DE202012009070U1 - Optoelectronic sensor and receiver - Google Patents

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Abstract

Empfangselement (3) für einen optoelektronischen Sensor, umfassend eine erste Photodiode (31b) und eine zweite Photodiode (32b), die nebeneinander auf einer Leiterplatte (5) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Photodiode (31b) eine PIN-Photodiode ist und dass die zweite Photodiode (32b) eine NIP-Photodiode ist.Receiving element (3) for an optoelectronic sensor, comprising a first photodiode (31b) and a second photodiode (32b), which are arranged side by side on a printed circuit board (5), characterized in that the first photodiode (31b) is a PIN photodiode and that the second photodiode (32b) is a NIP photodiode.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Empfangselement für einen optoelektronischen Sensor. Weiterhin betrifft die Erfindung einen optoelektronischen Sensor, der das erfindungsgemäße Empfangselement umfasst.The present invention relates to a receiving element for an optoelectronic sensor. Furthermore, the invention relates to an optoelectronic sensor comprising the receiving element according to the invention.

Stand der TechnikState of the art

Optoelektronische Sensoren zur Abstandsbestimmung, wie beispielsweise Lichttaster mit Hintergrundausblendung (HGA) arbeiten nach dem Triangulationsverfahren: Ein Sender emittiert Licht und beleuchtet ein Objekt im Erfassungsbereich mittels einer Sendelinse. Die Lichtstrahlen werden von dem Objekt diffus zum Sensor zurückreflektiert und von einer Empfangslinse auf ein PSD-Element (Position-Sensitive-Device) oder eine CCD-Zeile (Charge-Coupled-Device) als Empfangselement fokussiert. Je nach Objektabstand treffen die Lichtstrahlen unter einem anderen Winkel auf die Empfangslinse, was sich im Wandern der lateralen Lichtverteilung auf dem PSD bemerkbar macht. Da beim Triangulationsverfahren die Lage des Lichtfokuspunkts auf dem PSD-Element bzw. der CCD-Zeile ausgewertet wird, und nicht die Amplitude des aus der reflektierten Strahlung resultierenden Photostroms, ist das Abstandsignal in der Theorie unabhängig von den Reflektionseigenschaften eines Objekts. Die sogenannte Grauwertverschiebung (GWV) geht daher theoretisch gegen null. Hierbei handelt es sich um die Abstandsdifferenz des Sensorschaltpunktes bei einer Einstellung mit unterschiedlichen Objektreflektivitäten. Mit einer Normmessplatte wird der Sensor auf einen Abstand eingestellt. Mit einer anderen Normmessplatte wird der damit erreichte Abstand gemessen. Die Differenz dieser beiden Schaltpunkte in % wird als Grauwertverschiebung bezeichnet. Je kleiner die Grauwertverschiebung desto farbunabhängiger arbeitet der Sensor. In der Realität ist die Abstandsauswertung trotzdem von der Empfangsenergie abhängig und diese beeinflusst wiederum die Grauwertverschiebung des Sensor, welche typischerweise bis zu 10% betragen kann.Optoelectronic sensors for distance determination, such as light sensors with background suppression (HGA) work according to the triangulation method: A transmitter emits light and illuminates an object in the detection area by means of a transmitting lens. The light beams are diffused back from the object to the sensor and focused by a receiving lens on a PSD (Position Sensitive Device) or a CCD line (Charge-Coupled-Device) as a receiving element. Depending on the object distance, the light rays strike the receiving lens at a different angle, which is noticeable in the wandering of the lateral light distribution on the PSD. In the triangulation method, since the position of the light focus is evaluated on the PSD element and the CCD line rather than the amplitude of the photocurrent resulting from the reflected radiation, the distance signal is in theory independent of the reflection properties of an object. The so-called gray value shift (GWV) therefore theoretically approaches zero. This is the distance difference of the sensor switching point at a setting with different object reflectivities. With a standard measuring plate, the sensor is set to a distance. With another standard measuring plate, the distance thus achieved is measured. The difference between these two switching points in% is called gray value shift. The smaller the gray value shift, the more color-independent the sensor works. In reality, the distance evaluation still depends on the received energy and this in turn affects the gray value shift of the sensor, which can typically be up to 10%.

