DE19718389A1

DE19718389A1 - Opto-elektronische Sensoranordnung

Info

Publication number: DE19718389A1
Application number: DE1997118389
Authority: DE
Inventors: Juergen Buerger; Gerhard Alt; Guenther Geisler; Winfried Sekat
Original assignee: Sick AG
Current assignee: Sick AG
Priority date: 1997-04-30
Filing date: 1997-04-30
Publication date: 1998-11-05

Description

Die Erfindung betrifft eine opto-elektronische Sensoranord nung mit einem Lichtsender zur Aussendung von aufeinanderfol genden Nutzlichtimpulsen in einen Überwachungsbereich und ei ner Lichtempfängereinheit zum Empfang von von einem im Über wachungsbereich befindlichen Objekt reflektierten Nutzlicht impulsen.

Bei derartigen Sensoranordnungen können die Lichtempfänger einheiten beispielsweise mehrere photoempfindliche Elemente umfassen, so daß nach einer geeigneten Auswertung der von den photoempfindlichen Elementen gelieferten Signale auf die Po sition des reflektierenden Objektes im Überwachungsbereich geschlossen werden kann.

Diese Sensoranordnungen sind aus dem Stand der Technik als PSDs (positionssensitive Detektoren) oder als beispielsweise in Videokameras verwendete CCDs bekannt und besitzen den ih nen gemeinsamen Nachteil, daß lediglich eine unzureichende Fremdlicht-, insbesondere Gleichlichtfilterung möglich ist. PSDs erlauben aufgrund einer bereits früh eintretenden Sätti gung lediglich eine beschränkte Fremdlichtfilterung, CCDs er möglichen lediglich die Beseitigung von Fremdlicht, insbeson dere Gleichlicht durch eine nach dem eigentlichen Lichtemp fang stattfindenden Subtraktion eines Fremdlichtwerts, wel cher über alle photoempfindlichen Elemente gemittelt ist. Zu dem ist es bei PSDs von Nachteil, daß zu einem bestimmten Zeitpunkt immer nur ein einziges Objekt erkannt werden kann.

Aufgrund der vorstehend beschriebenen Nachteile eignen sich aus dem Stand der Technik bekannte Sensoren nur sehr be schränkt für den Industrieeinsatz, bei dem beispielsweise ei ne wirksame und zuverlässige Unterdrückung von Fremdlicht, welches in Industrieanwendungen mit einer erheblichen Si gnaldynamik auftritt, zwingend erforderlich ist.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine opto elektronischen Sensoranordnung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß eine verbesserte Fremdlicht-, ins besondere Gleichlichtunterdrückung ermöglicht wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß bei einer opto-elektronischen Sensoranordnung der genannten Art, bei der die Lichtempfängereinheit zumindest zwei photoemp findliche Elemente umfaßt, jedem photoempfindlichen Element jeweils eine Schaltung zur Fremdlichtunterdrückung zugeordnet wird. Erfindungsgemäß ist somit jedes photoempfindliche Ele ment mit einer eigenen, separaten Fremdlichtunterdrückungs- Schaltung ausgerüstet.

Das erfindungsgemäße Prinzip ermöglicht eine besonders zuver lässige und effektive Fremdlichtunterdrückung, die beispiels weise auch dann eine sichere Nutzlichtsignalerkennung ermög licht, wenn der Dynamikbereich des Nutzlichtsignals deutlich kleiner als der Dynamikbereich des Fremdlichts ist. Insbeson dere ist es erfindungsgemäß beispielsweise möglich, bei einem Fremdlicht-Dynamikbereich von los Nutzlichtsignale mit einem vergleichsweise geringem Dynamikbereich von beispielsweise bis zu los zuverlässig zu erkennen. Dies ist auch dann mög lich, wenn das Fremdlicht Amplituden aufweist, die mehrere Zehner-Dekaden über den Amplituden des Nutzlichts liegen.

