DE3342721A1 - PHOTODETECTOR SYSTEM FOR DETECTING OR MEASURING THE POSITION OF ONE OR MULTIPLE LIGHT SOURCES - Google Patents

PHOTODETECTOR SYSTEM FOR DETECTING OR MEASURING THE POSITION OF ONE OR MULTIPLE LIGHT SOURCES

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DE3342721A1 DE19833342721 DE3342721A DE3342721A1 DE 3342721 A1 DE3342721 A1 DE 3342721A1 DE 19833342721 DE19833342721 DE 19833342721 DE 3342721 A DE3342721 A DE 3342721A DE 3342721 A1 DE3342721 A1 DE 3342721A1
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Abstract

The position of one or a plurality of light sources is determined by means of a photo-sensitive detection unit comprised of at least one detector body (1) having a plurality of insulated detector elements (for example 5) arranged on top of each other or next to each other and of which the detection surfaces are offset with respect to each other. The light coming from the light sources is reproduced on the detection surfaces by means of an optical reproduction unit comprised of elongated lens elements (2, 3, 4) belonging to the detector elements which are insulated and offset with respect to each other according to the relative shifting of the detection surfaces.

Description

Fotodetektor-System zum Feststellen bzw. MessenPhoto detector system for detection or measurement

der Position einer oder mehrerer Lichtquellen Die Erfindung bezieht sich auf ein Fotodetektor-System zum Feststellen bzw. Messen der Position einer oder mehrerer Lichtquellen mittels einer fotoempfindlichen Detektoranordnung, zu der das von der jeweiligen Lichtquelle abgegebene Licht durch eine optische Abbildungsanordnung hingeleitet wird.the position of one or more light sources The invention relates relies on a photodetector system to determine or measure the position of a or several light sources by means of a photosensitive detector arrangement the light emitted by the respective light source through an optical imaging arrangement is directed.

Ein System der vorstehend bezeichneten Art ist bereits bekannt (EP-Anmeldung 81106262.9). Dabei sind die fotoempfindliche Detektoranordnung und die optische Abbildungsanordnung bezüglich der gleichen Achse rotationssymmetrisch aufgebaut. Mit Hilfe dieses bekannten Systems ist es zwar möglich, die Anzeige der positionsempfindlichen Fotodetektoranordnung von der Oberflächengestalt des jeweils untersuchten Gegenstands, von der Größe des auf seine Oberfläche geworfenen Lichtflecks und von unterschiedlich starken Reflexionen oder Streuungen der Oberfläche des jeweils untersuchten Gegenstands weitgehend unabhängig zu machen. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß der Erfassungsbereich, d. h. der Bildwinkel der fotoempfindlichen Detektoranordnung einen zuweilen nicht ausreichenden Bereich einschließt.A system of the type described above is already known (EP application 81106262.9). The photosensitive detector arrangement and the optical Imaging arrangement constructed rotationally symmetrical with respect to the same axis. With the help of this known system it is possible to display the position-sensitive Photodetector arrangement of the surface shape of the object being examined, on the size of the spot of light thrown on its surface and different strong reflections or scattering of the surface of the object being examined to make largely independent. However, it has been found that the detection area d. H. the angle of view of the photosensitive detector arrangement is sometimes not includes sufficient area.

Man könnte nun ein System der vorstehend betrachteten bekannten Art in einer Mehrzahl vorsehen und nebeneinander anordnen, um den Erfassungsbereich, d.h.One could now use a system of the known type considered above provide in a plurality and to be arranged side by side in order to i.e.

den Bildwinkel auszuweiten. Dies ist im Prinzip auch möglich, zeigt jedoch den Nachteil, daß eine lineare Verfassung der Position einer oder mehrerer Lichtquellen praktisch nur längs der Achse möglich ist, längs der die betreffenden Systeme nebeneinander angeordnet sind.to widen the angle of view. This is also possible in principle, shows however, the disadvantage that a linear constitution of the position of one or more Light sources is practically only possible along the axis, along which the relevant Systems are arranged side by side.

Ändert sich indessen die Position der Lichtquelle oder der Lichtquellen auch in anderer Richtung, so wirken sich im Bereich zwischen einander benachbarten Systemen vorhandene kissenförmige Verzerrungen negativ auf die Auswertung der jeweils gewonnenen Signale aus.Meanwhile, the position of the light source or the light sources changes also in the other direction, so act in the area between adjacent ones Systems existing pincushion distortions negatively affect the evaluation of each obtained signals.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu zeigen, wie bei einem System der eingangs genannten Art unter Vermeidung der vorstehend aufgezeigten Nachteile ein erweiterter Erfassungsbereich für das Feststellen bzw. Messen der Position einer oder mehrerer Lichtquellen erzielt werden kann.The invention is accordingly based on the object of showing a way as in a system of the type mentioned above, avoiding the above the disadvantages shown, an extended detection area for the detection or Measuring the position of one or more light sources can be achieved.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe bei einem System der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch, daß die Detektoranordnung durch wenigstens einen Detektorkörper mit einer Mehrzahl von übereinander oder nebeneinander angeordneten einzelnen Detektorelementen gebildet ist, die mit ihren Detektorflächen relativ zueinander versetzt sind, und daß die optische Abbildungsanordnung durch den einzelnen Detektorelementen zugehörige langgestreckte Linsenelemente gebildet ist, die der relativen Versetzung der Detektorflächen entsprechend zueinander versetzt angeordnet sind.The object indicated above is achieved in a system of initially mentioned type according to the invention in that the detector arrangement by at least one detector body with a plurality of one above the other or next to one another arranged individual detector elements is formed with their detector surfaces are offset relative to one another, and that the optical imaging arrangement through Elongated lens elements associated with the individual detector elements are formed which is offset from one another in accordance with the relative displacement of the detector surfaces are arranged.

Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, daß auf relativ einfache Weise die Position einer oder mehrerer Lichtquellen festgestellt bzw. gemessen werden kann, deren Position sich in in einen relativ weiten Erfassungsbereich ändern kann, holme daß bei der betreffenden Feststellung bzw. Messung Problerne der oben aufgezeigten Art auftreten. Dies bedeutet, daß in vorteilhafter Weise zwischen den einzelnen Detektorelementen keine undefinierten Bereiche vorhanden sind, so daß sich die jeweils zu erfassende Lichtquelle praktisch in beliebiger Richtung in bezug auf die Detektorkörper ändern kann und dennoch in ihrer jeweiligen Position klar erfaßbar ist.The invention has the advantage that on relatively simple Way, the position of one or more light sources can be determined or measured can whose position is in a relative wide detection area can change, holme that problem learning in the determination or measurement in question of the kind shown above. This means that in an advantageous manner between there are no undefined areas for the individual detector elements, see above that the light source to be detected is practically in any direction with respect to the detector body can change and yet in their respective position is clearly detectable.

Von Vorteil ist ferner, daß gemäß der Erfindung mit geringeren Abmessungen des Meßraumes als bisher ausgekommen wird und daß der Abstand zwischen der jeweiligen Lichtquelle und den Detektorelementen kleiner sein kann, als dies bisher möglich war. Dies bringt eine bessere Auflösung und Genauigkeit in der Auswertung der Meßsignale mit sich.It is also advantageous that according to the invention with smaller dimensions of the measuring space is managed as before and that the distance between the respective Light source and the detector elements can be smaller than previously possible was. This brings a better resolution and accuracy in the evaluation of the measurement signals with himself.

