DE3633182C2

DE3633182C2 - Optical sensor arrangement

Info

Publication number: DE3633182C2
Application number: DE3633182A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl Phys Mader; Peter Dipl Phys Kleinschmidt
Original assignee: Heimann Optoelectronics GmbH
Current assignee: HEIMANN OPTOELECTRONICS GMBH, 6200 WIESBADEN, DE
Priority date: 1986-09-30
Filing date: 1986-09-30
Publication date: 1997-09-11
Anticipated expiration: 2006-10-01
Also published as: DE3633182A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine optische Sensoran ordnung mit einer Sensorzeile aus amorphem oder polykri stallinem photoelektrischen Material mit einer Anzahl von Sensorelementen sowie einer Ausleseschaltung, die den von den Sensorelementen erzeugten Photostrom verarbeitet. Sol che Anordnungen sind z. B. aus DE 29 15 859 A1 oder DE 31 12 865 A1 bekannt.The present invention relates to an optical sensor order with a sensor line made of amorphous or polycri stallinem photoelectric material with a number of Sensor elements and a read-out circuit, which the of processed the photocurrent generated by the sensor elements. Sol che arrangements are e.g. B. from DE 29 15 859 A1 or DE 31 12 865 A1 known.

Bei dem Auslesen von optischen Abtastzeilen mit amorphen Halbleitersensoren besteht bei hoher Dynamik folgendes Störproblem: Kleine Signale, die z. B. um den Faktor 1000 kleiner sind als das Maximum der zu verarbeitenden Signale, gehen in Schalt- und Störsignalen unter.When reading optical scanning lines with amorphous With high dynamics, semiconductor sensors consist of the following Interference problem: Small signals that z. B. by a factor of 1000 are smaller than the maximum of the signals to be processed, are lost in switching and interference signals.

Bei bisher vorgeschlagenen Sensoranordnungen der eingangs genannten Art wird eine Erniedrigung des Störpegels durch geschickte Leitungsführung, Vorverstärkung mit hohen Pegeln und niedrigen Ausgangswiderständen sowie durch Störausta stung erreicht. Dies bedeutet eine u. U. zeit- und kosten aufwendige Entwicklungs- und/oder Layout-Arbeit und bringt verschiedene Einschränkungen schaltungstechnischer Art und die Anwendbarkeit betreffend mit sich.In the case of sensor arrangements proposed at the outset mentioned type is a reduction in the interference level skillful routing, preamplification with high levels and low output resistances as well as interference reached. This means a u. U. time and cost elaborate development and / or layout work and brings various restrictions of the circuitry type and the applicability regarding with itself.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sensoranordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die die erläuterten Nachteile der bekannten Anordnungen dieser Art durch einfache Maßnahmen beseitigt. The present invention has for its object a To create sensor arrangement of the type mentioned, the the explained disadvantages of the known arrangements of this Art eliminated by simple measures.

Die Aufgabe wird durch eine Sensoranordnung gemäß dem ein zigen Patentanspruch gelöst.The task is performed by a sensor arrangement according to the solved claim.

In DE 37 06 252 A1 ist eine optische Sensoranordnung mit einer Anzahl von Sensorelementen und einer Ausleseschaltung beschrieben, die den von den Sensorelementen erzeugten Pho tostrom in ein elektrisches Signal umwandelt, das dem Log arithmus der pro Zeiteinheit einfallenden Lichtmenge pro portional ist. Dieses Dokument gilt als Stand der Technik gemäß § 3, Abs. 2 PatG. Sensorelemente und Ausleseschaltung der in dieser Druckschrift beschriebenen Sensoranordnung sind auf demselben Halbleitersubstrat angeordnet, über des sen Kristallstruktur keine Angaben gemacht werden.DE 37 06 252 A1 includes an optical sensor arrangement a number of sensor elements and a readout circuit described that the Pho generated by the sensor elements converts tostrom into an electrical signal that the log arithm of the amount of light incident per unit of time per is portional. This document is considered to be state of the art according to § 3, paragraph 2 PatG. Sensor elements and readout circuit the sensor arrangement described in this document are arranged on the same semiconductor substrate over which No details can be given to the crystal structure.

