[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

DE102010011025B3 - sensor arrangement - Google Patents

sensor arrangement Download PDF

Info

Publication number
DE102010011025B3
DE102010011025B3 DE201010011025 DE102010011025A DE102010011025B3 DE 102010011025 B3 DE102010011025 B3 DE 102010011025B3 DE 201010011025 DE201010011025 DE 201010011025 DE 102010011025 A DE102010011025 A DE 102010011025A DE 102010011025 B3 DE102010011025 B3 DE 102010011025B3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
receiver
organic photodetectors
light beam
organic
distance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE201010011025
Other languages
German (de)
Inventor
Oliver Dr. 91074 Hayden
Frank 91052 Lahner
Sandro Francesco 91058 Tedde
Peter Dr. 69469 Thamm
Jürgen Dr. 90587 Zettner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE201010011025 priority Critical patent/DE102010011025B3/en
Priority to PCT/EP2011/052165 priority patent/WO2011110405A2/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102010011025B3 publication Critical patent/DE102010011025B3/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V8/00Prospecting or detecting by optical means
    • G01V8/10Detecting, e.g. by using light barriers
    • G01V8/20Detecting, e.g. by using light barriers using multiple transmitters or receivers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung mit einem Sender zum aussenden eines Lichtstrahls und einem Empfänger bspw. zur Realisierung einer Lichtschanke oder eines Näherungssensors. Der Empfänger weist zumindest zwei sensitive Bereiche auf, die als organische Photodioden ausgebildet sind und mit denen der Lichtstrahl detektierbar ist. In x-Richtung gesehen sind die Bereiche in einem bestimmten Abstand dx voneinander angeordnet. Die sensitiven Bereiche weisen darüber hinaus in x-Richtung jeweils eine bestimmte Ausdehnung auf. Der Strahlfleck, den der Lichtstrahl am Ort der Oberfläche des Empfängers bildet, hat einen Durchmesser d. Dieser Durchmesser d, der Abstand dx sowie die Ausdehnungen der sensitiven Bereiche sind so aufeinander abgestimmt, dass zum Einen der Durchmesser d kleiner ist als die Ausdehnungen und zum Anderen der Durchmesser d größer ist als der erste Abstand dx. Mit dieser Sensoranordnung ist es mit einfachen Mitteln möglich, eine Bewegung in x-Richtung zu detektieren. Aufgrund der Verwendung von organischen Photodioden weist der Empfänger eine sehr geringe Bauteiltiefe auf.The invention relates to a sensor arrangement with a transmitter for emitting a light beam and a receiver, for example for realizing a light barrier or a proximity sensor. The receiver has at least two sensitive areas that are designed as organic photodiodes and with which the light beam can be detected. Viewed in the x direction, the areas are arranged at a certain distance dx from one another. The sensitive areas also each have a certain extent in the x direction. The beam spot which the light beam forms at the location of the surface of the receiver has a diameter d. This diameter d, the distance dx and the dimensions of the sensitive areas are matched to one another in such a way that, on the one hand, the diameter d is smaller than the dimensions and, on the other hand, the diameter d is greater than the first distance dx. With this sensor arrangement, it is possible with simple means to detect a movement in the x direction. Due to the use of organic photodiodes, the receiver has a very small component depth.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung mit einem Sender und einem Empfänger bspw. zur Realisierung einer Lichtschanke oder eines Näherungssensors.The invention relates to a sensor arrangement with a transmitter and a receiver, for example, for the realization of a light beam or a proximity sensor.

Lichtschranken und Näherungssensoren (im Folgenden unter dem Begriff Lichtschranken zusammengefasst) werden bspw. in der Sicherheits- und/oder Automatisierungstechnik eingesetzt. Eine Lichtschranke ist ein elektro-optisches System mit einem Sender und einem Empfänger, wobei der Sender ein Signal aussendet, das vom Empfänger registriert wird.Photocells and proximity sensors (hereinafter referred to as "light barriers") are used, for example, in safety and / or automation technology. A light barrier is an electro-optical system with a transmitter and a receiver, the transmitter emitting a signal registered by the receiver.

