DE102013100696B3

DE102013100696B3 - Optoelectronic sensor e.g. laser scanner for detecting objects in monitored area, has diode array that determines threshold for intensity of reflected light, such that photocurrent is flowed only through insensitive receiving path

Info

Publication number: DE102013100696B3
Application number: DE201310100696
Authority: DE
Inventors: Helmut Themel
Original assignee: Sick AG
Current assignee: Sick AG
Priority date: 2013-01-24
Filing date: 2013-01-24
Publication date: 2013-11-07
Anticipated expiration: 2033-01-25
Also published as: JP5798202B2; JP2014142340A

Abstract

The sensor (10) has a light receiver (26) to convert light reflected from an object light (22) into a photocurrent. An evaluation unit (32) determines the properties of object from a reception signal derived from photocurrent. The evaluation unit detects the reflected light in an increased dynamic range of a sensitive receiving path (42a) or an insensitive receiving path (42b). A diode array (54) of insensitive receiving path is provided for determining a threshold for the intensity of reflected light, such that photocurrent is flowed only through insensitive receiving path. An independent claim is included for a method for detecting objects in monitored area.

Description

Die Erfindung betrifft einen optoelektronischen Sensor und ein Verfahren zur Erfassung von Objekten in einem Überwachungsbereich nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 beziehungsweise 12. The invention relates to an optoelectronic sensor and a method for detecting objects in a surveillance area according to the preamble of claims 1 and 12, respectively.

Solche Sensoren sind als einstrahlige Taster bekannt, mit denen die Entfernung zu einem anvisierten Ziel oder Entfernungen zu Objekten längs einer Überwachungsstrecke mit Hilfe eines Lichtlaufzeitverfahrens gemessen werden. Um Objektentfernungen in einem größeren Winkelbereich zu erfassen oder eine Objektkontur zu vermessen, werden Laserscanner eingesetzt. Dabei überstreicht ein von einer starken Lichtquelle, in der Regel einem Laser, erzeugter Lichtstrahl mit Hilfe einer Ablenkeinheit periodisch den Überwachungsbereich. Das Licht wird an Objekten in dem Überwachungsbereich remittiert und in dem Scanner ausgewertet. Aus der Winkelstellung der Ablenkeinheit wird auf die Winkellage des Objektes und aus der Lichtlaufzeit unter Verwendung der Lichtgeschwindigkeit zusätzlich auf die Entfernung des Objektes von dem Laserscanner geschlossen. Mit den Winkel- und Entfernungsangaben ist der Ort eines Objektes in dem Überwachungsbereich oder dessen Kontur in zweidimensionalen Polarkoordinaten erfasst. Such sensors are known as single-beam probes, with which the distance to a targeted target or distances to objects along a monitoring distance are measured by means of a light transit time method. To detect object distances in a larger angle range or to measure an object contour, laser scanners are used. In this case, a light beam generated by a strong light source, usually a laser, periodically sweeps over the monitoring area with the aid of a deflection unit. The light is remitted to objects in the surveillance area and evaluated in the scanner. From the angular position of the deflection is on the angular position of the object and from the light transit time using the speed of light in addition to the removal of the object from the laser scanner closed. The angle and distance indications capture the location of an object in the surveillance area or its contour in two-dimensional polar coordinates.

Laserscanner werden nicht nur für Messanwendungen, sondern auch in der Sicherheitstechnik zur Überwachung einer Gefahrenquelle eingesetzt, wie sie beispielsweise eine gefährliche Maschine darstellt. Ein derartiger Sicherheitslaserscanner ist aus der DE 43 40 756 A1 bekannt. Dabei wird ein Schutzfeld überwacht, das während des Betriebs der Maschine vom Bedienpersonal nicht betreten werden darf. Erkennt der Laserscanner einen unzulässigen Schutzfeldeingriff, etwa ein Bein einer Bedienperson, so löst er einen Nothalt der Maschine aus. In der Sicherheitstechnik eingesetzte Sensoren müssen besonders zuverlässig arbeiten und deshalb hohe Sicherheitsanforderungen erfüllen, beispielsweise die Norm EN13849 für Maschinensicherheit und die Gerätenorm EN61496 für berührungslos wirkende Schutzeinrichtungen (BWS). Zur Erfüllung dieser Sicherheitsnormen sind eine Reihe von Maßnahmen zu treffen, wie sichere elektronische Auswertung durch redundante, diversitäre Elektronik, Funktionsüberwachung oder speziell Überwachung der Verschmutzung optischer Bauteile, insbesondere einer Frontscheibe, und/oder Vorsehen von einzelnen Testzielen mit definierten Reflexionsgraden, die unter den entsprechenden Scanwinkeln erkannt werden müssen. Laser scanners are used not only for measuring applications, but also in safety technology to monitor a source of danger such as a dangerous machine. Such a safety laser scanner is from the DE 43 40 756 A1 known. A protective field is monitored, which must not be entered by the operating personnel during operation of the machine. If the laser scanner detects an inadmissible protective field intervention, for example a leg of an operator, it triggers an emergency stop of the machine. Sensors used in safety technology must work extremely reliably and therefore meet high safety requirements, for example the EN13849 standard for machine safety and the EN61496 device standard for non-contact protective devices (ESPE). To meet these safety standards, a number of measures must be taken, such as secure electronic evaluation by redundant, diverse electronics, function monitoring or specially monitoring the contamination of optical components, in particular a windscreen, and / or providing individual test objectives with defined degrees of reflection, among the corresponding Scan angles must be detected.

Zur Abstandsbestimmung wird die Lichtlaufzeit zwischen Aussenden und Empfangen eines Lichtsignals gemessen, das von einer Oberfläche in dem Überwachungsbereich remittiert oder reflektiert wird. Herkömmlich unterscheidet man zwei Verfahren, nämlich Pulslaufzeitverfahren und Phasenverfahren. In Pulslaufzeitverfahren werden einzelne kurze Lichtpulse ausgesandt und deren Laufzeit anhand eines Charakteristikums des Pulses, beispielsweise dessen Maximum bestimmt. Bei einem Phasenverfahren wird das Licht amplitudenmoduliert und die Phasenverschiebung des ausgesandten gegenüber dem empfangenen Licht ausgewertet. Phasenverfahren haben zunächst einen durch die verwandte Modulationsfrequenz des Lichts begrenzten Eindeutigkeitsbereich, der aber durch zusätzliche Maßnahmen erweitert werden kann. For distance determination, the light transit time between emission and reception of a light signal is measured, which is reflected or reflected from a surface in the monitoring area. Conventionally, two methods are distinguished, namely pulse transit time method and phase method. In pulse transit time methods, individual short light pulses are emitted and their transit time is determined on the basis of a characteristic of the pulse, for example its maximum. In a phase method, the light is amplitude modulated and evaluated the phase shift of the emitted versus the received light. Phase methods initially have a uniqueness range limited by the related modulation frequency of the light, but this can be extended by additional measures.