Vorzugsweise sind die Detektorelemente mit ihren Detektorflächen auf einer gemeinsamen Linie liegend übereinander oder nebeneinander angeordnet. Dies bringt den Vorteil eines relativ einfachen konstruktiven Aufbaus mit sich.The detector elements are preferably on with their detector surfaces in a common line lying one above the other or next to one another. this has the advantage of a relatively simple structural design.

Zweckmäßigerweise sind Jedoch zumindest zwei Detektorelemente in einer Ebene mit ihren Detektorflächen zueinander versetzt vorgesehen, und in wenigstens einer der betreffenden Ebene unmittelbar benachbarten Ebene ist wenigstens ein Detektorelement vorgesehen, dessen Detektorfläche bezogen auf die Detektorflächen der in der erstgenannten Ebene vorhandenen Detektorelemente versetzt ist. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß der Jeweilige Detektorkörper einen relativ weiten Erfassungsbereich hat.However, at least two detector elements are expediently in one Plane provided with their detector surfaces offset from one another, and in at least a plane immediately adjacent to the plane in question is at least one detector element provided, the detector area of which is based on the detector areas in the first-mentioned Level existing detector elements is offset. This has the advantage of that the respective detector body has a relatively wide detection range.

Vorzugsweise sind die zwei unmittelbar benachbarten ebenen zugehörigen Linsenelemente mit ihren Linsenflächen in einer Uberlappungsbeziehung zueinander angeordnet. Dies bringt den Vorteil mit sich, daß ein relativ weiter Erfassungsbereich eines Detektorkörpers mit relativ einfach aufgebauten Linsenelementen erreicht wird.Preferably the two are immediately adjacent levels associated lens elements with their lens surfaces in an overlapping relationship arranged to each other. This has the advantage that a relatively further Detection range of a detector body with lens elements of relatively simple design is achieved.

Von Vorteil ist es ferner, wenn mehrere Detektorkörper vorgesehen und mit ihren Längsachsen jeweils in einer von zwei zueinander senkrechten Ebenen angeordnet sind. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise eine räumliche Bestimmung der Position einer oder mehrerer Lichtquellen vorzunehmen.It is also advantageous if several detector bodies are provided and with their longitudinal axes in one of two mutually perpendicular planes are arranged. This advantageously enables spatial determination the position of one or more light sources.

Um die vorstehend erwähnte Positionsbestimmung mit einfachen Schaltungsmitteln vornehmen zu können, sind die Detektorelemente der Detektorkörper mit ihren Signalausgängen vorzugsweise an einer Rechenschaltung angeschlossentdie einen Mikroprozessor enthalten kann.To the above-mentioned position determination with simple circuit means to be able to make, are the detector elements of the detector body with their signal outputs preferably connected to a computing circuit which contains a microprocessor can.

Es ist aber auch möglich, mehrere Detektorkörper vorzusehen und mit ihren Längsachsen nebeneinander liegend anzuordnen. Dies bringt den Vorteil mit sich, daß auf relativ einfache Weise Bewegungsabläufe in einer vorgegebenen Richtung ohne weiteres erkannt und damit ausgewertet werden können.But it is also possible to provide several detector bodies and with to arrange their longitudinal axes lying next to each other. This has the advantage that in a relatively simple way motion sequences in a given direction can easily be recognized and thus evaluated.

Die Lichtquellen, deren Licht festzustellen bzw. zu messen ist, gelangen vorzugsweise im Zeitmultiplexbetrieb zum Aufleuchten. Dies ermöglicht in besonders einfacher Weise die einzelnen Lichtquellen voneinander unterscheiden zu können.The light sources whose light is to be determined or measured arrive preferably in time division mode to light up. This enables in particular easy way to distinguish the individual light sources from each other.

Es ist aber auch ohne weiteres möglich, als Lichtquellen, deren Licht festzustellen bzw. zu messen ist, modulierte Lichtquellen zu verwenden. Auch diese Maßnahme ermöglicht in vorteilhafter Weise, die einzelnen Lichtquellen einfach voneinander unterscheiden zu können. Die Modulation der betreffenden Lichtquellen kann die Frequenz des jeweils abgegebenen Lichts betreffen.But it is also easily possible as light sources, their light to determine or measure is to use modulated light sources. These too measure advantageously allows the individual light sources to be easily separated from one another to be able to distinguish. The modulation of the light sources in question can be the frequency of the light emitted in each case.

Um die einzelnen Lichtquellen auf besonders einfache Weise betreiben zu können, ohne lästige Kabelverbindungen in Kauf nehmen zumUssen, sind vorzugsweise die einzelnen Lichtquellen mit jeweils eigener Stromversorgung versehen.To operate the individual light sources in a particularly simple way being able to do without annoying cable connections are preferred provide the individual light sources with their own power supply.

Vorzugsweise ist eine den Lichtquellen zugehörige Steuereinrichtung vorgesehen, welche die Intensität des von den Lichtquellen abgegebenen Lichtes auf einem vorgegebenen Wert hält. Von dieser Maßnahme wird in vorteilhafter Weise dann Gebrauch gemacht, wenn der Abstand zwischen den Lichtquellen und den Detektorelementen unterschiedlich ist bzw. variiert.A control device associated with the light sources is preferred provided which the intensity of the light emitted by the light sources holds a predetermined value. From this measure is then in an advantageous manner Made use of when the distance between the light sources and the detector elements is different or varies.

Als Lichtquellen und als Detektorelemente dienen vorzugsweise Halbleiterelemente. So werden als Lichtquellen insbesondere Leuchtdioden.(LED) verwendet, und als Detektorelemente werden übliche Detektorelemente verwendet, wie sie im Zusammenhang mit dem oben betrachteten bekannten System bereits beschrieben sind. Es sei hier angemerkt, daß als Detektorelemente aber auch ladungsgekoppelte Einrichtungen (CCD) verwendet werden können.Semiconductor elements are preferably used as light sources and as detector elements. In particular, light-emitting diodes (LED) are used as light sources, and as detector elements conventional detector elements are used, as described in connection with the above considered known system are already described. It should be noted here that charge coupled devices (CCD) can also be used as detector elements can.

Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend beispielsweise näher erläutert.The invention is exemplified below with reference to drawings explained in more detail.

Fig. 1 zeigt in einer Perspektivansicht einen Detektorkörper, wie er bei dem Fo+adetektor-System gemäß der Erfindung verwendet wird.Fig. 1 shows in a perspective view a detector body such as it is used in the Fo + adetektor system according to the invention.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf den in Fig. 1 dargestellten Detektorkörper.FIG. 2 shows a plan view of the detector body shown in FIG. 1.

Fig. 3 zeigt in einer Perspektivansicht die Verwendung von drei Detektorkörpern gemäß der Erfindung zur räumlichen Feststellung bzw. Messung der Position wenigstens einer Lichtquelle.3 shows the use of three detector bodies in a perspective view according to the invention for spatial determination or measurement of the position at least a light source.

Fig. 4 zeigt in einer Ebene nebeneinanderliegend angeordnete Detektorkörper.4 shows detector bodies arranged next to one another in one plane.