Weiterhin ist es bei der erfindungsgemäßen opto-elektroni schen Sensoranordnung vorteilhaft, daß aufgrund der in jeder Zelle einer Zeile oder eines Arrays bzw. bezüglich jeden pho toempfindlichen Elements getrennt stattfindenden Fremdlicht unterdrückung unterschiedlich beleuchtete Hintergrundflächen keinerlei negative Auswirkungen auf die Nutzlichtsignalaus wertung haben. Das empfangene Nutzlicht gibt erfindungsgemäß immer korrekt Aufschluß über die Reflektivität von Objekten oder Hintergrundelementen im Überwachungsbereich, unabhängig davon, in welcher Weise diese Objekte bzw. Hintergrundelemen te durch Fremdlicht beleuchtet werden. Wenn also beispiels weise ein Objekt im Überwachungsbereich vorhanden ist und das von der erfindungsgemäßen opto-elektronischen Sensoranordnung ausgesandte Licht von einer Hintergrundfläche mit gleichmäßi ger, homogener Reflektivität reflektiert wird, liefert die Hintergrundfläche auch dann ein konstantes, ihre homogene Re flektivität repräsentierendes Empfangssignal, wenn bestimmte Bereiche der Hintergrundfläche stärker durch Fremdlicht be strahlt werden als andere Bereiche. Inhomogene Beleuchtungen der Hintergrundfläche werden somit erfindungsgemäß neutrali siert.

Die Fremdlichtunterdrückung bei einem erfindungsgemäßen opto elektronischen Sensor läßt sich zusätzlich dadurch verbes sern, daß nur relativ kurze Nutzlichtimpulse, insbesondere solche mit hoher Energie, ausgesandt werden. Die Dauer der Nutzlichtimpulse kann dabei beispielsweise im ns-Bereich lie gen.

Die Pulsdauer des Nutzlichtsignals kann vorzugsweise zwischen 1 µs und 20 µs betragen. Von Vorteil ist es, wenn der Kehrwert der Pulsdauer des Nutzlichts ungefähr um zwei Größenordnungen über der höchsten vorkommenden Störlichtfrequenz liegt, da dann eine besonders zuverlässige Stör- bzw. Fremdlichtunter drückung möglich wird.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Fremdlichtunterdrückung wird es möglich, anstelle eines aus dem Stand der Technik bekann ten logarithmischen Übertragungsverhaltens des Sensors ein lineares Übertragungsverhalten vorzusehen, d. h., der von den erfindungsgemäßen photoempfindlichen Elementen gelieferte Nutzlicht-Empfangsstrom kann einen zum Reflexions- oder Re missionsgrad der im Überwachungsbereich befindlichen Objekte und Elemente proportionalen Verlauf aufweisen.

Besonders vorteilhaft ist der Einsatz einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung dann, wenn eine Vielzahl von photoempfindli chen Elementen nebeneinander in Zeilenanordnung oder Ma trixanordnung vorgesehen werden. Insbesondere bei einer Ma trixanordnung wird es erfindungsgemäß möglich, nicht nur das Vorhandensein eines Objektes im Überwachungsraum sondern auch dessen Position zu ermitteln.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist jede der Schaltungen zur Fremdlichtunterdrückung eine mit dem je weiligen photoempfindlichen Element verbundene geregelte Energiequelle, insbesondere eine Stromquelle auf. Diese Ener giequelle liefert dabei den durch das photoempfindliche Ele ment fließenden Strom, welcher in den Pausen zwischen den Nutzlichtimpulsaussendungen dem vorhandenen Fremdlicht ent spricht. Der von der genannten Energiequelle gelieferte Strom wird dann erfindungsgemäß auch während der Nutzlichtsignal aussendung auf demjenigen Wert gehalten, der dem zuletzt er mittelten oder dem in den Zeitbereich einer Nutzlichtsignal aussendung extrapolierten Fremdlichtverlauf entspricht.