Spezielle kostengünstige Sensoren, deren Schaltabstand fest eingestellt sein soll, sollen ohne preistreibende Elektronikbauteile, wie beispielsweise das PSD-Elemtent, auskommen. So ist es beispielsweise bekannt, das PSD-Element bzw. die CCD-Zeile durch eine Doppelphotodiode oder durch eine Anordnung zweier unmittelbar aneinander montierter Photodioden als Emfangselement zu ersetzen. In erster Näherung schaltet der Sensor, wenn der durch die diffuse Reflektion erzeugte Lichtpunkt beide Photodioden gleichstark beleuchtet. Ein nachgeschalteter Differenzverstärker bildet die Differenz aus beiden Photoströmen, welches dann als Eingangssignal der nächsten Auswertestufe dient. Die Doppelphotodiode kann dabei so geschaltet werden, dass beide Photodioden eine gemeinsame Kathode aufweisen. Werden die beiden Photodioden in Reihe geschaltet, kann auf den Differenzverstärker verzichtet werden.Special low-cost sensors, the switching distance should be set permanently, should be without expensive electronic components, such as the PSD Elemtent get along. Thus, for example, it is known to replace the PSD element or the CCD line by a double photodiode or by an arrangement of two photodiodes mounted directly adjacent to one another as a receiving element. In a first approximation, the sensor switches when the light spot generated by the diffuse reflection illuminates both photodiodes with equal intensity. A downstream differential amplifier forms the difference between the two photocurrents, which then serves as the input signal of the next evaluation stage. The double photodiode can be switched so that both photodiodes have a common cathode. If the two photodiodes are connected in series, the differential amplifier can be dispensed with.

Der Abstand beider Photodioden zueinander bestimmt maßgeblich die Sensoreigenschaften wie die Grauwertverschiebung oder die Hysterese bei Veränderung des Abstands zwischen Sensor und zu untersuchendem Objekt. Grundsätzlich gilt, dass Grauwertverschiebung und Hysterese umso geringer sind, je kleiner der Abstand zwischen den Photodioden ist. Allerdings können in bekannten Sensoren mit Doppelphotodiode die Fern- wie Nahbereichsdiode nicht beliebig dicht nebeneinander positioniert werden, da andernfalls die Gefahr besteht, dass durch mögliche Die-Kleber-Reste ein Kurzschluss verursacht wird.The distance between the two photodiodes determines the sensor properties such as the gray value shift or the hysteresis when changing the distance between the sensor and the object to be examined. Basically, the smaller the distance between the photodiodes, the lower the gray value shift and hysteresis. However, in known sensors with double photodiode the distance and near-range diode can not be positioned arbitrarily close to each other, otherwise there is a risk that caused by possible die-glue residues a short circuit.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Empfangselement für einen optoelektronischen Sensor bereitzustellen, in dem keine teuren elektronischen Bauteile zum Einsatz kommen und welches gegenüber bekannten Empfangselementen eine verbesserte Grauwertverschiebung und Hysterese aufweist.It is an object of the present invention to provide a receiving element for an optoelectronic sensor in which no expensive electronic components are used and which has an improved gray value shift and hysteresis compared to known receiving elements.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Empfangselement für einen optoelektronischen Sensor gelöst. Dieses umfasst eine erste Photodiode und eine zweite Photodiode, die nebeneinander auf einer Leiterplatte angeordnet sind. Die erste Photodiode ist eine PIN-Photodiode (Positive-Intrinsic-Negative) und die zweite Photodiode ist eine NIP-Photodiode (Negative-Intrinsic-Positive). Eine PIN-Photodiode wird p-side-up auf einer Leiterplatte angeordnet, sodass die aktive Fläche der Photodiode die Kathode darstellt und die der Leiterplatte zugewandte Seite der Photodiode die Anode darstellt. Eine NIP-Photodiode wird n-side-up auf einer Leiterplatte angeordnet, so dass ihre aktive Fläche die Anode darstellt und ihre der Leiterplatte zugewandte Seite die Kathode darstellt.This object is achieved by the receiving element according to the invention for an optoelectronic sensor. This comprises a first photodiode and a second photodiode, which are arranged side by side on a printed circuit board. The first photodiode is a PIN photodiode (Positive-Intrinsic-Negative) and the second photodiode is a NIP-photodiode (Negative-Intrinsic-Positive). A PIN photodiode is placed p-side-up on a circuit board such that the active area of the photodiode represents the cathode and the side of the photodiode facing the circuit board represents the anode. An NIP photodiode is placed n-side-up on a circuit board so that its active area is the anode and its side facing the circuit board is the cathode.