Unter dem Oberbegriff ”Lichtschranke” können Einweg-Lichtschranken, Reflexions-Lichtschranken und Reflexions-Lichttaster verstanden werden: Bei der Einweg-Lichtschranke tritt ein Alarmzustand o. ä. ein, wenn das Lichtsignal unterbrochen wird und der Empfänger kein Signal mehr empfängt. Ähnlich ist es bei der Reflexions-Lichtschranke, bei der das vom Sender ausgesendete Signal über einen Reflektor zum Empfänger umgelenkt wird. Auch hier tritt der Alarmzustand ein, wenn das Lichtsignal unterbrochen wird. Reflexions-Lichttaster arbeiten nach dem Prinzip, dass das vom Sender ausgesendete Signal von einem zu detektierenden Reflexionsobjekt reflektiert und so schließlich vom Empfänger registriert wird. Hier wird der Alarmzustand also ausgelöst, wenn der Empfänger ein Signal empfängt, und nicht, wenn das Signal unterbrochen wird.The general term "light barrier" can be understood to mean through-beam sensors, retro-reflective sensors and reflection light sensors: The one-way photocell enters into an alarm condition or the like if the light signal is interrupted and the receiver no longer receives a signal. The same applies to the retro-reflective sensor, in which the signal emitted by the transmitter is deflected via a reflector to the receiver. Again, the alarm state occurs when the light signal is interrupted. Reflection light scanners operate on the principle that the signal emitted by the transmitter is reflected by a reflection object to be detected and thus finally registered by the receiver. Here, the alarm condition is triggered when the receiver receives a signal and not when the signal is interrupted.

Um den Arbeitsabstand zwischen Sender und Empfänger erhöhen zu können und gleichzeitig zu gewährleisten, dass der ausgesendete Lichtstrahl auf den Empfänger trifft, weisen handelsübliche Lichtschranken eine integrierte Optik auf, die bspw. mit Hilfe optischer Linsen die ausgesendeten und/oder die empfangenen Lichtstrahlen fokussieren. Nachteilig ist hierbei, dass derartige Sensoren aufgrund der Optik eine unerwünscht hohe Bauteiltiefe in einer Größenordnung von mehreren Zentimetern erreichen. Die Montage derartiger Lichtschranken in engen Räumen wie bspw. in Maschinen oder Anlagen ist dadurch erschwert oder sogar unmöglich. Auch erhöht die benötigte Optik die Komplexität der Lichtschranke sowie die Herstellkosten und die Fertigungszeit. Auch wird die Einsetzbarkeit der mit einer bestimmten Optik ausgestatteten Lichtschranke insofern begrenzt, als dass die Optik einen bestimmten Abstand zwischen Sender und Empfänger vorschreibt.In order to increase the working distance between the transmitter and receiver and at the same time to ensure that the emitted light beam strikes the receiver, commercially available photocells have integrated optics which, for example, focus the emitted and / or received light beams with the aid of optical lenses. The disadvantage here is that such sensors due to the optics achieve an undesirably high component depth in the order of several centimeters. The installation of such photocells in tight spaces such as. In machinery or equipment is made difficult or even impossible. The required optics also increase the complexity of the light barrier as well as the manufacturing costs and the production time. Also, the applicability of the light barrier equipped with a certain optics is limited insofar as the optics prescribes a certain distance between transmitter and receiver.

Darüber hinaus ist bei handelsüblichen Lichtschranken ein vergleichsweise hoher Aufwand bei der Ausrichtung von Sender und Empfänger erforderlich, da diese Lichtschranken im infraroten oder nahinfraroten Bereich betrieben werden.In addition, in commercial light barriers, a comparatively high effort in the alignment of transmitter and receiver is required because these light barriers are operated in the infrared or near-infrared range.

Typischerweise basieren die Empfänger handelsüblicher Lichtschranken im Wesentlichen auf Siliziumphotodioden. Um die Kosten gering zu halten werden Si-Photodioden eingesetzt, die eine sensitive Oberfläche in einer Größenordnung weniger mm2 aufweisen. Als Sender kommen üblicherweise Leuchtdioden oder Laserdioden zum Einsatz. Beide benötigen vergleichsweise aufwändige Linsenoptiken zur Begrenzung der Divergenz auf die gewünschte Sendedistanz bzw. auf die auszuleuchtende Fläche des Empfängers. Auch hier ergibt sich eine relativ hohe Bauteiltiefe. Darüber hinaus sind die Installationskosten aufgrund der notwendigen genauen Justage vergleichsweise hoch.Typically, the receivers of commercially available photoelectric sensors are based essentially on silicon photodiodes. In order to keep costs down, Si photodiodes are used which have a sensitive surface of the order of a few mm 2. As transmitters usually light-emitting diodes or laser diodes are used. Both require relatively complex lens optics for limiting the divergence to the desired transmission distance or on the surface of the receiver to be illuminated. Again, this results in a relatively high component depth. In addition, the installation costs are relatively high due to the necessary precise adjustment.