Der beim Empfang von Nutzlicht zusätzlich durch das photoemp findliche Element fließende Strom wird aus einer anderen Energiequelle, insbesondere einem Kondensator bezogen, wobei der meßbare Wert dieses zusätzlichen Stroms dann letztlich dem empfangenen Nutzlicht entspricht.

Um das genannte Prinzip der Nutzsignalermittlung zu realisie ren, kann die Regelung der Energiequelle in den Pausen zwi schen der Aussendung der Nutzlichtimpulse zuschaltbar und während der Aussendung der Nutzlichtimpulse abschaltbar sein.

Ebenso ist es jedoch auch möglich, die Regelung in Zeiten der Aussendung der Nutzlichtimpulse gegenüber der Regelung in den Pausen zwischen der Aussendung der Nutzlichtimpulse veränder bar auszuführen, wobei die Änderung des Regelverhaltens ins besondere durch Aktivierung und Deaktivierung zumindest eines Filters eines Regelkreises bewirkbar ist. Dabei kann in den Pausen zwischen der Aussendung der Nutzlichtimpulse ein Fil ter mit kürzerer Zeitkonstante aktivierbar sein als während der Aussendung der Nutzlichtimpulse.

Durch die letztgenannte Vorgehensweise kann während der Aussendung der Nutzlichtimpulse eine Extrapolation des von der Energiequelle gelieferten Stromes in Abhängigkeit von dessen Verlauf in den Pausen zwischen der Nutzlichtaussendung erreicht werden, so daß die Fremdlichtkompensation zusätzlich verbessert wird.

Jede der Schaltungen zur Fremdlichtunterdrückung kann mit ei nem Speicherelement zur Speicherung des vom photoempfindli chen Element empfangenen Nutzlichtanteils versehen werden, wobei das Speicherelement insbesondere als Kondensator ausge führt wird.

Während des Nutzlichtimpuls-Empfangs kann das Speicherelement über einen Schalter mit dem photoempfindlichen Element kop pelbar sein, so daß die Amplitude des empfangenen Nutzlichts in das Speicherelement übertragen wird.

Von Vorteil ist es, wenn alle Speicherelemente gleichzeitig mit den ihnen jeweils zugeordneten photoempfindlichen Elemen ten koppelbar sind, so daß auch schnelle Bewegungen von Ob jekten im Überwachungsbereich korrekt erfaßbar sind. Die ge nannte gleichzeitige Kopplung der Speicherelemente mit den photoempfindlichen Elementen ermöglicht somit korrekte und von Fremdlicht bereinigte Momentaufnahmen des Überwachungsbe reichs.

Um eine ständige Überwachung des Überwachungsbereichs zu er möglichen und in kurzen Zeitabständen aufeinanderfolgende Mo mentaufnahmen des Überwachungsbereichs verfügbar zu machen, kann das Speicherelement jeder der vorgesehenen Schaltungen zur Fremdlichtunterdrückung mit einer während der Pause zwi schen der Aussendung der Nutzlichtimpulse aktivierbaren Rück setzschaltung gekoppelt sein. So können alle vorhandenen Speicherelemente nach einer erfolgten Momentaufnahme und nachdem die gespeicherten Werte einer Auswerteschaltung zur Verfügung gestellt wurden, wieder auf einen neutralen Wert zurückgesetzt und somit für die Speicherung eines neuen Nutz lichtsignalwerts bereit gemacht werden.

Die vorgesehenen Speicherelemente können über einen insbeson dere adressierbaren Schalter mit einem oder mehreren Sample- und-Hold-Gliedern, einer Komparatorschaltung oder einem A/D-Wandler verbunden sein.

Bei Übertragung des in den Speicherelementen gespeicherten Werts in ein Sample-und-Hold-Glied wird auf vorteilhafte Wei se erreicht, daß die mit der Sensoranordnung ermittelten In formationen über den Überwachungsbereich zeitunkritisch aus gelesen und ausgewertet werden können. Insbesondere ist eine Weiterverarbeitung eines in einem Sample-und-Hold-Glied ge speicherten Wertes möglich, während in den Speicherelementen jeweils bereits wieder neue Werte gespeichert werden.