Fig. 5 zeigt in einer schematischen Darstellung Verhältnisse, die sich aus der Verwendung von zwei Detektorkörpern der in Fig. 3 dargestellten drei Detektorkörper ergeben.Fig. 5 shows in a schematic representation relationships that results from the use of two detector bodies of the three shown in FIG Detector body result.

Fig. 6 zeigt in einem Blockschaltbild eine Rechenschaltung, die in Verbindung mit der Vorrichtung gemäß Fig. 3 verwendbar ist.Fig. 6 shows a block diagram of a computing circuit which is shown in Connection with the device according to FIG. 3 can be used.

Fig. 7 zeigt in einem Zeitdiagramm Impulse, mit deren Hilfe Lichtquellen zur Abgabe von Licht angesteuert werden können.7 shows, in a time diagram, pulses with the aid of which light sources can be controlled to emit light.

Fig. 8 zeigt in einem Blockschaltbild eine Steuereinrichtung, mit deren Hilfe die Intensität des von Lichtquellen abgegebenen Lichtes auf einem vorgegebenen Wert gehalten werden kann.Fig. 8 shows in a block diagram a control device with whose help the intensity of the light emitted by light sources on a given Value can be kept.

Fig. 9 zeigt eine MeBanordnung zum dreidiitensionalen Feststellen bzw. Messen der Position einer oder mehrerer Lichtquellen Fig. 10 zeigt ein bekanntes einachsiges Fotodetektor-System Figur 10 zeigt ein bekanntes einachsiges Detektor-System.9 shows a measuring arrangement for three-dimensional determination or measuring the position of one or more light sources. FIG. 10 shows a known one uniaxial photodetector system Figure 10 shows a known uniaxial Detector system.

Das von einer Lichtquelle 71 ausgehende Licht wird durch eine Linse 72 zu einem Lichtpunkt gebündelt, der auf die Oberfläche eines positionsempfindlichen Fotodetektorelementes fällt. Das positionsempfindliche Fotodetektorelement besteht aus einem halbleitenden Substrat 73, an dessen beiden Enden Elektroden 74 und 75 aufgebracht sind. Ferner ist in der Mitte an der Unterseite eine Elektrode 76 angebracht. Mit der Elektrode 76 ist ein Pol einer Spannungsquelle 77 verbunden. Der andere Pol der Spannungsquelle führt zum Plus-Eingang je eines Operationsverstärkers 78, 79. Der Minus-Eingang der beiden Operationsverstärker 78, 79 ist mit der entsprechenden Elektrode 74, 75 verbunden. Ferner ist der Minus-Eingang jedes Operationsverstärkers 78, 79 mit dem entsprechenden Ausgang durch einen entsprechenden Gegenkopplungswiderstand verbunden. Die Spannungen u1 und u2 an den Ausgängen der Operationsverstärker 78, 79 hängen davon ab, wo der Lichtfleck auf dem Substrat 73 auftrifft. Wenn der Lichtfleck genau in der Mitte auftrifft, sind beide Spannungen gleich. Wenn der Lichtfleck beispielsweise bei Veränderung der Lichtquelle 71 zu 71' näher an der Elektrode 74 auftrifft als an der Elektrode 75, so ist die Spannung u1 größer als die Spannung u2. Jede Winkelveränderung der Lichtquelle 71 führt dementsprechend zu einer Änderung der Spannungen an den Ausgängen der Operationsverstärker'78, 79. Das in Figur 10 gezeigte Fotodetektor-System entspricht dem Fotodetektor-System in Figur 4 der europäischen Patentanmeldung 81106262.9 des Anmelders. Ein solches Fotodetektor-System wird als "einachsig" bezeichnet. Dies deshalb, weil mit einem solchen System nur Ortsveränderungen festgestellt werden können, die in Verbindungsrichtung zwischen den beiden Elektroden 74, 75 erfolgen.The light emanating from a light source 71 is passed through a lens 72 bundled to form a point of light that hits the surface of a position-sensitive Photodetector element falls. The position sensitive photodetector element is made from a semiconducting substrate 73, at both ends of which electrodes 74 and 75 are upset. Furthermore, an electrode 76 is attached in the middle on the underside. One pole of a voltage source 77 is connected to the electrode 76. The other Pole of the voltage source leads to the plus input of each operational amplifier 78, 79. The minus input of the two operational amplifiers 78, 79 is connected to the corresponding one Electrode 74, 75 connected. Furthermore, the minus input of every operational amplifier is 78, 79 with the corresponding output through a corresponding negative feedback resistor tied together. The voltages u1 and u2 at the outputs of the operational amplifiers 78, 79 depend on where the light spot strikes the substrate 73. When the light spot hits exactly in the middle, both voltages are equal. When the light spot for example, when the light source 71 is changed to 71 'closer to the electrode 74 occurs than at the electrode 75, the voltage u1 is greater than the voltage u2. Any change in the angle of the light source 71 accordingly leads to a change of the voltages at the outputs of the operational amplifiers 78, 79 The photodetector system shown corresponds to the photodetector system in Figure 4 of the European Applicant's patent application 81106262.9. Such a photodetector system is called "uniaxial" referred to. This is because with such a system only changes of location can be determined in the direction of connection between the two electrodes 74, 75 take place.

Wenn man rechtwinklig zu den streifenförmigen Elektroden 74, 75 an den beiden Seiten des Substrates 73 weitere Elektroden anbringt und deren Ausgangssignale in der gleichen Weise auswertet, wie es in Figur 10 gezeigt ist, so erhält man ein '2zweiachsiges"Fotodetektor-System.If you look at right angles to the strip-shaped electrodes 74, 75 the two sides of the substrate 73 applies further electrodes and their output signals evaluates in the same way as shown in Figure 10, one obtains a '2-axis' photodetector system.

Ein solches ist beispielsweise im IEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS, VOL. SC-13, NO. 3, June 19-78 beschrieben.Such is, for example, in the IEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS, VOL. SC-13, NO. 3, June 19-78.

Im vorliegenden Fall interessieren nur "einachsige" Lichtdetektor-Systeme.In the present case, only "uniaxial" light detector systems are of interest.

Figur 1 zeigt einen generell mit 1 bezeichneten Detektorkörper, der bei dem Fotodetektor-System gemäß der Erfindung zum Feststellen bzw. Messen der Position einer oder mehrerer Lichtquellen verwendbar ist. Der Detektorkörper 1 weist einen kreisförmigen Zylinder auf, auf dessen Außenseite drei langgestreckte Linsenelemente 2, 3 und 4 vorgesehen sind. Diese Linsenelemente sind zylinderförmige Linsenelemente, die im vorliegenden Fall in zwei verschiedenen Ebenen liegen. In der einen Ebene befindet sich das Linsenelement 2, und in der anderen Ebene befinden sich die Linsenelemente 3 und 4. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, sind die Linsenelemente 3 und 4 so angeordnet, daß sie mit ihren Linsenflächen in einer Überlappungsbeziehung zu der Linsenfläche des Linsenelementes 2 liegen, welches in der anderen Ebene liegt.Figure 1 shows a generally designated 1 detector body, the in the photodetector system according to the invention for detecting or measuring the Position of one or more light sources can be used. The detector body 1 has a circular cylinder on the outside of which three elongated lens elements 2, 3 and 4 are provided. These lens elements are cylindrical lens elements, which in the present case lie on two different levels. On one level is the lens element 2, and in the other plane are the lens elements 3 and 4. As can be seen from Fig. 1, the lens elements 3 and 4 are arranged so that their lens surfaces are in an overlapping relationship with the lens surface of the lens element 2, which lies in the other plane.