Optikfreie Lichtschranken basierend auf großflächigen Empfängern sind aufgrund der hohen Kosten für großflächige Si-Photodioden nicht wirtschaftlich. Anstelle der Si-Photodioden wurden organische Photodioden auf der Basis lösungsprozessierter Halbleiter als kostengünstige Alternative vorgeschlagen. Derartige Photodioden können in vergleichsweise großflächiger Bauweise von mehreren cm2 hergestellt werden. Der Einsatz organischer Photodioden wird bspw. in DE 10 2006 025 469 A1 , EP 1 752 795 A2 und in US 2001/0028026 A1 beschrieben.Optic-free photoelectric sensors based on large-area receivers are not economical due to the high cost of large-area Si photodiodes. Instead of the Si photodiodes, organic photodiodes based on solution-processed semiconductors have been proposed as a cost-effective alternative. Such photodiodes can be produced in a comparatively large-area construction of several cm 2. The use of organic photodiodes is, for example, in DE 10 2006 025 469 A1 . EP 1 752 795 A2 and in US 2001/0028026 A1 described.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lichtschranke mit einer Sensoranordnung anzugeben, die die genannten Nachteile herkömmlicher Lichtschranken nicht aufweist.It is an object of the present invention to provide a light barrier with a sensor arrangement that does not have the mentioned disadvantages of conventional light barriers.

Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Erfindungen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.This object is achieved by the inventions specified in the independent claims. Advantageous embodiments emerge from the dependent claims.

Die erfindungsgemäße Lichtschranke weist eine Sensoranordnung auf, welche mit einem Sender zum Aussenden eines Lichtstrahls und mit einem Empfänger mit einer Elektronikbaugruppe ausgestattet ist, wobei Sender und Empfänger derart zueinander angeordnet sind, dass der Lichtstrahl auf eine Oberfläche des Empfängers auftrifft und dort einen Strahlfleck S erzeugt. Dabei weist der Empfänger zumindest zwei erste organische Photodetektoren zum Detektieren des Lichtstrahls auf, die bei Beleuchtung ein Ausgangssignal abgeben und die auf oder an der Oberfläche des Empfängers in einer ersten Richtung (x) gesehen in einem ersten gegenseitigen Abstand dx nebeneinander liegend angeordnet sind, so dass der Strahlfleck S zumindest dann, wenn kein Objekt den Lichtstrahl unterbricht, jeden der organischen Photodetektoren zumindest teilweise abdeckt. Die organischen Photodetektoren sind mit der Elektronikbaugruppe verbunden und die Ausgangssignale der organischen Photodetektoren werden mit Hilfe der Elektronikbaugruppe überwacht. Die ersten organischen Photodetektoren weisen in der ersten Richtung (x) gesehen jeweils bestimmte erste Ausdehnungen auf. Der Duchmesser d des Strahlflecks S am Ort der Oberfläche des Empfängers, der erste Abstand dx sowie die ersten Ausdehnungen sind derart gewählt, dass zum Einen der Durchmesser d kleiner ist als die ersten Ausdehnungen und zum Anderen der Durchmesser d größer ist als der erste gegenseitige Abstand dx.The light barrier according to the invention has a sensor arrangement, which is equipped with a transmitter for emitting a light beam and a receiver with an electronic assembly, transmitter and receiver are arranged to each other such that the light beam impinges on a surface of the receiver and generates a beam spot S. , In this case, the receiver has at least two first organic photodetectors for detecting the light beam, which emit an output signal when illuminated and which are arranged on or on the surface of the receiver in a first direction (x) at a first mutual distance dx next to one another that the beam spot S, at least when no object interrupts the light beam, at least partially covers each of the organic photodetectors. The organic photodetectors are connected to the electronic assembly and the outputs of the organic photodetectors are monitored by the electronics assembly. The first organic photodetectors point in the first Direction (x) each have certain first expansions. The diameter d of the beam spot S at the location of the surface of the receiver, the first distance dx and the first expansions are selected such that on the one hand the diameter d is smaller than the first expansions and on the other hand the diameter d is greater than the first mutual distance dx.