Bei Vorsehung von geeigneten Komparatorschaltungen oder einem A/D-Wandler, denen die Werte der Speicherelemente zugeführt werden, ist es möglich, auch eine Aussage über die Amplitude der in den Speicherelementen gespeicherten Werte und somit über Grauwerte eines Bildes zu treffen, das mit einer erfin dungsgemäßen Sensoranordnung beispielsweise mit einer Moment aufnahme der genannten Art erfaßt wurde. Die Auflösung der Grauwerte kann dabei an die jeweiligen Anforderungen angepaßt werden, beispielsweise ist es in bestimmten Fällen ohne wei teres möglich, die in den Speicherelementen gespeicherten, eine Vielzahl von verschiedenen Amplituden aufweisenden Werte im Rahmen einer Datenreduktion auf einige wenige, für den je weiligen Anwendungsfall prägnante Graustufen zu reduzieren.

Bei Einsatz einer Komparatorschaltung ist es von Vorteil, wenn diese einen verstellbaren Schwellwert aufweist, da auf diese Weise erreicht werden kann, daß der Schwellwert, wel cher letztlich dafür maßgeblich ist, ab welcher empfangenen Lichtmenge tatsächlich ein Lichtempfang signalisiert wird, an die jeweils gegebenen Verhältnisse angepaßt werden kann. Ins besondere ist es in diesem Fall möglich, im Rahmen eines vor der eigentlichen Messung stattfindenden Teachvorganges den Schwellwert des Komparators an die jeweils gegebenen Kon trastverhältnisse anzupassen. Durch die Vorsehung des ver stellbaren Schwellwerts und die Einschaltung eines Teachvor ganges kann auf vorteilhafte Weise der Einsatz eines A/D-Wandlers eingespart werden, was überdies zu einer maximalen Datenreduktion auf lediglich zwei Werte (Lichtempfang ja/Lichtempfang nein) führt.

Ein besonders wirtschaftlicher Einsatz einer erfindungsgemä ßen Sensoranordnung wird möglich, wenn alle photoempfindli chen Elemente der Lichtempfängereinheit auf einem einzigen Chip angeordnet werden. Ebenso können alle Schaltungen zur Fremdlichtunterdrückung ebenfalls auf dem genannten Chip an geordnet werden, so daß die gesamte erfindungsgemäße Sen soranordnung auf einen einzigen Chip integrierbar ist.

Die photoempfindlichen Elemente der Lichtempfängereinheit können äquidistant voneinander beabstandet oder direkt anein ander angrenzend angeordnet werden. Es können somit geometri sche Verhältnisse erreicht werden, die denen von CCD-Arrays entsprechen, wobei sowohl große als auch kleine Empfängergrö ßen, d. h. photoempfindliche Elemente mit großen und kleinen Empfangsflächen realisierbar sind. Insbesondere ist es mög lich, die photoempfindlichen Elemente so dicht beieinander anzuordnen, daß sich eine photoempfindliche Fläche mit nahezu 100% Füllgrad ergibt.

Die photoempfindlichen Flächen der vorgesehen Elemente können unterschiedliche geometrische Formen aufweisen, wobei die Form an die jeweils gegebenen Anforderungen anpaßbar ist.

Schließlich ist es auch möglich, den photoempfindlichen Ele menten jeweils Farbfilter, insbesondere in ihrer Durchlaßfre quenz verstellbare Farbfilter vorzuschalten. Auf diese Weise kann die erfindungsgemäße Sensoranordnung auch als mehrdimen sionales Farberkennungssystem genutzt werden.

Um eine zuverlässige Farberkennung zu ermöglichen, können beispielsweise immer drei aneinander angrenzende photoemp findliche Elemente mit unterschiedlichen Farbfiltern versehen werden, so daß immer jeweils eine Einheit von drei photoemp findlichen Elementen zur Erkennung eines Farbpixels geeignet ist.