Indem erfindungsgemäß zwei unterschiedlich gepolte Photodioden verwendet werden, ist es möglich, diese ohne Sicherheitsabstand nebeneinander zu positionieren. Vorzugsweise werden die beiden Photodioden sogar so angeordnet, dass ein Rand der ersten Photodiode einen Rand der zweiten Photodiode berührt.By using two differently polarized photodiodes according to the invention, it is possible to position them next to one another without safety distance. Preferably, the two photodiodes are even arranged so that an edge of the first photodiode touches an edge of the second photodiode.

Der Abstand zwischen der lichtempfindlichen Fläche der ersten Photodiode und der lichtempfindlichen Fläche der zweiten Photodiode liegt erfindungsgemäß vorzugsweise im Bereich von Null bis 250 μm, besonders bevorzugt im Bereich von 180 μm bis 250 μm. Dies ermöglicht eine Verbesserung von Grauwertverschiebung und Hysterese.The distance between the photosensitive surface of the first photodiode and the photosensitive surface of the second photodiode is according to the invention preferably in the range of zero to 250 .mu.m, particularly preferably in the range of 180 .mu.m to 250 microns. This allows an improvement of gray level shift and hysteresis.

Während bei herkömmlichen Empfangselementen jede Photodiode mit einem eigenen Bondpad mit der Leiterplatte verbunden wird, ist dies aufgrund der erfindungsgemäßen unterschiedlichen Polung der Photodioden nicht notwendig. Es ist daher bevorzugt, dass beide Photodioden mittels eines gemeinsamen Bondpads mit der Leiterplatte verbunden sind.While in conventional receiving elements, each photodiode is connected to its own bonding pad with the circuit board, this is not necessary due to the different polarity of the photodiodes according to the invention. It is therefore preferred that both photodiodes are connected to the printed circuit board by means of a common bond pad.

Um in dem Empfangselement auf einen Differenzverstärker verzichten zu können, was Kosten und Bauraum auf der Leiterplatte einspart, ist es bevorzugt, dass die erste Photodiode und die zweite Photodiode in Reihe geschaltet sind.In order to dispense with a differential amplifier in the receiving element, which saves costs and space on the circuit board, it is preferred that the first photodiode and the second photodiode are connected in series.

Der erfindungsgemäße optoelektronische Sensor umfasst eine Lichtquelle und ein erfindungsgemäßes Empfangselement. Bei der Lichtquelle kann es sich beispielsweise um eine LED, eine Laserdiode oder einen Laser handeln. Der optoelektronische Sensor ist insbesondere ein Lichttaster oder eine Reflexlichtschranke. Durch die Verwendbarkeit des erfindungsgemäßen Empfangselements in unterschiedlichen optoelektronischen Sensoren kann durch die identische Hauptbestückung ein kostensparender Stückzahleffekt erzielt werden.The optoelectronic sensor according to the invention comprises a light source and a receiving element according to the invention. The light source may be, for example, an LED, a laser diode or a laser. The optoelectronic sensor is in particular a light scanner or a reflex light barrier. Due to the usability of the receiving element according to the invention in different optoelectronic sensors can be achieved by the identical main assembly, a cost-saving piece-rate effect.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 zeigt schematisch den Aufbau eines optoelektronischen Sensors. 1 schematically shows the structure of an optoelectronic sensor.