In einer vorteilhaften Weiterbildung weist der Empfänger zumindest einen weiteren organischen Photodetektor zum Detektieren des Lichtstrahls auf, der bei Beleuchtung ein Ausgangssignal abgibt. Der weitere organische Photodetektor ist in einer von der ersten Richtung (x) unterschiedlichen zweiten Richtung (y) gesehen in einem zweiten Abstand dy von einem der ersten organischen Photodetektoren angeordnet, so dass der Strahlfleck S zumindest dann, wenn kein Objekt den Lichtstrahl unterbricht, auch den weiteren organischen Photodetektor zumindest teilweise abdeckt. Der weitere organische Photodetektor ist mit der Elektronikbaugruppe verbunden und das Ausgangssignal des weiteren organischen Photodetektors wird mit Hilfe der Elektronikbaugruppe überwacht.In an advantageous development, the receiver has at least one further organic photodetector for detecting the light beam, which emits an output signal when illuminated. The further organic photodetector is arranged at a second distance dy from one of the first organic photodetectors in a second distance dy from the first direction (x), so that the beam spot S is also at least when no object interrupts the light beam at least partially covers the further organic photodetector. The other organic photodetector is connected to the electronic assembly and the output of the further organic photodetector is monitored by the electronics assembly.

Dabei sind die ersten organischen Photodetektoren und der weitere organische Photodetektor derart auf oder an der Oberfläche des Empfängers angeordnet, dass sie an den Eckpunkten eines gedachten Dreiecks liegen. Hiermit wird erreicht, dass bei geringem Mehraufwand bspw. eine Detektion einer Bewegung auch in der zweiten Richtung möglich wird.In this case, the first organic photodetectors and the further organic photodetector are arranged on or on the surface of the receiver in such a way that they lie at the vertices of an imaginary triangle. This ensures that, for example, a detection of a movement in the second direction is possible with little additional effort.

Alternativ weist der Empfänger zumindest zwei weitere organische Photodetektoren zum Detektieren des Lichtstrahls auf, die bei Beleuchtung jeweils ein Ausgangssignal abgeben, wobei die ersten und die weiteren organischen Photodetektoren des Empfängers in einem zweidimensionalen Array auf oder an der Oberfläche des Empfängers angeordnet sind, so dass der Strahlfleck S zumindest dann, wenn kein Objekt den Lichtstrahl unterbricht, die ersten und die weiteren organischen Photodetektoren zumindest teilweise abdeckt. Die zwei weiteren organischen Photodetektoren sind mit der Elektronikbaugruppe verbunden und die Ausgangssignale der zwei weiteren organischen Photodetektoren werden mit Hilfe der Elektronikbaugruppe überwacht. Auch hiermit ist eine zusätzliche Bewegungsdetektion in der zweiten Richtung möglich.Alternatively, the receiver comprises at least two further organic photodetectors for detecting the light beam which emit an output signal when illuminated, the first and the further organic photodetectors of the receiver being arranged in a two-dimensional array on or on the surface of the receiver, so that the Beam spot S at least when no object interrupts the light beam, the first and the other organic photodetectors at least partially covers. The two other organic photodetectors are connected to the electronics assembly and the outputs of the two other organic photodetectors are monitored by the electronics assembly. Again, this allows additional motion detection in the second direction.

Dabei

  • – weisen die weiteren organischen Photodetektoren in der ersten Richtung (x) gesehen jeweils bestimmte weitere Ausdehnungen auf,
  • – weisen die ersten und die weiteren organischen Photodetektoren in einer zweiten Richtung (y) gesehen jeweils bestimmte zweite Ausdehnungen auf,
  • – sind die ersten organischen Photodetektoren in der zweiten Richtung (y) gesehen in einem zweiten gegenseitigen Abstand dy von den ersten organischen Photodetektoren angeordnet, wobei
  • – der Duchmesser d des Lichtstrahls am Ort der Oberfläche des Empfängers,
  • – der erste dx und der zweite gegenseitige Abstand dy sowie
  • – die ersten, die zweiten und die weiteren Ausdehnungen der organischen Photodetektoren in der ersten (x) und der zweiten Richtung (y) derart gewählt sind, dass
  • – der Durchmesser d kleiner ist als die ersten, die zweiten und die weiteren Ausdehnungen und
  • – der Durchmesser d größer ist als der erste Abstand dx und als der zweite Abstand dy.
there
  • The further organic photodetectors in the first direction (x) each have certain further expansions,
  • The first and the further organic photodetectors each have certain second expansions, as seen in a second direction (y),
  • In the second direction (y), the first organic photodetectors are arranged at a second mutual distance dy from the first organic photodetectors, wherein
  • The diameter d of the light beam at the location of the surface of the receiver,
  • - The first dx and the second mutual distance dy as well
  • - The first, the second and the further dimensions of the organic photodetectors in the first (x) and the second direction (y) are chosen such that
  • - The diameter d is smaller than the first, the second and the other dimensions and
  • - The diameter d is greater than the first distance dx and as the second distance dy.