In einer Art Zwischenform werden keine Einzelpulse, sondern Pulsfolgen ausgesandt. Denn die Sendeleistung in einzelnen Pulsen wird durch Faktoren wie die Augensicherheit und die optische Ausgangsleistung der Lichtquelle limitiert. Um auch mit Pulsen geringerer Sendeleistung, die sich einzeln nicht mehr von dem Rauschen abheben, noch einen guten Signal-Rauschabstand zu erzielen, sind zum einen statistische Mittelungsverfahren bekannt. Dabei werden je Messwert eine Vielzahl von Pulsen ausgesandt und die daraufhin jeweils gemessenen Empfangssignale überlagert. So mitteln sich zufällige Rauscheffekte aus, während das Nutzsignal bei Mittelung wegen seiner systematischen Natur erhalten bleibt. Derartige Pulsmittelungsverfahren sind beispielsweise in der EP 1 972 961 A1 oder der EP 2 469 296 A1 beschrieben. In a kind of intermediate form no single pulses but pulse sequences are emitted. Because the transmission power in individual pulses is limited by factors such as eye safety and the optical output power of the light source. In order to still achieve a good signal-to-noise ratio even with pulses of lower transmission power, which no longer individually stand out from the noise, statistical averaging methods are known. In this case, a large number of pulses are emitted for each measured value and superimposed on the respectively measured received signals. Random noise effects are averaged out, while the averaged signal is preserved due to its systematic nature. Such pulse averaging methods are for example in the EP 1 972 961 A1 or the EP 2 469 296 A1 described.

Ein noch größerer Signal-Rauschabstand wird durch die Verwendung von Pulscodes, also codierten Sendepulsfolgen erzielt. Beispielsweise in der DE 10 2008 009 180 A1 werden die ausgesandten Lichtsignale durch ein nach dem Bandspreizverfahren mit einem Pseudozufallsrauschcode moduliertes Ausgangssignal erzeugt. Empfangsseitig wird dann mit dem bekannten Pseudozufallsrauschcode korreliert. Da somit ausgesandter und bei der empfangsseitigen Filterung verwendeter Code einander entsprechen, wird so die Autokorrelation mit einem Zeitversatz gebildet, der gerade der gesuchten Lichtlaufzeit entspricht. An even greater signal-to-noise ratio is achieved by the use of pulse codes, ie coded transmission pulse trains. For example, in the DE 10 2008 009 180 A1 the emitted light signals are generated by an output modulated according to the spread spectrum method with a pseudo random noise code. The receiver side is then correlated with the known pseudo random noise code. Since thus emitted and used in the reception-side filtering code correspond to each other, so the autocorrelation is formed with a time offset, which corresponds to just the desired light transit time.

Der Dynamikbereich der Empfangssignalleistung, in dem ein optoelektronischer Sensor und insbesondere ein Laserscanner mit durch die Scanbewegung rasch wechselnden Zielen arbeitet, ist sehr hoch und kann 80dB betragen. Eine Ursache dafür bilden unterschiedliche Oberflächeneigenschaften und damit unterschiedliches Remissionsverhalten, welches zwischen Extremen wie schwarzer Samt einerseits und einem Reflektor andererseits schwanken kann. Eine weitere Ursache liegt in dem quadratischen Empfangssignalverlust mit dem Abstand, welcher sich beispielsweise an Objektkanten sehr abrupt ändern kann. Das Empfangssystem des Sensors muss so ausgelegt sein, dass eine Auswertung des Empfangssignals über diesen gesamten Dynamikbereich erfolgen kann. The dynamic range of the received signal power, in which an optoelectronic sensor, and in particular a laser scanner, works with targets that rapidly change as a result of the scanning movement is very high and can be 80 dB. One reason for this are the different surface properties and thus different remission behavior, which can vary between extremes such as black velvet on the one hand and a reflector on the other hand. Another cause lies in the square received signal loss with the distance, which can change very abruptly, for example, at object edges. The receiving system of the sensor must be designed so that an evaluation of the Receive signal can be made over this entire dynamic range.

Herkömmlich wird häufig im Anschluss an den Lichtempfänger ein Transimpedanzverstärker eingesetzt, der für große Empfangssignale übersteuert betrieben wird. Damit stehen aber folgenden Auswertestufen die aufgrund der Übersteuerung verlorenen Signalinformationen nicht mehr zur Verfügung, und dieser Verlust hat einen erhöhten Messfehler zur Folge. Zudem ist die Signalform stark verzerrt, die empfangenen Signale sind verbreitert und erschweren die Auswertung oder machen sie unmöglich. Dies gilt besonders bei Pulsverfahren, wenn Empfangspulse etwa infolge eines Kantentreffers sehr dicht aufeinanderfolgen. Das umgekehrte Vorgehen, eine Übersteuerung durch Anpassung des Dynamikbereichs auf starke Empfangssignale zu vermeiden, führt zu einer schlechten Erkennung von schwachen Empfangssignalen und bringt daher noch schwerwiegendere Nachteile mit sich. Conventionally, a transimpedance amplifier is often used after the light receiver, which is operated overdriven for large received signals. However, the following evaluation stages no longer have the signal information lost due to the overshoot, and this loss results in an increased measurement error. In addition, the waveform is heavily distorted, the received signals are widened and complicate the evaluation or make them impossible. This is especially true in pulse methods, when receiving pulses follow each other very closely due to, for example, a edge hit. The reverse approach, to avoid overdriving by adjusting the dynamic range to strong received signals, leads to poor detection of weak received signals and therefore brings even more serious disadvantages.

Im Stand der Technik wird deshalb vorgeschlagen, den Empfangspfad in mindestens zwei Teilpfade aufzuteilen, die jeweils für die Verstärkung nur in einem Teil des gesamten Dynamikbereichs zuständig sind. Dieser Ansatz wird beispielsweise in der EP 2 182 377 A1 verfolgt. Dabei wird aber der Photostrom in einem Splitter aufgeteilt, der in der praktischen Umsetzung den Photostrom für den unempfindlicheren Teilpfad mittels eines Übertragers auskoppelt. Durch den Übertrager geht auch noch bei sehr kleinen Empfangssignalen ein Teil des Photostroms in dem unempfindlicheren Teilpfad verloren, so dass die Empfindlichkeit des Gesamtsystems verringert wird. Außerdem unterdrückt der Übertrager einen Gleichlichtanteil des Empfangssignals beziehungsweise einen Gleichstromanteil des Photostroms. Dieser Gleichlichtanteil wird aber für die Auswertung eines Pulscodes benötigt, so dass die Lösung der EP 2 182 377 A2 bei einem Pulscodeverfahren nicht einsetzbar ist. In the prior art, it is therefore proposed to divide the reception path into at least two subpaths, each of which is responsible for the amplification only in a part of the entire dynamic range. This approach is used for example in the EP 2 182 377 A1 tracked. In this case, however, the photocurrent is divided into a splitter, which decouples the photocurrent for the less sensitive partial path by means of a transformer in the practical implementation. Even with very small received signals, part of the photocurrent in the less sensitive partial path is lost by the transformer, so that the sensitivity of the overall system is reduced. In addition, the transmitter suppresses a DC component of the received signal or a DC component of the photocurrent. However, this constant light component is required for the evaluation of a pulse code, so that the solution of the EP 2 182 377 A2 can not be used in a pulse code method.