2 zeigt eine seitliche Schnittansicht eines Empfangselements gemäß dem Stand der Technik. 2 shows a side sectional view of a receiving element according to the prior art.

3 zeigt eine seitliche Schnittansicht eines Empfangselements gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. 3 shows a side sectional view of a receiving element according to an embodiment of the invention.

4 zeigt in einem Diagramm den Verlauf von Photoströmen in Abhängigkeit von dem Abstand eines optoelektronischen Sensors gemäß 1, welcher ein Empfangselement gemäß 3 enthält, zu einem zu untersuchenden Objekt. 4 shows in a diagram the course of photocurrents in dependence on the distance of an optoelectronic sensor according to 1 , which a receiving element according to 3 contains, to an object to be examined.

5 zeigt in einem Diagramm den Verlauf von Photoströmen in Abhängigkeit vom Abstand eines zu untersuchenden Objekts zu einem optoelektronischen Sensor gemäß 1, welcher ein Empfangselement gemäß 3 enthält, für unterschiedliche Objektreflektivitäten. 5 shows in a diagram the course of photocurrents in dependence on the distance of an object to be examined to an optoelectronic sensor according to 1 , which a receiving element according to 3 contains, for different object reflectivities.

6 zeigt in einem Diagramm den Verlauf von Photoströmen in Abhängigkeit vom Abstand eines zu untersuchenden Objekts zu einem optoelektronischen Sensor gemäß 1, welcher ein Empfangselement gemäß 2 enthält, für unterschiedliche Objektreflektivitäten. 6 shows in a diagram the course of photocurrents in dependence on the distance of an object to be examined to an optoelectronic sensor according to 1 , which a receiving element according to 2 contains, for different object reflectivities.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt einen optoelektronischen Sensor zur Verwendung als Lichttaster, welcher ein Empfangselement gemäß dem Stand der Technik oder gemäß der Erfindung enthalten kann. Eine Lichtquelle 1 emittiert Licht durch eine Sendelinse 21. Dieses wird von einem zu untersuchenden Objekt durch eine Empfangslinse 22 auf ein Empfangselement 3 zurückgeworfen. Das Empfangselement 3 weist eine Nahbereichsphotodiode 31 und eine Fernbereichsphotodiode 32 auf, die in Reihe geschaltet sind. In einer Objektposition 4a, in der das Objekt sich in einem Abstand O4a von dem Sensor befindet, wird der Hauptteil des von der Lichtquelle 1 emittierten Lichtes auf die Fernbereichsphotodiode 32 zurückgeworfen. In einer Objektposition 4b, in welcher das Objekt sich in einem Abstand O4b von dem optoelektronischen Sensor befindet, welcher geringer ist als der Abstand O4a, wird ein Großteil des von der Lichtquelle 1 emittierten Lichts auf die Nahbereichsphotodiode 31 zurückgeworfen. An der Kathode der Nahbereichsphotodiode 31 liegt eine Spannung von 5 V an. Die Anode der Fernbereichsphotodiode 32 liegt auf Masse. Der von der Fernbereichsphotodiode 32 erzeugte Strom 132 wird durch den Schaltungsaufbau von dem von der Nahbereichsphotodiode 31 erzeugten Strom I31 subtrahiert, sodass ein Strom I3 fließt. Die beiden Photodioden 31, 32 sind mit einer elektronischen Auswerteeinheit 33 verbunden, welche einen Operationsverstärker 331 enthält, an dessen nichtinvertierendem Eingang eine Spannung von 2,5 V anliegt und das weiterhin einen zwischen dem invertierendem Eingang und dem Ausgang des Operationsverstärkers 331 einen Widerstand 332 enthält, an welchem eine Spannung von 2,5 V abfällt. 1 shows an optoelectronic sensor for use as a light sensor, which may include a receiving element according to the prior art or according to the invention. A light source 1 emits light through a transmitting lens 21 , This is from an object to be examined by a receiving lens 22 to a receiving element 3 thrown back. The receiving element 3 has a near-field photodiode 31 and a far-field photodiode 32 which are connected in series. In an object position 4a in which the object is located at a distance O 4a from the sensor, the main part of the light source 1 emitted light on the far-range photodiode 32 thrown back. In an object position 4b in which the object is located at a distance O 4b from the optoelectronic sensor, which is less than the distance O 4a , a large part of the light source 1 emitted light on the Nahbereichspododiode 31 thrown back. At the cathode of the near-field photodiode 31 is a voltage of 5 V at. The anode of the far-field photodiode 32 lies on earth. The one from the far-field photodiode 32 generated electricity 132 is determined by the circuitry of that of the short-range photodiode 31 subtracted current I 31 , so that a current I 3 flows. The two photodiodes 31 . 32 are with an electronic evaluation unit 33 connected, which is an operational amplifier 331 contains at its non-inverting input a voltage of 2.5 V is applied and the one further between the inverting input and the output of the operational amplifier 331 a resistance 332 contains, at which a voltage of 2.5 V drops.