Alternativ ist es auch möglich, allen photoempfindlichen Ele menten jeweils einen verstellbaren Farbfilter vorzuschalten, wo daß in kurz aufeinanderfolgenden Zeitabständen beispiels weise drei Momentaufnahmen des Überwachungsbereichs mit je weils unterschiedlich eingestellten Farbfiltern aufgenommen werden, wobei diese drei Momentaufnahmen dann zu einem Farb bild zusammensetzbar sind.

Die Erfindung umfaßt auch eine solche Ausführungsform, bei der die Lichtempfängereinheit lediglich ein photoempfindli ches Element umfaßt, dem eine Schaltung zur Fremdlichtunter drückung zugeordnet ist, die konkret entsprechend den vorste hend beschriebenen Merkmalen ausgebildet ist oder die der im Rahmen der nachfolgenden Figurenbeschreibung erläuterten Schaltung entspricht.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie len unter Bezugnahme auf die Figur beschrieben; dies zeigt:
ein Prinzipschaltbild einer Zelle einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung, von der in einer erfindungsgemäßen Sensoran ordnung zumindest zwei Stück enthalten sind.

Erfindungsgemäß können eine Vielzahl von in der Figur darge stellten Zellen in einer Zeile oder in einem Array angeordnet werden.

Die in der Figur dargestellte Zelle weist ein als Photodiode 1 ausgebildetes photoempfindliches Element auf, das einer seits mit dem Erdpotential und andererseits mit einer Strom quelle 2 verbunden ist.

Der der Photodiode 1 und der Stromquelle 2 gemeinsame Poten tialpunkt P ist mit dem Eingang eines Reglers 3 gekoppelt, dessen Ausgang über zwei parallel geschaltete, insbesondere jeweils als Tiefpaß ausgebildete Filter 4, 5 auf den Steuer eingang der Stromquelle 2 geschaltet ist, so daß der Regler 3 letztlich bewirkt, daß der Potentialpunkt P zwischen Strom quelle 2 und Photodiode 1 auf dem Potential V_ref gehalten wird, welches an den zweiten Eingang des Reglers 2 angelegt ist.

Das erste Filter 4 weist eine Zeitkonstante von 1kHz auf und ist direkt zwischen den Ausgang des Reglers 3 und den Regel eingang der Stromquelle 2 geschaltet. Das zweite Filter 5 weist eine Zeitkonstante von 50 kMz auf und ist ebenfalls zwi schen den Ausgang des Reglers 3 und den Regeleingang der Stromquelle 2 geschaltet, wobei allerdings zwischen dem Aus gang des Reglers 3 und dem Eingang des Filters 5 ein steuer barer Schalter 6 vorgesehen ist.

Das gemeinsame Potential P der Photodiode 1 und der Strom quelle 2 ist über einen ebenfalls steuerbaren Schalter 7 mit einem Pol eines Kondensators 8 verbunden, dessen anderer Pol auf dem Potential V_ref liegt.

Parallel zum Kondensator 8 ist ein steuerbarer Rücksetzschal ter 9 vorgesehen.

Der dem Kondensator 8 zugewandte Pol des Schalters 7 ist über einen weiteren Schalter 10 mit dem Eingang eines Verstärkers 11 gekoppelt, dessen Ausgang dem Eingang eines Sample- und Hold-Glieds 12 zugeführt ist.

Die Schalter 6 und 7 sind von einem gemeinsamen Steuereingang SE beaufschlagt, d. h., daß beide Schalter durch das Steuersi gnal SE gleichzeitig betätigbar sind, wobei der Schalter 7 immer dann geöffnet ist, wenn der Schalter 6 geschlossen ist und umgekehrt.