Das Array kann ein rechteckiges oder ein parallelogrammartiges Array sein, wobei die ersten und die weiteren organischen Photodetektoren auf den Ecken des gedachten Rechtecks oder des gedachten Parallelogramms angeordnet sind.The array can be a rectangular or a parallelogram-like array, with the first and the further organic photodetectors being arranged on the corners of the imaginary rectangle or of the imaginary parallelogram.

In einer alternativen Ausgestaltung können der Sender und der Empfänger in einer gemeinsamen Einheit integriert sein, wobei zusätzlich ein Strahlumlenker, insbesondere ein Spiegel, vorgesehen ist, der den vom Sender ausgesendeten Lichtstrahl auf den Empfänger umlenkt.In an alternative embodiment, the transmitter and the receiver can be integrated in a common unit, wherein additionally a beam deflector, in particular a mirror, is provided, which deflects the light beam emitted by the transmitter onto the receiver.

Die organischen Photodetektoren können eine Rechteckform, Kreisform oder Kreissegmentform aufweisen.The organic photodetectors may have a rectangular, circular or circular segmental shape.

Die Sensoranordnung kann also als Lichtschranke oder als Taster verwendet werden. Dabei kann ein Strahlumlenker vorgesehen sein, der den vom Sender aussendbaren Lichtstrahl auf den Empfänger umlenkt.The sensor arrangement can thus be used as a light barrier or as a button. In this case, a beam deflector can be provided which deflects the light beam which can be emitted by the transmitter onto the receiver.

Eine erfindungsgemäß ausgebildete Lichtschranke weist also die folgenden Vorteile auf:

  • – großflächiger (bspw. 1–10 cm2), gleichzeitig kostengünstiger Empfänger durch den Einsatz organischer Sensoren an Stelle der Siliziumtechnologie;
  • – einfache, wenig aufwändige Ausrichtung;
  • – Möglichkeit der Bestimmung der Richtung, Geschwindigkeit und/oder Größe eines sich durch die Lichtschranke bewegenden Objektes durch Verwendung einer Empfängers mit mehreren sensitiven Bereichen;
  • – keine Notwendigkeit des Einsatzes einer Optik; dadurch äußerst geringe Bauteiltiefe (bspw. < 1 mm);
  • – Möglichkeit des Einsatzes der Lichtschranke bei verschiedenen Abständen zwischen Sender und Empfänger;
  • – integriertes Emitter-Lasermodul mit kostengünstiger Strahlkollimation und geringer Bauteiltiefe (ca. 3 mm) durch die in-plane Montage des Emitters und die Nutzung einer flachen Umlenkeinrichtung (bspw. ein Kunststoff-Strangguss-Prisma mit Totalreflexion);
  • – mögliche Anwendungen sind bspw. Einweg-Lichtschranken, Reflexionslichtschranken und Lichttaster.
An inventively constructed light barrier thus has the following advantages:
  • - large area (eg 1-10 cm 2 ), at the same time cost-effective receiver through the use of organic sensors in place of silicon technology;
  • - simple, low-cost alignment;
  • Possibility of determining the direction, speed and / or size of an object moving through the light barrier by using a receiver with a plurality of sensitive areas;
  • - no need to use an optic; As a result, extremely low component depth (eg <1 mm);
  • Possibility of using the light barrier at different distances between transmitter and receiver;
  • - integrated emitter laser module with cost-effective beam collimation and small component depth (about 3 mm) by the in-plane mounting of the emitter and the use of a flat deflection device (eg a plastic continuous casting prism with total reflection);
  • - Possible applications include, for example, disposable light barriers, reflection light barriers and light scanners.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie anhand der Zeichnungen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the embodiment described below and with reference to the drawings.

Dabei zeigt:Showing:

1 eine Lichtschranke mit einem Sender und einem Empfänger, 1 a photocell with a transmitter and a receiver,

2 den Sender in einer Seitenansicht, 2 the transmitter in a side view,

3 den Empfänger in einer ersten Ausführung in einer Draufsicht, 3 the receiver in a first embodiment in a plan view,

4 das Messprinzip zur Bewegungsdetektion, 4 the measuring principle for motion detection,

5 den Empfänger in einer zweiten Ausführung in einer Draufsicht, 5 the receiver in a second embodiment in a plan view,

6 den Empfänger in einer dritten Ausführung in einer Draufsicht, 6 the receiver in a third embodiment in a plan view,

7 eine Lichtschranke mit einer integrierten Sender-Empfängereinheit sowie die Empfängereinheit in Draufsicht, 7 a light barrier with an integrated transmitter-receiver unit and the receiver unit in plan view,

8 einen Querschnitt eines sensitiven Bereiches. 8th a cross section of a sensitive area.