In der EP 1 308 693 A1 ist eine Reihenschaltung aus Arbeitswiderständen vorgesehen, um den einlaufenden Empfangspuls in sukzessive abgeschwächte Tochterpulse zu unterteilen und diese jeweils einem separaten Verstärker zuzuführen. Erneut geht bei schwachen Empfangssignalen ein Teil des Photostroms in den unempfindlicheren Verstärkern verloren. In the EP 1 308 693 A1 a series connection of working resistors is provided to divide the incoming received pulse into successively attenuated daughter pulses and to supply these in each case to a separate amplifier. Again, weak reception signals cause part of the photocurrent to be lost in the less sensitive amplifiers.

Die DE 102 36 486 A1 verwendet eine in Reihe geschaltete Kaskade von Verstärkerstufen und ein Signalselektiermodul, mit dem das Ausgangssignal derjenigen Verstärkerstufe weiterverarbeitbar ist, dessen Pegel dem eines Standardpegels entspricht. Durch die Verstärkerkaskade werden Verzerrungen der Verstärker kumuliert und damit Empfangszeitpunkte in den entstehenden Signalformen weniger genau bestimmt. The DE 102 36 486 A1 uses a series cascade of amplifier stages and a Signalelektiermodul with which the output signal of that amplifier stage is further processed, the level of which corresponds to a standard level. Due to the amplifier cascade distortions of the amplifier are cumulated and thus less accurately determines reception times in the resulting waveforms.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, in einem gattungsgemäßen Sensor über einen großen Dynamikbereich eine möglichst signaltreue Verstärkung des Empfangssignals zu erreichen. It is therefore an object of the invention to achieve as signal-true amplification of the received signal in a generic sensor over a wide dynamic range.

Diese Aufgabe wird durch einen optoelektronischen Sensor und ein Verfahren zur Erfassung von Objekten in einem Überwachungsbereich nach Anspruch 1 beziehungsweise 12 gelöst. Dabei geht die Erfindung von dem Grundgedanken aus, den von dem Lichtempfänger erzeugten Photostrom auf einen unempfindlichen und einen empfindlichen Empfangspfad aufzuteilen. Photoströme, die in dem empfindlichen Empfangspfad ohne Übersteuerung verarbeitet werden können, sollen auch möglichst ausschließlich in diesen empfindlichen Empfangspfad fließen. Erst wenn der empfindliche Empfangspfad überlastet wäre, soll der unempfindliche Empfangspfad genutzt werden. Dazu sieht die Erfindung eine Diodenanordnung, im einfachsten Fall eine einfache Diode, in dem unempfindlichen Empfangspfad vor, deren Durchlassspannung erst ab einer Mindestintensität des remittierten Lichts beziehungsweise des Empfangslichts überschritten ist. In dem empfindlichen Empfangspfad dagegen muss keine Diodenanordnung vorgesehen sein, denn hierhin sollen schwache Photoströme vollständig fließen. Erst bei Überschreiten der Mindestintensität kann Strom in den unempfindlichen Pfad fließen. This object is achieved by an optoelectronic sensor and a method for detecting objects in a surveillance area according to claim 1 or 12. The invention is based on the basic idea of dividing the photocurrent generated by the light receiver to an insensitive and a sensitive receiving path. Photocurrents which can be processed in the sensitive receiving path without overloading should also flow as exclusively as possible into this sensitive receiving path. Only when the sensitive reception path is overloaded, the insensitive reception path should be used. For this purpose, the invention provides a diode arrangement, in the simplest case a simple diode, in the insensitive receiving path, whose forward voltage is exceeded only from a minimum intensity of the reflected light or the receiving light. On the other hand, no diode arrangement has to be provided in the sensitive reception path, because here weak photocurrents should flow completely. Only when the minimum intensity is exceeded can current flow into the insensitive path.

Die Erfindung hat den Vorteil, dass das Empfangssignal innerhalb eines Dynamikbereichs größer demjenigen jedes einzelnen Empfangspfades weitgehend informationsverlustfrei verstärkt wird. Erst bei Überschreitung der Durchlassspannung fließt ein Strom in den Verstärker des unempfindlichen Empfangspfades. Bei kleinen Empfangsleistungen wird der gesamte Photostrom in den empfindlichen Empfangspfad geführt, so dass kein Empfindlichkeitsverlust eintritt. Dabei wird anders als im Stand der Technik kein Übertrager eingesetzt, so dass das Empfangssignal unter Erhaltung von Gleichanteilen erzeugt wird. The invention has the advantage that the received signal is amplified within a dynamic range greater than that of each individual receive path largely free of information loss. Only when exceeding the forward voltage, a current flows into the amplifier of the insensitive receiving path. At low receive power, the entire photocurrent is fed into the sensitive receive path, so that no loss of sensitivity occurs. In this case, unlike in the prior art, no transformer is used, so that the received signal is generated while maintaining DC components.

Der empfindlichere Verstärker weist bevorzugt einen empfindlicheren Dynamikbereich und/oder einen größeren Verstärkungsfaktor auf als der unempfindlichere Verstärker. Dabei wird bewusst eine Übersteuerung des empfindlichen Verstärkungspfads bereits bei Empfangssignalen moderater Stärke in Kauf genommen. Es wird gar nicht angestrebt, dass der empfindlichere Verstärker mit allen Signalen umgehen kann. In dem empfindlichen Verstärkungspfad sollen schwache Empfangssignale verarbeitet werden. Umgekehrt verstärkt der unempfindliche Verstärkungspfad weniger stark, weil dort eine Übersteuerung vermieden werden soll und schwache Empfangssignale den unempfindlichen Empfangspfad wegen der Diodenanordnung ohnehin nicht erreichen. Bei den Verstärkern handelt es sich insbesondere um Transimpedanzverstärker, die den Photostrom in ein Spannungssignal wandeln, das dann über einen A/D-Wandler einer digitalen Auswertung zugeführt wird. The more sensitive amplifier preferably has a more sensitive dynamic range and / or greater gain than the less sensitive amplifier. In this case, deliberately overriding the sensitive amplification path is already accepted in the case of signals of moderate strength. It is not at all intended that the more sensitive amplifier can handle all signals. In the sensitive amplification path weak reception signals are to be processed. Conversely, the insensitive amplification path increases less, because overdriving should be avoided there and weak Receive signals anyway not reach the insensitive receiving path because of the diode array. The amplifiers are, in particular, transimpedance amplifiers which convert the photocurrent into a voltage signal, which is then fed to a digital evaluation via an A / D converter.