Mit dem Eingang des Verstärkers 11 sind mehrere Schalter 10, 10', etc. gekoppelt, von denen jeder jeweils einer in Fig. 1 dargestellten Zelle zugeordnet ist. Wenn somit die Schalter 10, 10', etc. sequentiell nacheinander betätigt werden, kön nen sequentiell nacheinander die in den Kondensatoren 8, 8', etc. gespeicherten Werte in dem dargestellten Sample-und- Hold-Glied 12 gespeichert werden.

Für die sequentiell nacheinander erfolgende Betätigung der Schalter 10, 10', etc. ist eine Adress- und Taktleitung Ad & Cl vorgesehen, über die jeweils einer der Schalter 10, 10', etc. adressier- und betätigbar ist.

Der Taktbestandteil des Signals Ad & Cl ist als Signal Cl an den Takteingang des Sample-und-Mold-Glieds 12 angelegt, um dieses entsprechend zu takten und für ein zeitrichtiges Ein lesen der in den Kondensatoren 8, 8', etc. gespeicherten Wer te zu sorgen.

Schließlich ist eine Rücksetzleitung R vorgesehen, mittels welcher zum einen der Schalter 9 betätig- bzw. schließbar und zum anderen das Sample-und-Hold-Glied 12 rücksetzbar ist.

Beim Betrieb der beschriebenen Schaltung befinden sich die Schalter 6, 7, 9, 10 und 10' während der Pausen zwischen der Aussendung der Nutzlichtimpulse in der dargestellten Stel lung.

Die Funktionsweise der vorstehend erläuterten Schaltung ist wie folgt:
In den Pausen zwischen der Aussendung der Nutzlichtimpulse ist der aus den Elementen 2-6 bestehende Regelkreis aktiv, wobei hier das Filter 5 mit der Zeitkonstante 50 kHz maßgeb lich ist. Dies bedeutet, daß der Regelkreis schnellen Ände rungen am Potentialpunkt P folgt, die über die Photodiode 1 durch Umgebungslicht verursacht werden. In den genannten Pau sen zwischen der Aussendung der Nutzlichtimpulse sorgt der erläuterte Regelkreis folglich mit einer Zeitkonstanten von 50kHz dafür, daß der Potentialpunkt P unabhängig von Amplitu de und Frequenz des Umgebungslichts auf dem Potential V_ref ge halten wird. Der Kondensator 8 wird bei den in der Zeichnung dargestellten Schalterstellungen auf das Potential V_ref aufge laden, d. h., im Kondensator 8 ist Ladung gespeichert.

Wenn ein Nutzsignalempfang stattfinden soll, beaufschlagt das Signal SE die beiden Schalter 6 und 7 derart, daß der Schal ter 6 geöffnet und der Schalter 7 geschlossen wird.

Durch das Öffnen des Schalters 6 wird das Filter 5 außer Kraft gesetzt, was bedeutet, daß lediglich noch das Filter 4 mit einer Zeitkonstanten von 1 kHz aktiv ist. Der beschriebene Regelkreis folgt somit nur noch langsamen Signaländerungen und bewirkt am Potentialpunkt P, daß die vor dem Öffnen des Schalters 6 aktive Regelung nur noch für Störsignale mit ent sprechend geringer Frequenz fortgesetzt wird.

In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann auch ohne Filter 4 gearbeitet werden, was bedeutet, daß die Regel funktion des beschriebenen Regelkreises während des Nutzsi gnalempfangs vollkommen aussetzt. In diesem Fall findet keine Extrapolation des Umgebungslichts in den Zeitbereich des Nutzsignalempfangs statt, und es wird lediglich derjenige Wert des Umgebungslichts kompensiert, welcher vor dem Nutz signalempfang aktuell war.

Das unmittelbar vor dem Nutzsignalempfang stattfindende Schließen des Schalters 7 bewirkt, daß derjenige, durch die Photodiode 1 fließende zusätzliche Strom, der durch das Nutz licht verursacht wird, aus dem Kondensator 8 bzw. aus der in diesem Kondensator 8 gespeicherten Ladung bezogen wird.