Die vorliegende Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß schwache Signale bereits vor der störungserzeugenden Abta stung der Einzelelemente der Sensorzeile durch logarithmische Signalkompression auf Pegel in der Größenordnung der maximalen Signale angehoben werden sollten, damit Störsi gnale in ihrem Pegel gegenüber Nutzsignalen vernachlässig bar sind.The present invention is based on the knowledge that weak signals even before the interference-generating scan Individual elements of the sensor line by logarithmic Signal compression at levels on the order of maximum signals should be raised so that Störsi gnale negligible in their level compared to useful signals are cash.

Im folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Figuren, die bevorzugte Ausführungsbeispiele für die Erfindung be treffen, im einzelnen beschrieben.In the following, the invention is illustrated by means of several figures, the preferred embodiments of the invention be meet, described in detail.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels für die Erfindung mit einer ein der einfallenden Lichtmenge proportionales Signal 1 ausgebenden Sensorzeile mit einer Anzahl von Sensorelementen und diesen zugeordneten ver stärkenden Anordnungen V, an deren Ausgängen je weils ein auf Erdpotential bezogenes, störungs überdeckendes elektrisches Signal 2 auftritt, wo bei die verstärkende Einrichtung V als integrier ter Bestandteil der Sensorzeile ausgebildet ist. Fig. 1 shows a schematic representation of a first embodiment for the invention with a one of the incident light proportional signal 1 output sensor line with a number of sensor elements and associated ver amplifying arrangements V, at the outputs of which each have a ground-related, interference-covering electrical Signal 2 occurs where the amplifying device V is formed as an integral part of the sensor line.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels für die Erfindung mit der ein der einfallenden Lichtmenge proportionales Signal 1 ausgebenden Sensorzeile und einer als Differentialverstärker ausgeführten verstärkenden Einrichtung V, an deren Ausgang ein auf Erdpoten tial bezogenes, störungsüberdeckendes elektri sches Signal 2 auftritt, wobei die verstärkende Einrichtung V als integrierter Bestandteil der Sensorzeile ausgebildet ist. Fig. 2 shows a schematic representation of a second embodiment of the invention with the one of the incident light quantity proportional signal 1 outputting sensor line and a differential amplifier designed amplifying device V, at the output of a potential-related to earth potential, interference-covering electrical signal 2 occurs, wherein the amplifying device V is designed as an integrated component of the sensor line.

Bei der erfindungsgemäßen Sensoranordnung mit einer Sensor zeile aus amorphem oder polykristallinem photoelektrischen Material mit einer Anzahl von Sensorelementen S wird in je dem der Sensorelemente S ein Signal 1, das der auf das Sen sorelement S pro Zeiteinheit auftreffenden Lichtmenge pro portional ist, in ein weiteres Signal 2 umgewandelt, das dem Logarithmus der pro Zeit auftreffenden Lichtmenge pro portional ist.In the sensor arrangement according to the invention with a sensor line made of amorphous or polycrystalline photoelectric material with a number of sensor elements S, a signal 1 is in each of the sensor elements S, which is proportional to the amount of light impinging on the sensor element S per unit of time in a further signal 2 converted, which is proportional to the logarithm of the amount of light incident per time.

Das der pro Zeiteinheit auftreffenden Lichtmenge proportio nale Signal 1 ist der Photostrom des photoelektrischen Ma terials. Dieser Photostrom, verstärkt oder unverstärkt, er zeugt das logarithmische Spannungssignal 2 an dem pn-Über gang einer aus einem einkristallinen Halbleitermaterial hergestellten Schaltungsanordnung.The signal 1 that is proportional to the amount of light per unit time is the photocurrent of the photoelectric material. This photocurrent, amplified or unamplified, generates the logarithmic voltage signal 2 at the pn junction of a circuit arrangement made from a single-crystal semiconductor material.

Claims

Optical sensor arrangement with

- A sensor line made of amorphous or polycrystalline photoelectric material, which comprises a number of Sensorele elements, wherein a Pho tostrom is generated in each of the sensor elements, which is proportional to the amount of light striking the sensor element per unit of time, and
- A readout circuit with a pn junction made of a single-crystalline semiconductor material, which amplifies or converts the photocurrent into an electrical signal, which is proportional to the logarithm of the amount of light falling per unit of time.