Den Linsenelementen 2, 3, 4 sind einzelne flache Detektorelemente zugehörig, von denen in Fig. 1 lediglich das dem Linsenelement 2 zugehörige Detektorelement 5 gezeigt ist, und die nur in Linsenkrümmungsrichtung der Linsenelementepositionsempfindlich sind und in Achsenrichtung der Linsenselemente einen exakt linearen Empfindlichkeitsverlauf zeigen. In Fig.- 2 ist ge- zeigt, daß den Linsenelementen 3 und 4 die Detektorelemente 6 bzw. 7 zugehörig sind. Aus Fig. 1 und 2 geht dabei hervor, daß die Detektorelemente 5, 6 und 7 mit ihren Detektorflächen relativ zueinander versetzt sind und daß die den einzelnen Detektorelementen 5, 6 und 7 zugehörigen langgestreckten Linsenelemente 2, 3 bzw. 4 entsprechend der relativen Versetzung der'Detektorflächen der Detektorelemente 5, 6 und 7 zueinander versetzt angeordnet sind.The lens elements 2, 3, 4 are individual flat detector elements associated, of which in FIG. 1 only the detector element associated with the lens element 2 5 and which are position-sensitive only in the direction of the lens curvature of the lens elements are and an exactly linear sensitivity curve in the axial direction of the lens elements demonstrate. In Fig. 2 it is shows that the lens elements 3 and 4 the detector elements 6 and 7 are associated. From Fig. 1 and 2 it can be seen that that the detector elements 5, 6 and 7 with their detector surfaces relative to one another are offset and that the individual detector elements 5, 6 and 7 associated elongated lens elements 2, 3 and 4 corresponding to the relative offset der'Detektorflächen the detector elements 5, 6 and 7 arranged offset to one another are.

An dieser Stelle sei noch angemerkt, daß in Abweichung von den in Fig. 1 und 2 dargestellten Verhältnissen jeder Detektorkörper grundsätzlich mehr Detektorelemente und Linsenelemente aufweisen kann, als zuvor angegeben. Im übrigen sei hier noch angemerkt, daß im Zusammenhang mit Fig. 1 und 2 zwar gezeigt ist, daß die Detektorelemente und diesen zugehörige Linsenelemente übereinander angeordnet sind, daß aber durch entsprechende Drehung die betreffenden Elemente dann nebeneinander angeordnet sind. Überdies sei noch angemerkt, daß die Detektorelemente in Abweichung von den zuvor betrachteten Verhältnissen mit ihren Detektorflächen auf einer gemeinsamen Linie liegend übereinander oder nebeneinander angeordnet sein können. In diesem Fall wäre die betreffende Linie die Mittellinie des kreisförmigen Zylinderkörpers bzw.At this point it should be noted that in deviation from the in Fig. 1 and 2 shown relationships of each detector body basically more Detector elements and lens elements may have, as previously indicated. Furthermore it should be noted here that it is shown in connection with FIGS. 1 and 2, that the detector elements and these associated lens elements are arranged one above the other are, but that by appropriate rotation, the relevant elements then next to each other are arranged. It should also be noted that the detector elements differ of the conditions previously considered with their detector surfaces on a common Line can be arranged lying one above the other or side by side. In this In this case, the line in question would be the center line of the circular cylinder body respectively.

Detektorkörpers 1.Detector body 1.

Fig. 3 zeigt die Anwendung dreier Detektorkörper der in Fig. 1 und 2 gezeigten Art. Gemäß Fig. 3 sind die betreffenden Detektorkörper mit 11, 12 und 13 bezeichnet. Die Detektorkörper 11 und 12 sind mit ihren Längsachsen in vertikaler Richtung ausgerichtet, und der Detektorkörper 13 ist mit seiner Längsachse in horizontaler Richtung angeordnet.Fig. 3 shows the application of three detector bodies in Figs. 1 and 2 type shown. According to Fig. 3 are the relevant detector body labeled 11, 12 and 13. The detector bodies 11 and 12 are with their longitudinal axes aligned in the vertical direction, and the detector body 13 is with its longitudinal axis arranged in the horizontal direction.

Mit Hilfe der beiden Detektorkörper 11 und 12 wird der in Fig. 3 angedeutete Raum in einer Ebene bezüglich der Position wenigstens einer (nicht dargestellten) Lichtquelle überwacht bzw. erfaßt. Die Verwendung von zwei Detektorkörpern 11 und 12 bringt dabei eineAusweitung des Erfassungsbereiches gegenüber der Verwendung nur eines Detektorkörpers mit sich. Mit Hilfe des Detektorkörpers 13 wird der erwähnte Raum in der vertikalen Richtung überwacht.With the aid of the two detector bodies 11 and 12, the one indicated in FIG. 3 is indicated Space in a plane with respect to the position of at least one (not shown) Light source monitored or detected. The use of two detector bodies 11 and 12 brings an expansion of the detection area compared to the use only one detector body with it. With the help of the detector body 13, the mentioned Monitored space in the vertical direction.

Die Detektorelemente der einzelnen Detektorkörper 11, 12 und 13 sind mit ihren Signalausgängen an einer gemeinsamen Rechenschaltung 14 angeschlossen, von der an Ausgängen X, Y und * für die einzelnen räumlichen Koordinaten einer Lichtquelle, die sich in dem in Fig. 3 angedeuteten Raum befindet, kennzeichnende Positionssignale abgegeben werden können. Hierauf wird im Zusammenhang mit Fig. 5 und 6 noch eingegangen werden.The detector elements of the individual detector bodies 11, 12 and 13 are connected with their signal outputs to a common computing circuit 14, of the one at outputs X, Y and * for the individual spatial coordinates of a light source, which is located in the space indicated in FIG. 3, characterizing position signals can be submitted. This will be discussed in connection with FIGS. 5 and 6 will.

Fig. 4 zeigt in Abweichung von den in Fig. 3 gezeigten Verhältnissen einen Fall, gemäß dem mehrere Detektorkörper,die mit 16, 17, 18 und 19 bezeichnet sind, vorgesehen und mit ihren Längsachsen nebeneinander liegend angeordnet sind. Durch eine solche Anordnung der Detektorkörper 16 bis 19 wird ein relativ weiter Erfassungsbereich für Lichtquellen erzielt, deren Position zu bestimmen bzw. zu messen ist. Derartige Lichtquellen können beispielsweise von Sportlern getragen werden, um deren Bewegungen feststellen und auswerten zu können.FIG. 4 shows a deviation from the relationships shown in FIG a case according to which a plurality of detector bodies, denoted by 16, 17, 18 and 19 are provided and are arranged lying next to one another with their longitudinal axes. By such an arrangement the detector body 16 to 19 becomes a relatively wide detection range achieved for light sources to determine their position or is to be measured. Such light sources can be worn by athletes, for example in order to be able to determine and evaluate their movements.