Vorzugsweise sind ein dritter und/oder weiterer Empfangspfad mit einem eigenen Empfindlichkeitsbereich vorgesehen. Auch wenn sich bereits der unempfindliche Empfangspfad und der empfindliche Empfangspfad den Dynamikbereich aufteilen, können die Empfangspfade angesichts der zu erwartenden hohen Dynamik mit dem ihnen zugeordneten Dynamikbereich noch überfordert sein. Dies gilt vor allem, wenn verhältnismäßig kostengünstige Verstärker mit nicht zu großem eigenem Dynamikbereich eingesetzt werden sollen. Dann ist eine weitere Staffelung der Empfindlichkeit vorteilhaft. Jedem Empfangspfad ist über die Durchlassspannung seiner Diodenanordnung eine Schwelle der Intensität des Empfangslichts zugeordnet, ab der dieser Empfangspfad für die verzerrungsfreie Verstärkung zuständig ist, ehe bei weiterer Erhöhung der Intensität ein noch unempfindlicherer Empfangspfad übernimmt. Die Schwelle für den empfindlichsten Empfangspfad liegt vorzugsweise bei Null, und in diesem Fall ist dort keine Diodenanordnung vorgesehen. Alternativ kann eine über eine Diodenanordnung auch des empfindlichsten Empfangspfads eine gewisse Rauschschwelle vorgegeben werden. Preferably, a third and / or further receiving path are provided with its own sensitivity range. Even if the insensitive receiving path and the sensitive receiving path already divide the dynamic range, the receiving paths can still be overwhelmed in view of the expected high dynamics with their associated dynamic range. This is especially true when relatively inexpensive amplifier with not too large own dynamic range to be used. Then a further staggering of the sensitivity is advantageous. Each receive path is assigned a threshold of the intensity of the received light via the forward voltage of its diode arrangement, from which this receive path is responsible for the distortion-free amplification before a further less sensitive receive path is taken on a further increase in intensity. The threshold for the most sensitive receiving path is preferably zero, in which case no diode arrangement is provided there. Alternatively, a certain noise threshold can be preset via a diode arrangement even of the most sensitive receiving path.

Die Diodenanordnung weist bevorzugt eine Reihenschaltung von Dioden auf, deren einzelne Durchlassspannungen sich zu der für ein Fließen des Photostroms erforderlichen Durchlassspannung addieren. Somit wird die Empfindlichkeitsabstufung der Empfangspfade durch Diodenketten realisiert, in denen sich die einzelnen Durchlassspannungen der beteiligten Dioden zu der Durchlassspannung des Empfangspfades aufaddieren. Die Empfindlichkeit eines Empfangspfades kann dann einfach durch die Anzahl der an der Reihenschaltung beteiligten, untereinander gleichen Dioden eingestellt werden. Beispielsweise weist der empfindlichste Empfangspfad keine Diode auf, der zweitempfindlichste Empfangspfad eine Diode bis hin zu dem unempfindlichsten n-ten Pfad mit n – 1 Dioden. Durch die Reihenschaltung in den Diodenanordnungen wird die effektive Diodenkapazität verringert, und es ergeben sich geringe kapazitive Verluste bei kleinen Empfangsleistungen. Alternativ zu Reihenschaltungen gleichartiger Dioden können auch unterschiedliche Dioden eingesetzt werden, die einzeln oder in Reihenschaltung mit anderen Dioden die gewünschte Durchlassspannung aufweisen. The diode arrangement preferably has a series connection of diodes whose individual forward voltages add up to the forward voltage required for a flow of the photocurrent. Thus, the sensitivity gradation of the reception paths is realized by diode chains, in which the individual forward voltages of the diodes involved add up to the forward voltage of the reception path. The sensitivity of a receive path can then be adjusted simply by the number of diodes involved in the series connection and identical to one another. For example, the most sensitive reception path has no diode, the second most sensitive reception path a diode up to the most insensitive nth path with n-1 diodes. The series connection in the diode arrays reduces the effective diode capacitance and results in low capacitive losses at low power levels. As an alternative to series connections of similar diodes, it is also possible to use different diodes which, individually or in series with other diodes, have the desired forward voltage.

In den Empfangspfaden ist bevorzugt ein Koppelkondensator vorgesehen. Dadurch wird eine kapazitive Kopplung für Photoströme von der Diodenanordnung zu dem Verstärker erreicht. In the receiving path a coupling capacitor is preferably provided. This achieves capacitive coupling for photocurrents from the diode array to the amplifier.

Vorzugsweise ist in den Empfangspfaden eine zusätzliche parallel gegen Masse geführte Diode vorgesehen. Über diese weitere als Begrenzerdiode fungierende zusätzliche Diode kann ein zu hoher Photostrom abfließen, welcher den Verstärker oder nachgelagerte Komponenten möglicherweise beschädigen würde. Die zusätzliche Diode wird bevorzugt in dem Empfangspfad vor dem Koppelkondensator angeordnet. Preferably, an additional parallel grounded diode is provided in the receiving path. By way of this additional diode functioning as a limiter diode, an excessively high photocurrent can flow away, which would possibly damage the amplifier or downstream components. The additional diode is preferably arranged in the reception path in front of the coupling capacitor.

In den Empfangspfaden ist bevorzugt ein Widerstand vorgesehen. Dieser Widerstand bildet mit der Diodenanordnung ein Widerstands- und Diodennetzwerk zur Aufteilung des Photostroms. Es ergibt sich dann eine einfache Einstellbarkeit der Empfindlichkeit der Empfangspfade durch die Widerstandswerte und Durchlassspannungen, insbesondere wenn die Durchlassspannungen durch die Anzahl beteiligter Dioden in einer als Reihenschaltung ausgebildeten Diodenanordnung gewählt werden. In the receiving path, a resistor is preferably provided. This resistor forms with the diode array a resistor and diode network for splitting the photocurrent. This results in a simple adjustability of the sensitivity of the receiving paths through the resistance values and forward voltages, in particular if the forward voltages are selected by the number of diodes involved in a diode arrangement designed as a series circuit.

Der empfindliche Empfangspfad weist bevorzugt in dieser Reihenfolge einen Widerstand, einen Koppelkondensator und den empfindlicheren Verstärker auf, während der unempfindliche Empfangspfad in dieser Reihenfolge einen Widerstand, die Diodenanordnung, einen Koppelkondensator und den unempfindlicheren Verstärker aufweist. Gegebenenfalls vorhandene Empfangspfade mit weiter gestaffelter Empfindlichkeit sind dann vorzugsweise so aufgebaut wie der unempfindliche Empfangspfad. Die Empfindlichkeit, also die Schwelle für die Intensität des remittierten Lichts, ab dem Photostrom in einen bestimmten Empfangspfad fließen soll, wird wiederum über die Durchlassspannungen, insbesondere Anzahl von Dioden in einer Reihenschaltung, und die Widerstandswerte eingestellt. The sensitive receive path preferably has a resistor, a coupling capacitor and the more sensitive amplifier in this order, while the insensitive receive path has a resistor, the diode arrangement, a coupling capacitor and the less sensitive amplifier in this order. Optionally available receiving paths with further staggered sensitivity are then preferably constructed as the insensitive receiving path. The sensitivity, that is to say the threshold for the intensity of the remitted light, from which the photocurrent is intended to flow into a specific reception path, is in turn set via the forward voltages, in particular the number of diodes in a series connection, and the resistance values.