Während des Nutzsignalempfangs fließt somit durch die Photo diode 1 zum einen Strom, welcher von der Stromquelle 2 gelie fert wird, und zum anderen Strom, welcher vom Kondensator 8 geliefert wird. Dabei entspricht der von der Stromquelle 2 gelieferte Strom dem Umgebungslicht und der vom Kondensator 8 gelieferte Strom dem Nutzlicht.

Nach dem Nutzsignalempfang wird über das Signal SE der Schal ter 7 wieder geöffnet und der Schalter 6 geschlossen.

Durch das Öffnen des Schalters 7 wird sichergestellt, daß vom Kondensator 8 keine weitere Ladung abgezogen wird, so daß diejenige Ladung, die während des Nutzsignalempfangs vom Kon densator 8 abgezogen wurde, letztlich dem Nutzlichtanteil entspricht. Die Ladungsdifferenz des Kondensators 8 zwischen dem Zeitpunkt des Schließens des Schalters 7 und dem Zeit punkt des Öffnen des Schalters 7 ist somit ein Maß für das empfangene Nutzlicht.

Durch Adressierung und Beaufschlagung des Schalters 10 über das Signal Ad & Cl wird die genannte Ladungsdifferenz des Kondensators 8 über den Verstärker 11 dem Sample-und-Hold- Glied 12 zugeführt, wo eine Speicherung dieses Differenzsi gnals erfolgt. Der im Sample-und-Hold-Glied 12 gespeicherte Wert kann dann auf beliebige Weise weiterverarbeitet werden.

Nach Auslesen des gespeicherten Werts aus dem Sample-und- Hold-Glied 12 wird dieses mittels des Signals R zurückge setzt, wobei gleichzeitig ein Schließen des Schalters 9 er folgt, wodurch der Kondensator 8 wieder auf das Potential V_ref gebracht wird, so daß - nach anschließendem Öffnen des Schal ters 9 - der Kondensator 8 für einen neuerlichen Nutzsigna lempfang bereit ist. Das Rücksetzen des Sample-und-Hold- Glieds 12 und das Schließen des Schalters 9 kann alternativ auch zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfolgen.

Erfindungsgemäß kommen mehrere der in der Zeichnung darge stellten Zellen zum Einsatz, wobei es bevorzugt ist, wenn diese Zellen gleichzeitig mit dem Signal SE beaufschlagt wer den, so daß der Nutzlichtempfang in allen Zellen gleichzeitig stattfindet. Das Auslesen der in den jeweiligen Kondensatoren 8, 8' etc. gespeicherten Differenzladungen kann dann zeitlich nacheinander durch entsprechende Adressierung und Betätigung der Schalter 10, 10', etc. erfolgen.

Bezugszeichenliste

1

Photodiode

2

Stromquelle

3

Regler

4

Filter

5

Filter

6

Schalter

7

Schalter

8

Kondensator

9

Schalter

10

Schalter

10

' Schalter

11

Verstärker

12

Sample-und-Hold-Glied.

Claims

1. Opto-elektronische Sensoranordnung mit einem Lichtsender zur Aussendung von aufeinanderfolgenden Nutzlichtimpul sen in einen Überwachungsbereich und einer Lichtempfän gereinheit zum Empfang von von einem im Überwachungsbe reich befindlichen Objekt reflektierten Nutzlichtimpul sen, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtempfängereinheit zumindest zwei photoemp findliche Elemente 1 umfaßt, wobei jedem photoempfindli chen Element (1) jeweils eine Schaltung zur Fremdlicht- Unterdrückung zugeordnet ist.

2. Opto-elektronische Sensoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von photoempfindlichen Elementen (1) in einer Zeile oder einer Matrix angeordnet sind.

3. Opto-elektronische Sensoranordnung nach einem der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, jede der Schaltungen zur Fremdlichtunterdrückung eine mit dem jeweiligen photoempfindlichen Element (1) verbundene geregelte Energiequelle, insbesondere Stromquelle (2) aufweist.