In 2 ist ein Empfangselement gemäß dem Stand der Technik dargestellt, welches in dem optoelektronischen Sensor gemäß 1 verwendet werden kann. Die beiden Photodioden 31a, 32a sind so auf einer Leiterplatte 5 angeordnet, dass zwischen ihnen eine Lücke L frei bleibt. Die Anode beider Photodioden 31a, 32b ist jeweils mittels eines Bondpads 61, 62 mit der Leiterplatte 5 verbunden. Die aktive Fläche 311a, 321a der beiden Photodioden 31a, 32a bildet jeweils die Kathode. Diese ist jeweils mittels eines Bonds 71, 72 mit der Leiterplatte 5 verbunden, welches jeweils ein Bondpad 711, 721 aufweist, das die Leiterplatte 5 kontaktiert und ein weiteres Bondpad 712, 722 aufweist, welches die aktive Fläche 711a, 721a der jeweiligen Photodiode 31a, 32a kontaktiert. Die Lücke L ist mindestens 200 μm breit, um einen Kurzschluss zwischen den beiden Photodioden 31a, 32a aufgrund möglicher Die-Kleber-Reste zu vermeiden. Zwischen der aktiven Fläche 311a, 321a jeder Photodiode 31a, 32a und ihrem Rand besteht jeweils eine Randbreite von 100 μm. Der Abstand der beiden aktiven Flächen 311a, 321a beträgt daher mindestens 400 μm, was zu einer ungünstigen Grauwertverschiebung und Hysterese des Empfangselements führt.In 2 is a receiving element according to the prior art, which in the optoelectronic sensor according to 1 can be used. The two photodiodes 31a . 32a are so on a circuit board 5 arranged that between them a gap L remains free. The anode of both photodiodes 31a . 32b is in each case by means of a bond pad 61 . 62 with the circuit board 5 connected. The active area 311 . 321a the two photodiodes 31a . 32a each forms the cathode. This is each by means of a bond 71 . 72 with the circuit board 5 connected, which in each case a Bondpad 711 . 721 that has the circuit board 5 contacted and another Bondpad 712 . 722 which has the active area 711a . 721a the respective photodiode 31a . 32a contacted. The gap L is at least 200 microns wide to allow a short circuit between the two photodiodes 31a . 32a due to possible die-glue residues to avoid. Between the active area 311 . 321a every photodiode 31a . 32a and its edge is in each case an edge width of 100 microns. The distance between the two active surfaces 311 . 321a is therefore at least 400 microns, resulting in an unfavorable gray value shift and hysteresis of the receiving element.