Der Lichtsender beziehungsweise dessen Ansteuerung sind bevorzugt dafür ausgebildet, das Licht als codierte Pulsfolge auszusenden, wobei die Auswertungseinheit dafür ausgebildet ist, die codierte Pulsfolge in dem Empfangssignal auszuwerten. Es wird also mit einer Codierung gearbeitet, um das Licht des Sensors robust von Fremdlicht und anderen Störern unterscheiden zu können. Bei herkömmlichen Verstärkungskonzepten mit mehreren Empfangspfaden werden Gleichanteile durch einen Übertrager unterdrückt. Für ein Pulscodeverfahren müssen jedoch auch die Gleichanteile übertragen werden, was durch die erfindungsgemäßen Diodenanordnungen jedenfalls bei hinreichend großem Koppelkondensator gewährleistet ist. Die Erfindung sorgt dafür, dass sich auch für große Empfangssignale eine möglichst geringe Pulsverbreiterung in den Pulscodefolgen ergibt. Die Verwendung von Codefolgen ist besonders nützlich im Zusammenhang mit Lichtlaufzeitmessungen, aber nicht darauf beschränkt, und wurde einleitend kurz erläutert. Ergänzend sei auch auf die in diesem Zusammenhang genannte DE 10 2008 009 180 A1 verwiesen. The light transmitter or its control are preferably designed to emit the light as a coded pulse sequence, wherein the evaluation unit is designed to evaluate the coded pulse sequence in the received signal. It is thus worked with a coding to distinguish the light of the sensor robust from extraneous light and other interferers can. In conventional gain concepts with multiple receive paths DC components are suppressed by a transformer. For a pulse code method, however, the DC components must also be transmitted, which is ensured by the diode arrangements according to the invention in any case with a sufficiently large coupling capacitor. The invention ensures that the smallest possible pulse broadening in the pulse code sequences also results for large received signals. The use of code sequences is particularly useful in the context of light transit time measurements, but not limited thereto, and was briefly explained in the introduction. In addition, it should also be mentioned in the context DE 10 2008 009 180 A1 directed.

Der Sensor ist vorzugsweise entfernungsmessend und seine Auswertungseinheit dafür ausgebildet, den Abstand des Objekts aus einer Lichtlaufzeit zwischen Aussenden von Licht und Empfangen des an dem Objekt remittierten Lichts zu bestimmen. Die präzise Entfernungsmessung bedarf der genauen Bestimmung eines Empfangszeitpunkts und deshalb einer treuen Verstärkung der empfangenen Signalform. Deshalb ist das erfindungsgemäße Verstärkungskonzept für derartige Messungen besonders geeignet. Eine bloße Anwesenheitsdetektion ist ebenfalls denkbar, aber hinsichtlich Verzerrungen und Übersteuerungen deutlich weniger anspruchsvoll. The sensor is preferably distance-measuring and its evaluation unit is designed to determine the distance of the object from a light transit time between emission of light and reception of the light remitted on the object. The precise distance measurement requires the exact determination of a reception time and therefore a faithful amplification of the received signal form. Therefore, the gain concept according to the invention is particularly suitable for such measurements. A mere presence detection is also conceivable, but much less demanding in terms of distortion and overmodulation.

In bevorzugter Weiterbildung ist der Sensor ein Laserscanner und weist eine bewegliche Ablenkeinheit zur periodischen Ablenkung des ausgesandten Lichts in den Überwachungsbereich auf. Der Sensor überwacht auf diese Weise nicht nur einen eindimensionalen Strahl, sondern tastet periodisch einen zweidimensionalen oder sogar dreidimensionalen Bereich ab. Dazu wird der ausgesandte Lichtstrahl und damit auch das remittierte Licht in einer Scanbewegung durch den Überwachungsbereich geführt. Als Ablenkeinheit dient beispielsweise ein Drehspiegel, ein Polygonrad, oder es wird die ganze Optikeinheit mit Lichtsender und Lichtempfänger gedreht. In a preferred development, the sensor is a laser scanner and has a movable deflection unit for the periodic deflection of the emitted light into the surveillance area. In this way, the sensor not only monitors a one-dimensional beam, but periodically scans a two-dimensional or even three-dimensional area. For this purpose, the emitted light beam and thus also the remitted light is guided in a scanning movement through the monitoring area. As a deflection unit, for example, a rotating mirror, a polygon wheel, or it is the whole optical unit with light emitter and light receiver is rotated.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auf ähnliche Weise durch weitere Merkmale ausgestaltet werden und zeigt dabei ähnliche Vorteile. Derartige weitere Merkmale sind beispielhaft, aber nicht abschließend, in den sich an die unabhängigen Ansprüche anschließenden Unteransprüchen beschrieben. The inventive method can be configured in a similar manner by further features and shows similar advantages. Such further features are exemplary, but not exhaustive, in which subclaims following the independent claims are described.

Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Vorteile und Merkmale unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen in: The invention will be explained below with regard to further advantages and features with reference to the accompanying drawings with reference to embodiments. The figures of the drawing show in:

1 eine schematische Schnittdarstellung durch einen Laserscanner; 1 a schematic sectional view through a laser scanner;

2 eine Blockdarstellung eines zweigeteilten Empfangspfades eines Laserscanners gemäß 1; und 2 a block diagram of a two-part receive path of a laser scanner according to 1 ; and

3 eine Blockdarstellung eines in vier Teilpfaden aufgeteilten Empfangspfades eines Laserscanners gemäß 1. 3 a block diagram of a divided into four partial paths receive path of a laser scanner according to 1 ,

1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung durch einen optoelektronischen Sensor in einer Ausführungsform als Laserscanner 10. Eine alternative Ausführungsform als einstrahliges System zur eindimensionalen Objekterfassung ist ebenfalls von der Erfindung umfasst, wird aber nicht dargestellt und beschrieben, da die Verstärkung und Objekterkennung dort in vergleichbarer Weise funktioniert. 1 shows a schematic sectional view through an optoelectronic sensor in one embodiment as a laser scanner 10 , An alternative embodiment as a one-beam system for one-dimensional object detection is also included in the invention, but is not shown and described, since the gain and object recognition work there in a comparable manner.