In den Figuren sind identische bzw. einander entsprechende Bereiche, Bauteile oder Bauteilgruppen mit denselben Bezugsziffern gekennzeichnet.In the figures, identical or corresponding areas, components or component groups are identified by the same reference numerals.

Die 1 zeigt nicht maßstabsgetreu eine als Lichtschranke genutzte erfindungsgemäße Sensoranordnung 1 mit einem Sender 100 und einem Empfänger 200. Der Empfänger 200 weist, wie in der 3 dargestellt ist, mehrere sensitive Bereiche 210, 220, 230, 240 auf, die bei Beleuchtung ein Ausgangssignal S210, S220, S230, S240 abgeben.The 1 does not show to scale a sensor arrangement according to the invention used as a light barrier 1 with a transmitter 100 and a receiver 200 , The recipient 200 points, as in the 3 is shown, several sensitive areas 210 . 220 . 230 . 240 which emit an output signal S210, S220, S230, S240 when illuminated.

Der Sender 100 sendet eine Lichtstrahl 300 aus, der auf den Empfänger 200 gerichtet ist. Idealerweise sind Sender 100 und Empfänger 200 derart zueinander ausgerichtet, dass der Strahlfleck des Lichtstrahls 300 alle sensitiven Bereiche 210240 des Empfängers 200 zumindest teilweise abdeckt (siehe 3).The transmitter 100 sends a beam of light 300 out on the receiver 200 is directed. Ideally, there are stations 100 and receiver 200 aligned with each other such that the beam spot of the light beam 300 all sensitive areas 210 - 240 Recipient 200 at least partially covering (see 3 ).

Sobald ein Objekt 400, das sich in der durch den Pfeil angedeuteten Richtung bewegt, in den Lichtstrahl 300 gelangt bzw. diesen unterbricht, empfängt der Empfänger 200 bzw. – je nach Ausdehnung und/oder Position des Objektes 400 – zumindest einer der sensitiven Bereiche 210240 kein Signal mehr, was von einer Elektronikbaugruppe 500 des Empfängers 200, die in den Empfänger 200 integriert sein kann und die mit den sensitiven Bereichen 210240 verbunden ist, registriert wird. Die Folge hiervon kann je nach Anwendung der Lichtschranke bspw. das Auslösen eines Alarms sein.Once an object 400 , which moves in the direction indicated by the arrow, in the light beam 300 arrives or interrupts, the receiver receives 200 or - depending on the extent and / or position of the object 400 - at least one of the sensitive areas 210 - 240 no signal, what about an electronics module 500 Recipient 200 that in the receiver 200 can be integrated and those with the sensitive areas 210 - 240 is registered. The consequence of this can be depending on the application of the light barrier, for example, the triggering of an alarm.

Die 2 zeigt eine mögliche Ausführung des Senders 100 der Lichtschranke 1 in schematischer Darstellung. Der Sender 100 weist eine Lichtquelle 110 mit einfacher, kostengünstiger Strahlaufweitung mit einer Divergenz von bspw. etwa 1–2° auf. Geeignet zu diesem Zweck ist bspw. eine handelsübliche Laserdiode. Die Wellenlänge des vom Sender 100 ausgesendeten Lichts liegt im sichtbaren, nahinfraroten oder im kurzwelligen IR Bereich. Dabei kann der Sender 100 entweder im kontinuierlichen als auch im gepulsten Betrieb arbeiten. Im gepulsten Betrieb kann außerdem zusätzlich eine Kodierung verwendet werden.The 2 shows a possible execution of the transmitter 100 the photocell 1 in a schematic representation. The transmitter 100 has a light source 110 with simple, cost-effective beam expansion with a divergence of, for example, about 1-2 °. Suitable for this purpose is, for example, a commercially available laser diode. The wavelength of the transmitter 100 emitted light is in the visible, near-infrared or short-wave IR range. This can be the transmitter 100 operate in either continuous or pulsed mode. In pulsed operation, an additional coding can additionally be used.