Bezüglich der in Fig. 4 gezeigten Verhältnisse sei noch angemerkt, daß in den schraffierten Bereichen 20 eine Doppelauswertung der von jeweils einer Lichtquelle abgegebenen Lichtstrahlen erfolgt. In diesen Fällen kann jedoch eine entsprechende Korrektur der Ausgangssignale der betroffenen Detektorkörper 16 bis 19 erfolgen.With regard to the relationships shown in Fig. 4, it should be noted that that in the hatched areas 20 a double evaluation of each one Light source emitted light rays takes place. In these cases, however, a Corresponding correction of the output signals of the affected detector body 16 to 19 take place.

Fig. 5 veranschaulicht mathematische Beziehungen, die zwischen den in Fig. 3 dargestellten Detektorkörpern 11 und 12 vorhanden sind. Gemäß Fig. 5 sind die beiden Detektorkörper 11 und 12 in ein Koordinatenfeld mit einer x-Achse und mit einer y-Achse gelegt. Eine Lichtquelle ist mit Py bezeichnet, um anzudeuten, daß deren x- und y-Kooridnatenwerte zu bestimmen sind.Fig. 5 illustrates mathematical relationships that exist between the Detector bodies 11 and 12 shown in Fig. 3 are present. According to Fig. 5 are the two detector bodies 11 and 12 in a coordinate field with an x-axis and placed with a y-axis. A light source is labeled Py to indicate that their x and y coordinate values are to be determined.

Eine von dem Detektorkörper 11 zu dem Punkt Px,y verlaufende Gerade bildet mit der y-Achse einen Winkel « Eine zwischen dem Detektorkörper 12 und dem Punkt Px, y verlaufende Gerade bildet mit der y-Achse einen Winkel ß . Der Abstand zwischen den beiden Detektorkörpern 11 und 12 beträgt 2d. Mit Rücksicht auf diese Werte ergeben sich folgende Beziehungen: 2d = y (tan+ tan) , (1) woraus für y die Beziehung folgt 2d y = tan+ + tanj3 ) (2) und der Wert x ergibt sich zu x = -d + ytan c& (3) Für Gie Bestimmung der vorstehend angegebenen Koordinatenwerte y und x sind lediglich die Großen tan und tan ß erforderlich. Diese Größen sind jedoch den Ausgangssignalen proportional, welche die Detektorkörper 11 und 12 bzw. deren Detektorelemente liefern.A straight line running from the detector body 11 to the point Px, y forms an angle one with the y-axis between the detector body 12 and the Point Px, y running straight line forms an angle β with the y-axis. The distance between the two detector bodies 11 and 12 is 2d. With this in mind Values result in the following relationships: 2d = y (tan + tan), (1) from which for y the Relationship follows 2d y = tan + + tanj3) (2) and the value x results in x = -d + ytan c & (3) For Gie determination of the coordinate values given above y and x, only the large tan and tan ß are required. These sizes are but proportional to the output signals which the detector bodies 11 and 12 or their detector elements deliver.

Mit anderen Worten ausgedrückt heißt dies, daß die Ausgangssignale der Detektorelemente der Detektorkörper 11 und 12 nach Multiplikation mit bestimmten vorgegebenen Proportionalitatskonstanten für die Größen tana und tan/3 verwendet werden können.In other words, this means that the output signals of the detector elements of the detector body 11 and 12 after multiplication by certain given proportionality constants for the quantities tana and tan / 3 are used can be.

Fig. 6 zeigt in einem Blockschaltbild eine Rechenschaltung, welche die zuvor erwähnten Größen tan und tan ß für die Durchführung von Rechenvorgängen ausnutzt. Gemäß Fig. 6 wird einem Eingangsanschluß 21 die Größe tan d zugeführt, und einem Eingangsanschluß 22 wird die Größe tan ß zugeführt. An dieser Stelle sei angemerkt, daß tatsächlich die betreffenden Größen tan d und tan angebende Binärzahlen bzw.Fig. 6 shows a block diagram of a computing circuit which the aforementioned quantities tan and tan ß for performing calculations exploits. According to FIG. 6, the quantity tan d is fed to an input terminal 21, and an input terminal 22, the variable tan ß is supplied. At this point be noted that actually the relevant quantities tan d and tan indicating binary numbers respectively.

Binärwörter zugeführt werden. An den beiden Eingängen 21 und 22 ist eine erste Rechenschaltung 23 mit ihren Eingängen angeschlossen. Diese Rechenschaltung 23 gibt an einen Ausgangsanschluß 25 ein Ausgangssignal ab, welches der obigen Gleichung (2) genügt. Dies bedeutet, daß am Ausgangsanschluß 25 ein Ausgangs signal auftritt, welches den y-Koordinatenwert einer gerade erfaßten Lichtquelle betrifft.Binary words are fed. At the two inputs 21 and 22 is a first computing circuit 23 connected to its inputs. This computing circuit 23 outputs to an output terminal 25 an output signal which is represented by the above equation (2) is sufficient. This means that an output signal occurs at the output terminal 25, which relates to the y-coordinate value of a light source that has just been detected.

Am Ausgang der Rechenschaltung 23 und am Eingangsanschluß 21 ist eine weitere Rechenschaltung 24 angeschlossen, welche an einem Ausgangsanschluß 26 ein Ausgangssignal entsprechend der obigen Beziehung (3) abgibt. Dies bedeutet, daß am Ausgangsanschluß 26 ein für den x-Koordinatenwert einer gerade erfaßten Lichtquelle kennzeichnendes Ausgangssignal zur Verfügung steht.At the output of the computing circuit 23 and at the input terminal 21 is a further computing circuit 24 connected, which at an output terminal 26 a Output signal according to the above relation (3) emits. This means that at the output terminal 26 a for the x-coordinate value of a light source just detected characterizing output signal is available.

Ergänzend zu den vorstehenden Ausführungen sei noch angemerkt, daß eine den in Fig. 6 angedeuteten Rechenschaltungen entsprechende Rechenschaltung vorgesehen sein kann, um bezüglich des Detektorkörpers 13 gemäß Fig. 3 eine Positionsbestimmung für eine Lichtquelle in einer weiteren Koordinatenachse z vorzunehmen. Der betreffende Koordinatenwert z genügt dabei der Beziehung z = ytanf) (4) wobei t der Winkel bedeutet, den eine Gerade zwischen dem Detektorkörper 13 gemäß Fig. 3 und einer Lichtquelle in bezug auf eine Bezugsebene (das ist die x-y-Ebene) einschließt.In addition to the above, it should be noted that a computing circuit corresponding to the computing circuits indicated in FIG. 6 can be provided in order to determine the position of the detector body 13 according to FIG for a light source in a further coordinate axis z. The one in question Coordinate value z satisfies the relationship z = ytanf) (4) where t means the angle, a straight line between the detector body 13 according to FIG. 3 and a light source with respect to a reference plane (that is, the x-y plane).

Um die Position der einzelnen Lichtquellen mit Hilfe der zuvor beschriebenen Detektorkörper ermitteln zu können und zugleich eine Unterscheidung zwischen den verschiedenen Lichtquellen treffen zu können, ist vorgesehen, die betreffenden Lichtquellen entweder im Zeitmultiplexbetrieb nacheinander zum Aufleuchten zu.bringen bzw. gelangen zu lassen, oder aber die einzelnen Lichtquellen in der Frequenz zu modulieren, so daß sie verschiedenfarbenes Licht ausstrahlen. Es ist aber auch möglich, beide Maßnahmen in Verbindung miteinander anzuwenden.To find the position of each light source using the previously described Detector body to be able to determine and at the same time a distinction between the To be able to meet different light sources, provision is made for the relevant light sources either to light up or get there one after the other in time division multiplex mode to let, or to modulate the frequency of the individual light sources, like this that they emit different colored light. But it is also possible to take both measures to be used in conjunction with each other.

