the gain of the second amplifier element (V 02 ... V N2 ) decreases / increases with the position of the respective sensor element. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das aus mehreren oder aus N > 1 Sensorelementen (P0 ... PN) bestehende optische Sensorsystem OSS in mehrere, vorzugsweise drei nebeneinander liegende Bereiche A, B, C unterteilt ist, wobei an dem Ausgang der ersten Verstärkerelemente V01 ... VN1 die erste Signalkomponente (S01 ... SN1) abgegriffen und zu dem Summensignal S1 addierbar ist und wobei die an dem Ausgang der zweiten Verstärkerelementen anliegenden zweiten Signalkomponenten (S02 ... SN2) für die Sensorelemente (P0 ... PN) eines Bereichs A, B, C für jeden Bereich A, B, C separat zu einem Summensignal S2A, S2B, S2C zusammengefasst werden, so dass sich für jeden Bereich A, B, C ein individuelles Summensignal S2A, S2B, S2C ergibt und die Position des Schwerpunktes für jeden Bereich A, B, C ermittelbar ist.Device according to claim 5, characterized in that the optical sensor system OSS consisting of several or of N> 1 sensor elements (P 0 ... P N ) is subdivided into a plurality of, preferably three juxtaposed areas A, B, C, wherein Output of the first amplifier elements V 01 ... V N1 tapped the first signal component (S 01 ... S N1 ) and can be added to the sum signal S 1 and wherein the voltage applied to the output of the second amplifier elements second signal components (S 02 ... S N2 ) for the sensor elements (P 0 ... P N ) of a region A, B, C for each region A, B, C are combined separately into a sum signal S 2A , S 2B , S 2C , so that for each Area A, B, C gives an individual sum signal S 2A , S 2B , S 2C and the position of the center of gravity for each area A, B, C can be determined. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Sensorelement (P0 ... PN) ausgangsseitig mit zumindest einem weiteren Verstärkerelement verbunden ist, so dass eine dritte Signalkomponente erzeugbar ist, wobei eine Verstärkung der drei Signalkomponenten derart wählbar ist, dass die Verstärkung der ersten Signalkomponente proportional zur Position des Sensorelementes in einem ersten Bereich A ist, dass die Verstärkung einer zweiten Signalkomponente proportional zu einer Position des Sensorelementes in einem zweiten Bereich B einstellbar ist und dass die Verstärkung für die dritte Signalkomponente konstant einstellbar ist.Apparatus according to claim 5, characterized in that each sensor element (P 0 ... P N ) is connected on the output side with at least one further amplifier element, so that a third signal component can be generated, wherein a gain of the three signal components is selectable in such a way, the amplification of the first signal component is proportional to the position of the sensor element in a first region A, that the amplification of a second signal component is adjustable proportional to a position of the sensor element in a second region B and that the amplification for the third signal component is constantly adjustable. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 5 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorsystem (OSS) als Fotodiodenzeile ausgebildet ist.Device according to at least one of claims 5 to 7 characterized in that the sensor system (OSS) as a photodiode array is trained. Orstauflösendes optoelektronisches Sensorsystem nach zumindest einem der Ansprüche 5 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorelemente (P0 ... PN) als Fotoelemente bzw. Fotodioden ausgebildet sind.Orstauflösendes opto-electronic sensor system according to at least one of claims 5 to 8, characterized in that the sensor elements (P 0 ... P N ) are formed as photovoltaic elements or photodiodes. Triangulationssensor, umfassend einen Lichtsender (LS), welcher einen Lichtstrahl (L) durch eine Sendeoptik (SO) auf ein Objekt (O) sendet, wobei der Lichtstrahl (L) entsprechend eines Abstandes (A0, A1, A2) des Objektes (O) von der Sendeoptik (SO) an dem Objekt (O) reflektiert und einen Reflektionslichtstrahl (R0, R1, R2) erzeugt wird, welche durch eine Empfangsoptik (EO) von einem N > 1 Sensorelemente (P0 ... PN) aufweisenden Sensorsystem (OSS) nach einem der Ansprüche 5 bis 9 detektiert wird.A triangulation sensor comprising a light transmitter (LS) which transmits a light beam (L) to an object (O) through transmission optics (SO), the light beam (L) corresponding to a distance (A 0 , A 1 , A 2 ) of the object (O) is reflected by the transmission optics (SO) on the object (O), and a reflection light beam (R 0 , R 1 , R 2 ) is generated, which is emitted by a receiving optics (EO) from an N> 1 sensor element (P 0 .. P N ) having sensor system (OSS) according to one of claims 5 to 9 is detected.
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