3 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Empfangselements, welches anstelle des Empfangselements gemäß 2 in dem optoelektronischen Sensor gemäß 1 verwendet werden kann. Die Nahbereichsphotodiode 31b ist eine PIN-Photodiode. Ihre aktive Fläche 311b, welche die Kathode darstellt, ist mittels eines Bonds 71 und Bondpads 711, 712 mit der Leiterplatte 5 verbunden. Die Fernbereichsphotodiode 32b ist eine NIP-Photodiode. Ihre aktive Fläche 321b, welche die Anode darstellt, ist mittels eines Bonds 72 und zweier Bondpads 721, 722 mit der Leiterplatte 5 verbunden. Die Ränder der beiden Photodioden 31b, 32b berühren sich. Die der Leiterplatte 5 zugewandte Anode der Nahbereichsphotodiode 31b und die der Leiterplatte 5 zugewandte Kathode der Fernbereichsphotodiode 32b sind mittels eines gemeinsamen Bondpads 6 mit der Leiterplatte 5 verbunden. Wie in dem bekannten Empfangselement gemäß 2 bleibt zwischen der aktiven Fläche 311b, 321b der beiden Photodioden 31b, 32b und dem Rand der jeweiligen Photodiode 31b, 32b eine Randbreite von jeweils 100 μm photoelektrisch inaktiv. Damit ergibt sich ein Abstand A der beiden aktiven Flächen 311b, 321b von 200 μm, welcher nur halb so groß ist wie der Abstand in dem Empfangselement gemäß 2. Dies führt zu einer Verbesserung von Grauwertverschiebung und Hysterese. 3 shows an embodiment of the receiving element according to the invention, which instead of the receiving element according to 2 in the optoelectronic sensor according to 1 can be used. The short-range photodiode 31b is a PIN photodiode. Your active area 311b which represents the cathode is by means of a bond 71 and bondpads 711 . 712 with the circuit board 5 connected. The long-range photodiode 32b is a NIP photodiode. Your active area 321b representing the anode is by means of a bond 72 and two bond pads 721 . 722 with the circuit board 5 connected. The edges of the two photodiodes 31b . 32b touch each other. The circuit board 5 facing anode of the short-range photodiode 31b and the circuit board 5 facing cathode of the far-field photodiode 32b are by means of a common bonding pad 6 with the circuit board 5 connected. As in the known receiving element according to 2 stays between the active area 311b . 321b the two photodiodes 31b . 32b and the edge of the respective photodiode 31b . 32b a border width of 100 μm photoelectrically inactive. This results in a distance A of the two active surfaces 311b . 321b of 200 microns, which is only half as large as the distance in the receiving element according to 2 , This leads to an improvement of gray value shift and hysteresis.