Ein Lichtsender 12, beispielsweise mit einer Laserlichtquelle, erzeugt mit Hilfe einer Sendeoptik 14 einen Sendelichtstrahl 16. Der Sendelichtstrahl 16 wird mittels einer Ablenkeinheit 18 in einen Überwachungsbereich 20 ausgesandt und dort von einem gegebenenfalls vorhandenen Objekt remittiert. Das remittierte Licht 22 gelangt wieder zu dem Laserscanner 10 zurück und wird dort über die Ablenkeinheit 18 mittels einer Empfangsoptik 24 von einem Lichtempfänger 26 detektiert, beispielsweise einer Photodiode oder für höhere Empfindlichkeit einer Lawinenphotodiode (APD). Bei dem dargestellten Laserscanner 10 befindet sich der Lichtsender 12 und dessen Sendeoptik 14 in einer zentralen Öffnung der Empfangsoptik 24. Dies ist nur eine beispielhafte Möglichkeit der Anordnung. Die Erfindung umfasst daneben alternative Lösungen, etwa mit einem eigenen Spiegelbereich für den Sendelichtstrahl 16 oder mit Teilerspiegeln. A light transmitter 12 , For example, with a laser light source, generated by means of a transmitting optical system 14 a transmitted light beam 16 , The transmitted light beam 16 is by means of a deflection unit 18 into a surveillance area 20 sent out and remitted there by an optionally existing object. The remitted light 22 returns to the laser scanner 10 back and will be there via the deflection unit 18 by means of a receiving optics 24 from a light receiver 26 detected, for example, a photodiode or for higher sensitivity avalanche photodiode (APD). In the illustrated laser scanner 10 is the light transmitter 12 and its transmission optics 14 in a central opening of the receiving optics 24 , This is just an example of the arrangement. The invention also includes alternative solutions, such as having its own mirror area for the transmitted light beam 16 or with divider mirrors.

Die Ablenkeinheit 18 wird von einem Motor 28 in eine kontinuierliche Drehbewegung mit einer Scanfrequenz versetzt. Dadurch tastet der Sendelichtstrahl 16 während jeder Scanperiode, also einer vollständigen Umdrehung bei der Scanfrequenz, eine Ebene ab. Am Außenumfang der Ablenkeinheit 18 ist eine Winkelmesseinheit 30 angeordnet, um die jeweilige Winkelstellung der Ablenkeinheit 18 zu erfassen. Die Winkelmesseinheit 30 wird hier beispielhaft von einer Strichscheibe als Winkelmaßverkörperung und einer Gabellichtschranke als Abtastung gebildet. The deflection unit 18 is from a motor 28 set in a continuous rotary motion with a scanning frequency. As a result, the transmitted light beam is scanned 16 during each scan period, ie a complete revolution in the scan frequency, one level off. On the outer circumference of the deflection unit 18 is an angle measuring unit 30 arranged to the respective angular position of the deflection 18 capture. The angle measuring unit 30 is exemplified by a slab as Winkelmaßverkörperung and a forked light barrier as a sample.

Eine Auswertungseinheit 32, die zugleich Steuerungsfunktionen des Laserscanners 10 übernimmt, ist mit dem Lichtsender 12, dem Lichtempfänger 26, dem Motor 28 und der Winkelmesseinheit 30 verbunden. An evaluation unit 32 , which at the same time control functions of the laser scanner 10 takes over, is with the light transmitter 12 , the light receiver 26 , the engine 28 and the angle measuring unit 30 connected.

Die Auswertungseinheit 32 veranlasst den Lichtsender 12, den Sendelichtstrahl 16 zu modulieren. Obwohl prinzipiell auch ein einleitend erläutertes Phasenverfahren denkbar ist, werden dabei vorzugsweise Sendelichtpulse mit einer typischen Pulsbreite von einigen Nanosekunden ausgesandt. In einem Einzelpulsverfahren wird die Lichtlaufzeit zwischen Aussenden eines Sendelichtpulses und Empfang eines daraus durch Remission an einem Objekt in dem Überwachungsbereich 20 entstandenen Empfangspulses gemessen, um den Objektabstand zu bestimmen. In bevorzugter Weiterbildung werden nicht nur einzelne Pulse, sondern codierte Pulsfolgen ausgesandt. Diese Pulsfolgen werden nach dem Empfang ausgewertet, beispielsweise durch Korrelation des Empfangssignals mit der bekannten Sendepulsfolge. In dem so erhaltenen Korrelationssignal bestimmt die Auswertungseinheit 32 die Lage eines Korrelationsmaximums und daraus die Lichtlaufzeit. The evaluation unit 32 initiates the light transmitter 12 , the transmitted light beam 16 to modulate. Although, in principle, an initially explained phase method is also conceivable, preferably transmitted light pulses with a typical pulse width of a few nanoseconds are emitted. In a single pulse method, the light propagation time between emission of a transmitted light pulse and receipt thereof by remission on an object in the surveillance area 20 resulting received pulse measured to determine the object distance. In a preferred embodiment, not only individual pulses but coded pulse sequences are emitted. These pulse sequences are after the Reception evaluated, for example, by correlation of the received signal with the known transmission pulse train. In the correlation signal thus obtained, the evaluation unit determines 32 the location of a correlation maximum and from this the light transit time.

Damit ist die Objektentfernung bestimmt. Die jeweilige Winkelstellung, unter welcher dabei der Sendelichtstrahl 16 ausgesandt wurde, ist der Auswertungseinheit 32 von der Winkelmesseinheit 30 bekannt. Somit stehen nach jeder Scanperiode über den Winkel und die Entfernung zweidimensionale Polarkoordinaten aller Objektpunkte in dem Überwachungsbereich 20 zur Verfügung. Damit sind die Objektpositionen beziehungsweise Objektkonturen bekannt und können über eine Schnittstelle 34 ausgegeben werden. Die Schnittstelle 34 dient umgekehrt auch als Parametrierschnittstelle, über welche der Auswertungseinheit 32 Daten eingespielt werden können. Alternativ kann eine eigene Parametrierschnittstelle vorgesehen sein. Bei Anwendungen in der Sicherheitstechnik, wenn also der Laserscanner 10 ein Sicherheitsscanner ist, kann die Schnittstelle 34 sicher ausgebildet, insbesondere ein sicherer Ausgang (OSSD, Output Signal Switching Device) für ein sicherheitsgerichtetes Abschaltsignal bei Erkennen einer Schutzfeldverletzung sein. This determines the object distance. The respective angular position, under which thereby the transmitted light beam 16 was sent, is the evaluation unit 32 from the angle measuring unit 30 known. Thus, after each scan period, two-dimensional polar coordinates of all object points in the surveillance area are available over the angle and the distance 20 to disposal. Thus, the object positions or object contours are known and can via an interface 34 be issued. the interface 34 vice versa also serves as a parameterization interface, via which the evaluation unit 32 Data can be recorded. Alternatively, a separate parameterization interface can be provided. For applications in safety technology, ie if the laser scanner 10 A security scanner is the interface 34 be designed to be safe, in particular a safe output (OSSD, output signal switching device) for a safety-related shutdown signal upon detection of a protective field violation.