Fig. 7 zeigt in einem Zeitdiagramm verschiedene Impulse, die für den Zeitmultiplexbetrieb einer Vielzahl von Lichtquellen verwendet werden können. Mit 30 sind in Fig. 7 Triggerimpulse bezeichnet, die dazu aüsgenutzt werden können, auf die Zuführung eines weiteren Impulses 31, 32 bzw. 3n hin Licht abzugeben, und zwar für die Dauer des betreffenden Impulses 31, 32 bzw. 3n.Fig. 7 shows in a timing diagram different pulses for the Time division multiplexing a variety of light sources can be used. With 30 trigger pulses are designated in Fig. 7, which can be used to to emit light upon the supply of a further pulse 31, 32 or 3n, and although for the duration of the relevant pulse 31, 32 or 3n.

Wie auf der Zeitachse in Fig. 7 aufgetragen, wiederholen sich die betreffenden Vorgänge in einem festgelegten Zyklus. Dabei können die einzelnen Licht- quellen vorzugsweise mit eigener Stromversorgung, d.h.As plotted on the time axis in FIG. 7, the repeats relevant processes in a specified cycle. The individual light sources preferably with its own power supply, i.e.

mit eigener Batterie versehen sein.be provided with its own battery.

Der vorstehend erwähnte Zeitmultiplexbetrieb der.The aforementioned time division multiplexing of the.

einzelnen Lichtquellen kann in Abweichung von den im Zusammenhang mit Fig. 7 speziell erläuterten Verhältnissen auch so erfolgen, daß die einzelnen Lichtquellen gesonderte Zeitgeber enthalten, welche beispielsweise in der aus Fig.7 ersichtlichen gestaffelten Weise zur Wirkung gelangen. Dazu kann der Jeweilige Zeitgeber beispielsweise von einem der Trigger.individual light sources may differ from those related with Fig. 7 specially explained conditions also take place so that the individual Light sources contain separate timers, which, for example, in the from Fig.7 come into effect in an apparent staggered manner. The relevant timer can do this for example from one of the triggers.

impulse 30 gemäß Fig. 7 angesteuert werden.pulses 30 according to FIG. 7 are controlled.

Fig. 8 zeigt in einem Blockschaltbild eine Schaltungsanordnung, mit deren Hilfe das Nutz-Rausch-Signalverhältnis bei der Auswertung der die Position von Lichtquellen angebenden Signale relativ hoch gehalten werden kann. Die betreffende Schaltungsanordnung weist zwei Eingangsanschlüsse 40 und 42- auf, denen Signale zugeführt werden, die für unterschiedliche Koordinatenwerte einer Lichtquelle in ein und derselben Koordinatenrichtung, z.B. in der x-Koordina tenri chtung, kennzeichnend sind. Am Eingangsanschluß 40 ist ein Verstärker 41 mit einstellbarem Verstärkungsfaktor angeschlossen. Ausgangsseitig ist der Verstärker 41 -am Eingang + eines Differenzverstärkers 44 und am Eingang + eines Summ&erers 47 angeschlossen. Der Differenzverstärker 44 ist mit seinem Eingang - zusammen mit einem weiteren Eingang + des Summierers 47 am Ausgang eines Verstärkers 43 ahgeschlossen, dessen Verstärkungsfaktor einstellbar ist und der eingangsseitig an dem Eingangsanschluß 42 angeschlossen ist.Fig. 8 shows in a block diagram a circuit arrangement with whose help the useful-noise-signal ratio in the evaluation of the position signals indicating light sources can be kept relatively high. The person in question Circuit arrangement has two input connections 40 and 42- to which signals are supplied, which for different coordinate values of a light source in one and the same coordinate direction, e.g. in the x-coordinate direction are. At the input connection 40 there is an amplifier 41 with an adjustable gain factor connected. On the output side, the amplifier 41 is at the input + of a differential amplifier 44 and connected to the + input of a buzzer 47. The differential amplifier 44 is with its input - together with another input + of the adder 47 connected to the output of an amplifier 43, the gain factor of which is adjustable and which is connected on the input side to the input connection 42.

Am Ausgang des Differenzverstärkers 44 ist eine Detektorschaltung 45 angeschlossen, die an einem Ausgangsanschluß 46 einen x-Wert abgibt.At the output of the differential amplifier 44 is a detector circuit 45 connected to a Output terminal 46 has an x value gives away.

Am Ausgang des Summierers 47 ist eine Detektorschaltung 48 angeschlossen, die an einem Ausgangsanschluß 49 ein Steuersignal abgibt, welches für die Intensität bzw. Stärke des jeweiligen Signals kennzeichnend ist.A detector circuit 48 is connected to the output of the summer 47, which emits a control signal at an output terminal 49, which for the intensity or strength of the respective signal is characteristic.

Dieses Signal wird ferner über einen Analog-Digital-Wandler (-ADC) 50 zur Ansteuerung eines Speichers 51 ausgenutzt, in welchem das jeweils letzte Abfrageergebnis, d.h. das jeweils zuvor ermittelte Intensitätssignal abgespeichert ist. Dieses Signal wird mit dem nunmehr von dem Analog-Digital-Wandler 50 abgegebenen Signal in einer Logikschaltung 52 verglichen, um ein Einstellsignal zur Einstellung der Verstärkungsfaktoren der Verstärker 41 und 43 zu gewinnen. Durch diese Maßnahme wird ein Intensitätsabfall bzw. ein übermäßiger Intensitätsanstieg der Eingangssignale ausgeglichen. Durch Ausnutzen der an den Ausgangsanschlüssen 46 und 49 auftretenden Signale kann somit die Intensität des von den Lichtquellen abgegebenen Lichtes auf einem vorgegebenen Wert gehalten werden.This signal is also transmitted via an analog-to-digital converter (-ADC) 50 used to control a memory 51, in which the last Query result, i.e. the previously determined intensity signal is saved is. This signal is now emitted by the analog-to-digital converter 50 along with the Signal in a logic circuit 52 compared to a setting signal for setting of the gain factors of the amplifiers 41 and 43. By this measure there is a decrease in intensity or an excessive increase in the intensity of the input signals balanced. By taking advantage of those occurring at output ports 46 and 49 Signals can thus indicate the intensity of the light emitted by the light sources be held at a predetermined value.