4 zeigt den Stromverlauf des Photostroms I31 der Nahbereichsphotodiode 31, den Stromverlauf des Photostroms I32 der Fernbereichsphotodiode 32 und den Stromverlauf des Differenzstroms I3 in einem optoelektronischen Sensor gemäß 1, der mit dem erfindungsgemäßen Empfangselement gemäß 3 ausgerüstet ist, in Abhängigkeit vom Objektabstand O. Der Verlauf des Differenzstroms I3 wird in dem Ausschnitt aus 4 für unterschiedliche Objektreflektivitäten, nämlich 90%, 18% und 6% in 5 dargestellt. Die Schaltschwelle der Auswerteelektronik von 150 nA ist mit I33 bezeichnet. Dem Diagramm ist die Grauwertverschiebung GWV für den fachüblichen Vergleich der Objektreflektivitäten 90%/18% zu entnehmen. Wird das bekannte Empfangselement gemäß 2 in dem optoelektronischen Sensor gemäß 1 durch das erfindungsgemäße Empfangselement gemäß 3 ersetzt, führt dies zu einem steileren Anstieg der Differenzströme I3 im Schaltpunkt und damit zu einer Verringerung der Grauwertverschiebung GWV. Dies ist einem Vergleich mit dem in 6 gezeigten Verlauf des Differenzstroms I3 für unterschiedliche Objektreflektivitäten in einem optoelektronischen Sensor gemäß 1 zu entnehmen, der mit dem bekannten Empfangselement gemäß 2 ausgerüstet ist. 4 shows the current profile of the photocurrent I 31 of the short-range photodiode 31 , the current profile of the photocurrent I 32 of the far-range photodiode 32 and the current profile of the differential current I 3 in an optoelectronic sensor according to 1 , with the receiving element according to the invention according to 3 is equipped, depending on the object distance O. The course of the differential current I 3 is in the section from 4 for different object reflectivities, namely 90%, 18% and 6% in 5 shown. The switching threshold of the evaluation electronics of 150 nA is denoted by I 33 . The diagram shows the gray value shift GWV for the usual comparison of the object reflectivities 90% / 18%. If the known receiving element according to 2 in the optoelectronic sensor according to 1 by the receiving element according to the invention 3 replaced, this leads to a steeper increase of the differential currents I 3 in the switching point and thus to a reduction in the gray value shift GWV. This is a comparison with the in 6 shown course of the differential current I 3 for different object reflectivities in an optoelectronic sensor according to 1 refer to that with the known receiving element according to 2 equipped.

Claims (7)

Empfangselement (3) für einen optoelektronischen Sensor, umfassend eine erste Photodiode (31b) und eine zweite Photodiode (32b), die nebeneinander auf einer Leiterplatte (5) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Photodiode (31b) eine PIN-Photodiode ist und dass die zweite Photodiode (32b) eine NIP-Photodiode ist.Receiving element ( 3 ) for an optoelectronic sensor, comprising a first photodiode ( 31b ) and a second photodiode ( 32b ), side by side on a printed circuit board ( 5 ) are arranged, characterized in that the first photodiode ( 31b ) is a PIN photodiode and that the second photodiode ( 32b ) is a NIP photodiode. Empfangselement (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rand der ersten Photodiode (31b) einen Rand der zweiten Photodiode (32b) berührt.Receiving element ( 3 ) according to claim 1, characterized in that an edge of the first photodiode ( 31b ) an edge of the second photodiode ( 32b ) touched. Empfangselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (A) zwischen der lichtempfindlichen Fläche (311b) der ersten Photodiode (31b) und der lichtempfindlichen Fläche (321b) der zweiten Photodiode (32b) im Bereich von Null bis 250 μm liegt.Receiving element according to claim 1 or 2, characterized in that the distance (A) between the photosensitive surface ( 311b ) of the first photodiode ( 31b ) and the photosensitive surface ( 321b ) of the second photodiode ( 32b ) is in the range of zero to 250 microns. Empfangselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Photodiode (31b) und die zweite Photodiode (32b) mittels eines gemeinsamen Bondpads (6) mit der Leiterplatte (5) verbunden sind.Receiving element according to one of claims 1 to 3, characterized in that the first photodiode ( 31b ) and the second photodiode ( 32b ) by means of a common bond pad ( 6 ) with the printed circuit board ( 5 ) are connected. Empfangselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Photodiode (31b) und die zweite Photodiode (32b) in Reihe geschaltet sind.Receiving element according to one of claims 1 to 4, characterized in that the first photodiode ( 31b ) and the second photodiode ( 32b ) are connected in series. Optoelektronischer Sensor, umfassend eine Lichtquelle (1) und ein Empfangselement (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 5.Optoelectronic sensor comprising a light source ( 1 ) and a receiving element ( 3 ) according to one of claims 1 to 5. Optoelektronischer Sensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass er ein Lichttaster oder eine Reflexlichtschranke ist.Optoelectronic sensor according to claim 6, characterized in that it is a light sensor or a reflected light barrier.
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Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017174491A1 (en) * 2016-04-06 2017-10-12 Trinamix Gmbh Detector for an optical detection of at least one object
US10412283B2 (en) 2015-09-14 2019-09-10 Trinamix Gmbh Dual aperture 3D camera and method using differing aperture areas
US10775505B2 (en) 2015-01-30 2020-09-15 Trinamix Gmbh Detector for an optical detection of at least one object
US10823818B2 (en) 2013-06-13 2020-11-03 Basf Se Detector for optically detecting at least one object
US10890491B2 (en) 2016-10-25 2021-01-12 Trinamix Gmbh Optical detector for an optical detection
US10948567B2 (en) 2016-11-17 2021-03-16 Trinamix Gmbh Detector for optically detecting at least one object
US10955936B2 (en) 2015-07-17 2021-03-23 Trinamix Gmbh Detector for optically detecting at least one object
US11041718B2 (en) 2014-07-08 2021-06-22 Basf Se Detector for determining a position of at least one object
US11060922B2 (en) 2017-04-20 2021-07-13 Trinamix Gmbh Optical detector
US11067692B2 (en) 2017-06-26 2021-07-20 Trinamix Gmbh Detector for determining a position of at least one object
US11125880B2 (en) 2014-12-09 2021-09-21 Basf Se Optical detector
US11211513B2 (en) 2016-07-29 2021-12-28 Trinamix Gmbh Optical sensor and detector for an optical detection
US11428787B2 (en) 2016-10-25 2022-08-30 Trinamix Gmbh Detector for an optical detection of at least one object
DE202022102299U1 (en) 2022-04-28 2023-08-10 Sick Ag Receiving element for an optoelectronic sensor and optoelectronic sensor
US11860292B2 (en) 2016-11-17 2024-01-02 Trinamix Gmbh Detector and methods for authenticating at least one object