Um eine geringe Bauteiltiefe des Senders 100 zu gewährleisten, wird im in der 1 dargestellten Ausführungsbeispiel eine Laserdiode 110 gemeinsam mit einer Umlenkeinrichtung 120, bspw. ein Spiegel oder ein Prisma, auf einer Platte 130 angeordnet. Das von der Laserdiode 110 ausgesendete Licht wird über die Umlenkeinrichtung 120 in Richtung des in der 2 nicht dargestellten Empfängers 200 gelenkt.To a small component depth of the transmitter 100 to be guaranteed in the 1 illustrated embodiment, a laser diode 110 together with a deflection device 120 For example, a mirror or a prism, on a plate 130 arranged. That of the laser diode 110 emitted light is transmitted through the deflector 120 in the direction of in the 2 not shown receiver 200 directed.

Für die eigentliche Funktion des Senders 100 als Komponente einer Lichtschranke ist die Umlenkeinrichtung 120 nicht notwendig. Sie dient lediglich dazu, die Bauteiltiefe des Senders 100 zu reduzieren. Andere Lichtquellen als die genannte Laserdiode 110 können natürlich auch zum Einsatz kommen. Eine Bedingung zur Auswahl der Lichtquelle ist, dass das von der Lichtquelle aussendbare Licht vom Empfänger 200 bzw. von den sensitiven Bereichen detektierbar ist.For the actual function of the transmitter 100 as a component of a light barrier is the deflection device 120 unnecessary. It only serves to increase the component depth of the transmitter 100 to reduce. Other light sources than said laser diode 110 Of course, they can also be used. A condition for selecting the light source is that the light that can be emitted by the light source is from the receiver 200 or detectable by the sensitive areas.

An die Geometrie des Lichtstrahls 300 werden die im Zusammenhang mit der 3 genannten Anforderungen bzgl. der Größenverhältnisse des Strahldurchmessers d und der Anordnung der sensitiven Bereiche des Empfängers 200 gestellt. Der Lichtstrahl 300 kann wie in der 1 angedeutet ein divergenter Lichtstrahl sein. Alternativ kann auch ein kollimierter Lichtstrahl verwendet werden, der einen weitestgehend konstanten Durchmesser aufweist.To the geometry of the light beam 300 be related to the 3 mentioned requirements with respect to the size ratios of the beam diameter d and the arrangement of the sensitive areas of the receiver 200 posed. The light beam 300 like in the 1 indicated to be a divergent light beam. Alternatively, a can collimated light beam can be used, which has a largely constant diameter.

Die 3 zeigt den Empfänger 200 in einer Draufsicht. Der Empfänger 200 weist mehrere sensitive Bereiche 210, 220, 230, 240 auf. Die sensitiven Bereiche sind jeweils als organische Photodetektoren, bspw. organische Photodioden, ausgebildet, die vorteilhafterweise sehr flach hergestellt werden können, so dass der gesamte Empfänger 200 eine sehr geringe Bauteiltiefe aufweist.The 3 shows the receiver 200 in a top view. The recipient 200 has several sensitive areas 210 . 220 . 230 . 240 on. The sensitive areas are each designed as organic photodetectors, for example organic photodiodes, which can advantageously be made very flat, so that the entire receiver 200 has a very small component depth.

Ebenfalls in der 3 angedeutet ist der Strahlfleck S, d. h. der Querschnitt des vom Sender 100 ausgesendeten Lichtstrahls 300 am Ort der Oberfläche des Empfängers 200. Der Strahlfleck S ist in der 3 zentriert auf den Empfänger 200 ausgerichtet und bedeckt jeden der sensitiven Bereiche 210240 zumindest teilweise. Eine perfekte Zentrierung ist für die Funktion nicht unbedingt notwendig. Grundsätzlich würde es ausreichen, wenn jeder der sensitiven Bereiche vom Lichtstrahl getroffen wird und so bei Anwesenheit des Lichtstrahls ein Signal ausgibt.Also in the 3 indicated is the beam spot S, ie the cross section of the transmitter 100 emitted light beam 300 at the location of the surface of the receiver 200 , The beam spot S is in the 3 centered on the receiver 200 aligned and covers each of the sensitive areas 210 - 240 at least partially. A perfect centering is not absolutely necessary for the function. In principle, it would be sufficient if each of the sensitive areas is hit by the light beam and thus emits a signal in the presence of the light beam.