Der Laserscanner 10 ist in einem Gehäuse 36 untergebracht, welches eine umlaufende Frontscheibe 38 aufweist. Die Geometrie des Gehäuses 36 und der Frontscheibe 38 sind ebenso wie die Gestaltung von Sende- und Empfangskanal rein beispielhaft zu verstehen. Es sind zahlreiche alternative Konzepte bekannt, bei denen die Erfindung ebenfalls einsetzbar ist. The laser scanner 10 is in a housing 36 housed, which has a wraparound windscreen 38 having. The geometry of the housing 36 and the windscreen 38 are as well as the design of transmitting and receiving channel purely by way of example to understand. There are numerous alternative concepts known in which the invention is also applicable.

2 zeigt in einem Blockdiagramm einen in 1 mit gestrichelter Linie 40 gekennzeichneten Empfangspfad des Laserscanners 10 mit zusätzlichen Details. Dabei bezeichnen in der gesamten Beschreibung gleiche Bezugszeichen die gleichen oder einander entsprechenden Merkmale. Empfangspfad wird hier der Verarbeitungspfad zwischen Lichtempfänger 26 und Auswertungseinheit 32 genannt. Der Empfangspfad ist in einen empfindlichen Empfangspfad 42a und einen unempfindlichen Empfangspfad 42b aufgeteilt. 2 shows in a block diagram an in 1 with dashed line 40 marked receiving path of the laser scanner 10 with additional details. Throughout the description, like reference numerals designate the same or corresponding features. Reception path is here the processing path between light receiver 26 and evaluation unit 32 called. The receive path is in a sensitive receive path 42a and an insensitive reception path 42b divided up.

In dem empfindlichen Empfangspfad 42a sind in dieser Reihenfolge ein Widerstand 44a, ein Koppelkondensator 46a, ein erster Verstärker 48a und ein A/D-Wandler 50a hintereinandergeschaltet. Außerdem zweigt vor dem Koppelkondensator 46a ein weiterer Parallelpfad mit einer gegen Masse geführten Begrenzerdiode 52a ab. Gleichartige Elemente, also ein Widerstand 44b, ein Koppelkondensator 46b, ein zweiter Verstärker 48b, ein A(D-Wandler 50b und eine parallel geschaltete Begrenzerdiode 52b sind auch in dem unempfindlichen Empfangspfad 44b vorgesehen. Im Unterschied zu dem empfindlichen Empfangspfad 42a ist eine Diodenanordnung 54, hier in Form einer einzelnen Diode, zwischen den Widerstand 44b und den Koppelkondensator 48b geschaltet. Die Empfangspfade 42a–b führen beide auf die Auswertungseinheit 32, wo die digitalisierten Signale weiter verarbeitet werden. Alternativ zu der Darstellung können die Signale auch bereits vor dem dann einzigen A/D-Wandler zusammengeführt werden, wobei dann bestimmte Wertebereiche oder Bitbereiche den Empfangspfaden 42a–b zugewiesen sind, damit die Auswertungseinheit 32 anschließend das digitalisierte Signal wieder in die Einzelsignale auftrennen kann. In the sensitive reception path 42a are a resistance in this order 44a , a coupling capacitor 46a , a first amplifier 48a and an A / D converter 50a connected in series. In addition, branches in front of the coupling capacitor 46a another parallel path with a grounded limiter diode 52a from. Similar elements, so a resistance 44b , a coupling capacitor 46b , a second amplifier 48b , an A (D converter 50b and a limiter diode connected in parallel 52b are also in the insensitive reception path 44b intended. In contrast to the sensitive reception path 42a is a diode arrangement 54 , here in the form of a single diode, between the resistor 44b and the coupling capacitor 48b connected. The reception paths 42a Both lead to the evaluation unit 32 where the digitized signals are processed further. As an alternative to the representation, the signals can also be merged before the then single A / D converter, in which case certain value ranges or bit areas are the reception paths 42a -B are assigned to the evaluation unit 32 then the digitized signal can be separated again into the individual signals.

Der erste Verstärker 48a weist eine größere Empfindlichkeit auf als der zweite Verstärker 48b, kann also schwächere Signale mit einem größeren Verstärkungsfaktor verarbeiten. Bei stärkeren Signalen, die aber durchaus im Betrieb des Laserscanners 10 noch zu erwarten sind, übersteuert der erste Verstärker 48a und liefert kein präzise auswertbares Signal. Für derartige stärkere Signale ist der unempfindlichere zweite Verstärker ausgelegt, der dabei nicht übersteuert, aber schwache Signale nicht hinreichend verstärkt. Auf diese Weise teilen sich die Verstärker 48a–b einen größeren Dynamikbereich auf, als sie einzeln verarbeiten könnten. The first amplifier 48a has a higher sensitivity than the second amplifier 48b , so can handle weaker signals with a larger gain factor. For stronger signals, but certainly in the operation of the laser scanner 10 are still to be expected, overdrives the first amplifier 48a and does not provide a precisely evaluable signal. For such stronger signals, the less sensitive second amplifier is designed, which does not overdrive, but does not sufficiently amplify weak signals. This is how the amplifiers divide 48a -B a wider dynamic range than they could handle individually.

Trifft remittiertes Licht 22 auf den Lichtempfänger 26, so wird ein Photostrom erzeugt. Dieser Photostrom kann in jedem Fall in den empfindlichen Empfangspfad 42a fließen, wobei die Begrenzerdiode 52a die nachgelagerten Komponenten vor zu großen Strömen schützt. Nur wenn die Intensität des remittierten Lichts 22 groß genug ist, dass die Durchlassspannung der Diodenanordnung 54 übertroffen wird, fließt auch ein Photostrom in den unempfindlichen Empfangspfad 42b. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass schwache Signale vollständig in dem empfindlichen Empfangspfad 42a verarbeitet werden. Die Empfangspfade 42a–b sind durch Wahl der Widerstände 42a–b und Auslegung der Durchlassspannung der Diodenanordnung 44b so eingestellt, dass der Photostrom erst oberhalb einer Intensität des remittierten Lichts 22 in den unempfindlichen Empfangspfad 42b fließt, bei welcher der erste Verstärker 48a des empfindlichen Empfangspfades für eine genaue Messung zu stark übersteuern würde. Meets remitted light 22 on the light receiver 26 , so a photocurrent is generated. This photocurrent can in any case in the sensitive receiving path 42a flow, the limiter diode 52a protects the downstream components from excessive currents. Only if the intensity of the remitted light 22 big enough is that the forward voltage of the diode array 54 is exceeded, a photocurrent flows into the insensitive receiving path 42b , In this way it is ensured that weak signals are completely in the sensitive reception path 42a are processed. The reception paths 42a -B are by choice of resistors 42a -B and interpretation of the forward voltage of the diode array 44b adjusted so that the photocurrent only above an intensity of the remitted light 22 in the insensitive reception path 42b flows, at which the first amplifier 48a of the sensitive receiving path for an accurate measurement would override too much.