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10823818B2 (en) 2013-06-13 2020-11-03 Basf Se Detector for optically detecting at least one object
US11041718B2 (en) 2014-07-08 2021-06-22 Basf Se Detector for determining a position of at least one object
US11125880B2 (en) 2014-12-09 2021-09-21 Basf Se Optical detector
US10775505B2 (en) 2015-01-30 2020-09-15 Trinamix Gmbh Detector for an optical detection of at least one object
US10955936B2 (en) 2015-07-17 2021-03-23 Trinamix Gmbh Detector for optically detecting at least one object
US10412283B2 (en) 2015-09-14 2019-09-10 Trinamix Gmbh Dual aperture 3D camera and method using differing aperture areas
WO2017174491A1 (en) * 2016-04-06 2017-10-12 Trinamix Gmbh Detector for an optical detection of at least one object
US11211513B2 (en) 2016-07-29 2021-12-28 Trinamix Gmbh Optical sensor and detector for an optical detection
US10890491B2 (en) 2016-10-25 2021-01-12 Trinamix Gmbh Optical detector for an optical detection
US11428787B2 (en) 2016-10-25 2022-08-30 Trinamix Gmbh Detector for an optical detection of at least one object
US11415661B2 (en) 2016-11-17 2022-08-16 Trinamix Gmbh Detector for optically detecting at least one object
US10948567B2 (en) 2016-11-17 2021-03-16 Trinamix Gmbh Detector for optically detecting at least one object
US11635486B2 (en) 2016-11-17 2023-04-25 Trinamix Gmbh Detector for optically detecting at least one object
US11698435B2 (en) 2016-11-17 2023-07-11 Trinamix Gmbh Detector for optically detecting at least one object
US11860292B2 (en) 2016-11-17 2024-01-02 Trinamix Gmbh Detector and methods for authenticating at least one object
US11060922B2 (en) 2017-04-20 2021-07-13 Trinamix Gmbh Optical detector
US11067692B2 (en) 2017-06-26 2021-07-20 Trinamix Gmbh Detector for determining a position of at least one object
DE202022102299U1 (en) 2022-04-28 2023-08-10 Sick Ag Receiving element for an optoelectronic sensor and optoelectronic sensor

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