Vorstehend ist ein System zum Feststellen bzw. Messen der Position einer oder mehrerer Lichtquellen mittels einer fotoempfindlichen Detektoranordnung erläutert worden. Mit Hilfe derartiger Lichtquellen, die insbesondere durch Halbleiterelemente, wie Leuchtdioden (LED) gebildet sein können, ist es möglich, Bewegungsabläufe zu erfassen, wie beispielsweise von Sportlern oder von Parkinson-Kranken. Es ist aber auch ohne weiteres möglich, die Erfindung zur Erfassung von beliebigen Bewegungsabläufen, beispielsweise auch in industriellen Bereichen, anzuwenden. Als Detektorelemente können dabei u.a. auch CCD-Detektoren verwendet werden. Ganz allgemein können die verwendeten Detektorelemente irgendwie geformte Oberflächen, also z. B. auch gekrümmte Oberflächen aufweisen.The above is a system for determining or measuring the position one or more light sources by means of a photosensitive detector arrangement has been explained. With the help of such light sources, in particular by semiconductor elements, as light-emitting diodes (LED) can be formed, it is possible to add motion sequences record, for example by athletes or people with Parkinson's disease. But it is also easily possible, the invention for the detection of any movement sequences, for example also in industrial areas. As detector elements CCD detectors can also be used. In general, they can used detector elements somehow shaped surfaces, so z. B. also curved Have surfaces.

In Fig. 9 ist eine Meßanordnung zum dreidimensionalen Feststellen bwz. Messen der Position einer oder mehrerer Lichtquellen gezeigt. Dieses System kann beispielsweise für bio-mechanische Messungen, in der Sportmedizin und zur Überprüfung von Bewegungsabläufen beim Sporttraining verwendet werden. Ferner kann diese Meßanordnung für Messungen bei Autozusammenstößen od. dgl.In Fig. 9 is a measuring arrangement for three-dimensional detection bwz. Measuring the position of one or more light sources shown. This system can be used, for example, for bio-mechanical measurements, in sports medicine and for checking be used by motion sequences in sports training. Furthermore, this measuring arrangement for measurements in car collisions or the like.

verwendet werden.be used.

Die in Fig. 9 gezeigte Meßanordnung besteht aus einem rohrförmigen vertikalen Träger 60, an dem mit etwa gleichem Abstand zueinander drei einachsige Fotodetektor-Systeme 61, 62, 63 vorgesehen sind. Der Winkelbereich des obersten Detektorsystems 61 ist durch eine Gerade 64 und durch eine Schräge 65 begrenzt. Der Winkelbereich des untersten Detektor-Systems ist durch eine Gerade 67 und eine Schräge 66 begrenzt. Die beiden Winkelbereiche der beiden Fotodetektor-Systme 61, 63 gehen in einem bestimmten Abstand von dem Träger 60 ineinander über.The measuring arrangement shown in Fig. 9 consists of a tubular vertical support 60, on which three uniaxial at approximately the same distance from each other Photodetector systems 61, 62, 63 are provided. The angular range of the top one Detector system 61 is delimited by a straight line 64 and an incline 65. The angular range of the lowermost detector system is represented by a straight line 67 and a Slope 66 limited. The two angular ranges of the two photodetector systems 61, 63 merge into one another at a certain distance from the carrier 60.

Der Winkelbereich des mittleren Fotodetektor-Systems 62 ist durch die gestrichelte Linie 68, 69 angedeutet.The angular range of the central photodetector system 62 is through the dashed line 68, 69 indicated.

Dieser Winkelbereich erstreckt sich senkrecht zu den Winkelbereichen der äußeren Fotodetektor-Systeme 61, 63. Der Winkelbereich des mittleren Fotodetektor-Systems 62 ist allerdings nicht auf die durch die Linien 68, 69 begrenzte Ebene beschränkt, sondern er hat auch in vertikaler Richtung einen hier nicht dargestellten öffnungswinkel. Das mittlere Fotodetektor-System 62 registriert jedoch nur Veränderungen von Lichtquellen, die senkrecht zur Zeichnungsebene erfolgen. Demgegenüber registrieren die beiden äußeren Fotodetektor-Systeme 61, 63 Anderungen von Lichtquellen, die zwischen Decke und Boden des Meßraumes erfolgen.This angular range extends perpendicular to the angular ranges of the outer photodetector systems 61, 63. The angular range of the middle photodetector system However, 62 is not limited to the level delimited by lines 68, 69, rather, it also has an opening angle (not shown here) in the vertical direction. However, the middle photodetector system 62 only registers changes in light sources, which are perpendicular to the plane of the drawing. In contrast, the two register external photodetector systems 61, 63 changes of light sources between ceiling and the floor of the measuring room.

In dem Meßraum in Figur 9 trägt eine Versuchsperson 70 eine Lichtquelle 71, beispielsweise in Form einer Leuchtdiode. Mit den drei Fotodetektor-Systemen 61, 62, 63 können drei Winkelkoordinaten festgestellt werden, die mittels eines Rechners in kartesische Raumkoordinaten umgerechnet werden können.In the measuring room in FIG. 9, a test person 70 carries a light source 71, for example in the form of a light emitting diode. With the three photodetector systems 61, 62, 63 three angular coordinates can be determined, which by means of a Computer can be converted into Cartesian space coordinates.

Es ist auch möglich, daß die Versuchsperson 70 mehrere Lichtquellen 71 trägt. Diese können dann beispielsweise unterschiedlich moduliert sein, wodurch eine Trennung der jeder Lichtquelle zugeordneten Reaktionssignale an den Fotodetektorsystemen 61, 62, 63 möglich ist.It is also possible for the test subject 70 to have several light sources 71 carries. These can then be modulated differently, for example, whereby a separation of the response signals associated with each light source at the photodetector systems 61, 62, 63 is possible.

Eine solche Verwendung mehrerer Lichtquellen und eine entsprechende Trennung der Signale ist beispielsweise in der DE-OS 23 39 390 beschrieben.Such a use of multiple light sources and a corresponding one Separation of the signals is described in DE-OS 23 39 390, for example.

Die drei Fotodetektor-Systeme 61, 62, 63 können vom Schmalwinkeltyp gemäß Figur 10 sein oder vom Weitwinkeltyp gemäß den Figuren 1 und 2.The three photodetector systems 61, 62, 63 can be of the narrow angle type 10 or of the wide-angle type according to FIGS. 1 and 2.

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Claims (18)