3 zeigt eine alternative Ausgestaltung des Empfangspfades in einer Blockdarstellung. Anstelle des zweigeteilten Empfangspfades der 2 sind hier vier Empfangspfade 42a–d mit von unten nach oben abnehmender Empfindlichkeit vorgesehen. Die Anzahl von vier Empfangspfaden 42a–d ist natürlich nur beispielhaft zu verstehen, die Erfindung umfasst auch Ausführungsformen mit drei, fünf oder mehr Empfangspfaden 42. 3 shows an alternative embodiment of the receive path in a block diagram. Instead of the two-part reception path of the 2 Here are four reception paths 42a -D with decreasing sensitivity from bottom to top. The number of four receiving paths 42a Of course, -d is to be understood only as an example, the invention also includes embodiments with three, five or more receiving paths 42 ,

Die Verstärker 48a–d der vier Empfangspfade 42a–d teilen sich den insgesamt zu verarbeitenden Dynamikbereich in analoger Weise auf wie der erste Verstärker 48a und der zweite Verstärker 48b in der Ausführungsform gemäß 2. Die Diodenanordnungen 54b–d sorgen dafür, dass jeweils ab Überschreitung einer gewissen Intensität deren Durchlassspannung überschritten ist und somit der Photostrom in den nächst unempfindlichen Empfangspfad 42b–d fließen kann. Um eine entsprechende gleichmäßige Staffelung der Durchlassspannung zu erreichen, sind die Diodenanordnungen 54b–d hier als Reihenschaltung gleichartiger Dioden ausgebildet, wobei die Anzahl der in der Reihenschaltung zusammengeschlossenen Dioden von keiner solchen Diode in dem empfindlichsten Empfangspfad 42a bis hin zu drei Dioden in dem unempfindlichsten Empfangspfad 42d zunimmt. The amplifiers 48a -D of the four receiving paths 42a -D divide the total processing dynamic range in an analogous manner as the first amplifier 48a and the second amplifier 48b in the embodiment according to 2 , The diode arrangements 54b -D ensure that each exceeding a certain intensity of their forward voltage is exceeded and thus the photocurrent in the next insensitive receiving path 42b -D can flow. In order to achieve a corresponding uniform staggering of the forward voltage, are the diode arrays 54b -D formed here as a series connection of similar diodes, wherein the number of connected in series connection diodes of any such diode in the most sensitive receiving path 42a up to three diodes in the least sensitive receiving path 42d increases.

Somit wird der Photostrom über ein Widerstands- und Diodennetzwerk in mehrere Empfangspfade 42a–d unterschiedlicher Empfindlichkeit aufgeteilt. Erst nach Überschreitung der Durchlassspannung der jeweiligen Diodenanordnung 54b–d kann ein Strom in den zugehörigen Verstärker 48b–d fließen. Die Schwelle, an der dies geschieht, kann durch Anpassung der Widerstände 44a–d und der Durchlassspannungen der Diodenanordnungen 54b–d, insbesondere der Anzahl in Reihe geschalteter gleichartiger Dioden in einer Diodenanordnung 54b–d, eingestellt werden. Thus, the photocurrent via a resistor and diode network in several receiving paths 42a -D different sensitivity divided. Only after exceeding the forward voltage of the respective diode arrangement 54b -D can be a current in the associated amplifier 48b -D flow. The threshold at which this happens can be adjusted by adjusting the resistances 44a D and the forward voltages of the diode arrays 54b In particular the number of series-connected similar diodes in a diode array 54b -D, be set.

Claims

Optoelectronic sensor ( 10 ) for capturing objects in a surveillance area ( 20 ), which has a light transmitter ( 12 ) for emitting light ( 16 ), a light receiver ( 26 ) for converting light remitted to an object ( 22 ) into a photocurrent and an evaluation unit ( 32 ) for determining properties of the object from a received signal derived from the photocurrent, wherein between the light receiver ( 26 ) and the evaluation unit ( 32 ) for detecting the remitted light ( 22 ) in a high dynamic range a sensitive reception path ( 42a ) with a more sensitive amplifier ( 48a ) and a non-sensitive reception path ( 42b ) with a less sensitive amplifier ( 48b ) are provided to the received signal depending on the intensity of the remitted light ( 22 ) in the sensitive reception path ( 42a ) or the insensitive reception path ( 42b ) from the on the receiving paths ( 42a B) to generate a split photocurrent, characterized in that at least the less sensitive receiving path ( 42b ) a diode array ( 54 ) having a forward voltage with which a threshold for the intensity of the remitted light ( 22 ) above which only a photocurrent through the insensitive receiving path ( 42b ) flows.

Sensor ( 10 ) according to claim 1, wherein the more sensitive amplifier ( 48a ) has a more sensitive dynamic range and / or a larger amplification factor than the less sensitive amplifier ( 48b ).

Sensor ( 10 ) according to claim 1 or 2, wherein a third and / or further reception path ( 42a -D) is provided with its own sensitivity range.

Sensor ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the diode arrangement ( 54 ) has a series connection of diodes whose individual forward voltages add up to the forward voltage required for a flow of the photocurrent.

Sensor ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein in the receiving path ( 42 ) a coupling capacitor ( 46 ) is provided.

Sensor ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein in the receiving path ( 42 ) an additional parallel grounded diode ( 52 ) is provided.

Sensor ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein in the receiving path ( 42 ) a resistor ( 44 ) is provided.

Sensor ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the sensitive reception path ( 42a ) in this order a resistance ( 44a ), a coupling capacitor ( 46a ) and the more sensitive amplifier ( 48a ) and the insensitive reception path ( 42b ) in this order a resistance ( 44b ), the diode arrangement ( 54 ), a coupling capacitor ( 46b ) and the less sensitive amplifier ( 46b ) having.

Sensor ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the light emitter ( 12 ) is adapted to the light ( 16 ) as coded pulse sequence and wherein the evaluation unit ( 32 ) is adapted to evaluate the coded pulse train in the received signal.

Sensor ( 10 ) according to one of the preceding claims, which is a distance-measuring sensor whose evaluation unit ( 32 ) is adapted to the distance of the object from a light transit time between emission of light ( 16 ) and receiving the light remitted at the object ( 22 ).

Sensor ( 10 ) according to one of the preceding claims, which is a laser scanner and a movable deflection unit ( 18 ) for the periodic deflection of the emitted light ( 16 ) into the surveillance area ( 20 ) having.

Method for detecting objects in a surveillance area ( 20 ), in which light ( 16 ), remitted light on an object ( 22 ) are converted into a photocurrent and properties of the object are determined from a photocurrent derived from the received signal, wherein the received signal for detecting the remitted light ( 22 ) in an increased dynamic range depending on the intensity of the remitted light ( 22 ) in a sensitive reception path ( 42a ) with a more sensitive amplifier ( 48a ) or in a non-sensitive reception path ( 42b ) with a less sensitive amplifier ( 48b ) from the on the receiving paths ( 42a B) is generated, characterized in that at least in the less sensitive receiving path ( 42b ) a diode array ( 54 ) with a forward voltage, a threshold for the intensity of the remitted light ( 22 ) below which a photocurrent only by the sensitive receiving path ( 42a ) and only above which a photocurrent through the insensitive receiving path ( 44b ) flows.