4. Opto-elektronische Sensoranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung der Energiequelle (2) in den Pausen zwischen der Aussendung der Nutzlichtimpulse zuschaltbar und während der Aussendung der Nutzlichtimpulse ab schaltbar ist.

5. Opto-elektronische Sensoranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung in Zeiten der Aussendung der Nutzlicht impulse gegenüber der Regelung in den Pausen zwischen der Aussendung der Nutzlichtimpulse veränderbar ist.

6. Opto-elektronische Sensoranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung des Regelverhaltens durch Aktivierung und Deaktivierung zumindest eines Filters (5) eines Re gelkreises (2-6) bewirkbar ist.

7. Opto-elektronische Sensoranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in den Pausen zwischen der Aussendung der Nutzlicht impulse ein Filter (5) mit kürzerer Zeitkonstante und während der Aussendung der Nutzlichtimpulse eine Filter 4 mit längerer Zeitkonstante aktivierbar ist.

8. Opto-elektronische Sensoranordnung nach einem der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Schaltungen zur Fremdlichtunterdrückung ein Speicherelement (8) zur Speicherung des vom photoemp findlichen Element (1) empfangenen Nutzlichtanteils auf weist.

9. Opto-elektronische Sensoranordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Speicherelement als Kondensator (8) ausgebildet ist.

10. Opto-elektronische Sensoranordnung nach einem der An sprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Speicherelement (8) während des Nutzlichtimpuls empfangs über einen Schalter (7) mit dem photoempfindli chen Element (1) koppelbar ist.

11. Opto-elektronische Sensoranordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß alle Speicherelemente (8) gleichzeitig mit den ihnen jeweils zugeordneten photoempfindlichen Elementen (1) koppelbar sind.

12. Opto-elektronische Sensoranordnung nach einem der An sprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Speicherelement (8) mit einer während der Pausen zwischen der Aussendung der Nutzlichtimpulse aktivierba ren Rücksetzschaltung (9) gekoppelt ist.

13. Opto-elektronische Sensoranordnung nach einem der An sprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Speicherelement (8) über einen insbesondere adressierbaren Schalter (10, 10') mit einem Sample-und- Hold-Glied (12), einer Komparatorschaltung oder einem A/D-Wandler verbindbar ist.

14. Opto-elektronische Sensoranordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwert der Komparatorschaltung insbesondere im Rahmen eines Teach-Vorgangs verstellbar ist.

15. Opto-elektronische Sensoranordnung mit einem Lichtsender zur Aussendung von aufeinanderfolgenden Nutzlichtimpul sen in einen Überwachungsbereich und einer Lichtempfän gereinheit zum Empfang von von einem im Überwachungsbe reich befindlichen Objekt reflektierten Nutzlichtimpul sen, bei dem die Lichtempfängereinheit ein photoempfind liches Element 1 umfaßt, dem eine Schaltung zur Fremd lichtunterdrückung zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 10 und 12 bis 14 ausgebildet ist.

16. Opto-elektronische Sensoranordnung nach einem der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle photoempfindlichen Elemente (1) der Lichtemp fängereinheit auf einem einzigen Chip angeordnet sind.

17. Opto-elektronische Sensoranordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß alle Schaltungen zur Fremdlichtunterdrückung (2) bis (12) auf dem selben Chip angeordnet sind wie die ihnen zugeordneten photoempfindlichen Elemente (1).

18. Opto-elektronische Sensoranordnung nach einem der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die photoempfindlichen Elemente (1) der Lichtempfän gereinheit äquidistant voneinander beabstandet oder an einander angrenzend angeordnet sind.

19. Opto-elektronische Sensoranordnung nach einem der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß den photoempfindlichen Elementen (1) Farbfilter, insbesondere in ihrer Durchlaßfrequenz verstellbare Farbfilter vorgeschaltet sind.