PATENTANSPRUCHE 9 Fotodetektor-System zum Feststellen bzw. Messen der Position einer oder mehrerer Lichtquellen mittels einer fotoempfindlichen Detektoranordnung, zu der das von der jeweiligen Lichtquelle abgegebene Licht durch eine optische Abbildungsanordnung hingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoranordnung durch wenigstens einen Detektorkörper (1) mit einer Mehrzahl von übereinander oder nebeneinander angeordneten einzelnen Detektorelementen (5,6,7) gebildet ist, die mit ihren Detektorflächen relativ zueinander versetzt sind, und daß'die optische Abbildungsanordnung durch den einzelnen Detektorelementen (5, 6, 7) zugehörige langgestreckte Linsenelemehte (2, 3, 4) gebildet ist, die der relativen Versetzung der Detektorflächen entsprechend zueinander versetzt angeordnet sind. PATENT CLAIMS 9 Photo detector system for detecting or measuring the position of one or more light sources by means of a photosensitive detector arrangement, to which the light emitted by the respective light source through an optical imaging arrangement is guided, characterized in that the detector arrangement by at least a detector body (1) with a plurality of one above the other or next to one another arranged individual detector elements (5,6,7) is formed with their detector surfaces are offset relative to one another, and that'die optical imaging arrangement through elongated lens elements associated with the individual detector elements (5, 6, 7) (2, 3, 4) is formed, which corresponds to the relative displacement of the detector surfaces are arranged offset to one another. 2. Fotodetektor-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektorelemente (5, 6, 7) mit ihren Detektorflächen auf einer gemeinsamen Linie liegend übereinander oder nebeneinander angeordnet sind.2. photodetector system according to claim 1, characterized in that the detector elements (5, 6, 7) with their Detector surfaces on one common line are arranged lying one above the other or side by side. 3. Fotodetektor-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei Detektorelemente (6, 7) in einer Ebene mit ihren Detektorflächen zueinander versetzt vorgesehen sind und daß in. wenigstens einer der betreffenden Ebene unmittelbar benachbarten Ebene wenigstens ein Detektorelement (5) vorgesehen ist, dessen Detektorfläche bezogen auf die Detektorfläche der in der erstgenannten.3. photodetector system according to claim 1, characterized in that at least two detector elements (6, 7) in one plane with their detector surfaces are provided offset from one another and that in. At least one of the relevant At least one detector element (5) is provided on the plane immediately adjacent to the plane is, whose detector area is based on the detector area in the first-mentioned. Ebene vorhandenen Detektorelemente (6, 7)versetzt ist.Level existing detector elements (6, 7) is offset. 4. Fotodetektor-System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei unmittelbar benachbarten Ebenen zugehörigen Linsenelemente (2, 3, 4) mit ihren Linsenflächen in einer Überlappungsbeziehung zueinander angeordnet sind.4. photodetector system according to claim 3, characterized in that the lens elements (2, 3, 4) associated with two immediately adjacent planes their lens surfaces are arranged in an overlapping relationship with one another. 5. Fotodetektor-System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Detektorkörper (11, 12, 13) vorgesehen und ihren Längsachsen jeweils in einer von zwei zueinander senkrechten Ebenen angeordnet sind.5. photodetector system according to one of claims 1 to 4, characterized in that that several detector bodies (11, 12, 13) are provided and their longitudinal axes respectively are arranged in one of two mutually perpendicular planes. 6. Fotodetektor-System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dieDetektorelemente der Detektorkörper (11, 12, 13) mit ihren Signalausgängen an einer Rechenschaltung (14) angeschlossen sind.6. photodetector system according to claim 5, characterized in that the detector elements of the detector body (11, 12, 13) with their signal outputs a computing circuit (14) are connected. 7. Fotodetektor-System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Detektorkörper (16, 17, 13, 19) vorgesehen und mit ihren Längsachsen nebeneinander liegend angeordnet sind.7. photodetector system according to one of claims 1 to 4, characterized in that that several detector bodies (16, 17, 13, 19) are provided and with their longitudinal axes are arranged side by side. 8. Fotodetektor-System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektorelemente (5, 6, 7) flach ausgebildet sind.8. photodetector system according to one of claims 1 to 7, through this characterized in that the detector elements (5, 6, 7) are flat. 9. Fotodetektor-System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektorelemente (5, 6, 7) gekrümmt ausgebildet sind.9. photodetector system according to one of claims 1 to 7, characterized in that that the detector elements (5, 6, 7) are curved. 10. Fotodetektor-System nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquellen, deren Licht festzustellen bzw. zu messen ist, im Zeitmultiplexbetrieb zum Aufleuchten gelangen.10. Photodetector system according to one of claims 1 to 9, characterized characterized in that the light sources whose light is to be determined or measured, come on in time division multiplex mode. 11. Fotodetektor-System nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquellen, deren Licht festzustellen bzw. zu messen ist, modulierte Lichtquellen sind.11. Photodetector system according to one of claims 1 to 10, characterized characterized in that the light sources whose light is to be determined or measured, are modulated light sources. 12. Fotodetektor-System nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Lichtquellen mit jeweils einer Stromversorgung versehen sind.12. Photodetector system according to one of claims 1 to 11, characterized characterized in that the individual light sources each have a power supply are provided. 13. Fotodetektor-System nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß den Lichtquellen eine Steuereinrichtung (Fig. 8) zugehörig ist, welche die Intensität des von den Lichtquellen abgegebenen Lichtes auf einem vorgegebenen Wert hält.13. Photodetector system according to one of claims 1 to 12, characterized characterized in that a control device (Fig. 8) is associated with the light sources, which the intensity of the light emitted by the light sources on a given Value holds. 14. Fotodetektor-System nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtquellen und Detektorelemente Halbleiterelemente dienen.14. Photodetector system according to one of claims 1 to 13, characterized characterized in that semiconductor elements serve as light sources and detector elements. 15. Anordnung zum Feststellen-bzw. Messen der Position einer oder mehrerer Lichtquellen unter Verwendung eines einachsigen in einem Winkelbereich wirksamen Fotodetektor-Systems, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung von den drei Raumkoordinaten der Lichtquelle(n) (71) entsprechenden Signalen zwei weitere einachsige Fotodetektor-Systeme verwendet sind, von denen jedes in einem Winkelbereich wirksam ist, und daß mindestens zwei der drei Fotodetektor-Systeme (61, 62, 63) so gegeneinander versetzt sind, daß sich ihre Winkelbereiche kreuzen.15. Arrangement for determining or. Measure the position of an or multiple light sources using a uniaxial in an angular range effective photodetector system, in particular according to one of claims 1 to 4, characterized in that to determine the three spatial coordinates of the light source (s) (71) two further uniaxial photodetector systems are used each of which is effective in a range of angles, and that at least two of the three photodetector systems (61, 62, 63) are offset from one another so that cross their angular ranges. 16. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Fotodetektor-Systeme (61, 62, 63) auf einer Geraden angeordnet sind.16. The arrangement according to claim 15, characterized in that the three Photodetector systems (61, 62, 63) are arranged on a straight line. 17. Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelbereiche der beiden äußeren Fotodetektor-Systeme (61, 63) parallel zueinander verlaufen, und daß der Winkelbereich des mittleren Fotodetektor-Systems (62) senkrecht zu den Winkelbereichen der beiden äußeren Fotodetektor-Systeme (61, 63) verläuft.17. The arrangement according to claim 16, characterized in that the angular ranges the two outer photodetector systems (61, 63) run parallel to one another, and that the angular range of the central photodetector system (62) is perpendicular to the Angular ranges of the two outer photodetector systems (61, 63) runs. 18. Anordnung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Fotodetektor-Systeme (61, 62, 63) an einem Träger (60) so angeordnet sind, daß die Gerade vertikal verläuft, daß die Winkelbereiche der beiden äußeren Fotodetektor-Systeme (61, 63) jeweils durch eine Horizontale (64, 67) und eine Schräge (65, 66) begrenzt sind, derart, daß die beiden Winkelbereiche in einer bestimmten Entfernung vom Träger (60) ineinander übergehen.18. Arrangement according to claim 16 or 17, characterized in that the three photodetector systems (61, 62, 63) are arranged on a carrier (60) in such a way that that the straight line runs vertically, that the angular ranges of the two outer photodetector systems (61, 63) each bounded by a horizontal line (64, 67) and an incline (65, 66) are such that the two angular ranges are at a certain distance from the carrier (60) merge into one another.
DE19833342721 1983-03-23 1983-11-25 PHOTODETECTOR SYSTEM FOR DETECTING OR MEASURING THE POSITION OF ONE OR MULTIPLE LIGHT SOURCES Withdrawn DE3342721A1 (en)

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