Der Durchmesser d des Lichtstrahls 300 am Ort des Empfängers 200 ist größer als der Abstand dx, dy zwischen zwei benachbarten sensitiven Bereichen in x- bzw. y-Richtung und gleichzeitig kleiner als die Ausdehnungen der einzelnen sensitiven Bereiche 210, 220, 230, 240 in x- und y-Richtung. In 3 ist bspw. die Ausdehnung des sensitiven Bereiches 210 in x-Richtung als ax210 bezeichnet, während die Ausdehnung dieses Bereiches in y-Richtung als ay210 bezeichnet ist. Die Bezeichnungen der Ausdehnungen der übrigen sensitiven Bereiche 220240 werden in analoger Weise gewählt (ax220, ay220, ax230, ay230, ax240, ay240), sind jedoch in der 3 der Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellt.The diameter d of the light beam 300 at the recipient's place 200 is greater than the distance dx, dy between two adjacent sensitive areas in the x and y directions and at the same time smaller than the extents of the individual sensitive areas 210 . 220 . 230 . 240 in the x and y directions. In 3 is, for example, the extent of the sensitive area 210 in the x-direction is referred to as ax210, while the extent of this region in the y-direction is referred to as ay210. The names of the extents of the other sensitive areas 220 - 240 are chosen in an analogous way (ax220, ay220, ax230, ay230, ax240, ay240), but are in the 3 for clarity not shown.

Typische Größenordnungen des in der 3 dargestellten Empfängers 200 sind bspw. eine Länge (y-Richtung) von etwa 9 cm, eine Breite (x-Richtung) von etwa 4 cm sowie eine Tiefe (z-Richtung) von etwa 5 mm.Typical orders of magnitude in the 3 represented receiver 200 are, for example, a length (y-direction) of about 9 cm, a width (x-direction) of about 4 cm and a depth (z-direction) of about 5 mm.

Anhand der 4 wird das Messprinzip zur Detektion einer Bewegung des Objekts 400 in x- oder y-Richtung erklärt. Der Einfachheit halber sind in der 4 lediglich die vier sensitiven Bereiche 210240 des Empfängers 200 dargestellt, auf die der Strahlfleck S fällt.Based on 4 the measuring principle becomes the detection of a movement of the object 400 explained in x or y direction. For the sake of simplicity, in the 4 only the four sensitive areas 210 - 240 Recipient 200 represented, on which the beam spot S falls.

Hierzu werden in der die Ausgangssignale S210, S220, S230, S240 der einzelnen sensitiven Bereiche mit Hilfe der Elektronikbaugruppe 500 überwacht. Für den in der 4 nicht dargestellten Fall, dass kein Objekt 400 den Strahl unterbricht, gibt jeder der sensitiven Bereiche 210240 jeweils ein Ausgangssignal S210 = S220 = S230 = S240 = 1 ab, solange der Sender 100 den Lichtstrahl 300 aussendet. Dabei ist der Einfachheit halber angenommen, dass die Ausgangssignale der Bereiche identisch sind, was in der Praxis bspw. in Abhängigkeit von der Zentrierung des Lichtstrahls nicht notwendigerweise der Fall sein muss. Wird ein sensitiver Bereich nicht vom Lichtstrahl 300 bzw. von dessen Strahlfleck S getroffen, so ist das Ausgangssignal dieses Bereiches abgesehen von evtl. Hintergrundsignalen und/oder Rauschsignalen gleich Null.For this purpose, in the output signals S210, S220, S230, S240 of the individual sensitive areas using the electronics module 500 supervised. For in the 4 not shown case, that no object 400 interrupts the beam, gives each of the sensitive areas 210 - 240 in each case an output signal S210 = S220 = S230 = S240 = 1, as long as the transmitter 100 the light beam 300 sending out. It is assumed for the sake of simplicity that the output signals of the regions are identical, which in practice, for example, does not necessarily have to be the case depending on the centering of the light beam. Does not a sensitive area of the light beam 300 or hit by the beam spot S, the output signal of this area is equal to zero apart from any background signals and / or noise signals.

Durch einfache mathematische Operationen kann eine Bewegung bspw. in x-Richtung ermittelt werden. In der Elektronikbaugruppe 500 des Empfängers 200 werden die Ausgangssignale S210–S240 in der folgenden Weise miteinander kombiniert: x = (S220 + S240) – (S210 + S230) / S210 + S220 + S230 + S240 Y = (S210 + S220) – (S230 + S240) / S210 + S220 + S230 + S240 By simple mathematical operations, a movement can be determined, for example, in the x direction. In the electronics module 500 Recipient 200 For example, the outputs S210-S240 are combined in the following manner: x = (S220 + S240) - (S210 + S230) / S210 + S220 + S230 + S240 Y = (S210 + S220) - (S230 + S240) / S210 + S220 + S230 + S240

In der 4A ist der Fall dargestellt, dass sich das Objekt 400 in positiver y-Richtung durch den Lichtstrahl 300 bewegt und daher den Strahlfleck S zeitweise abdeckt. Zum in der 4A dargestellten Zeitpunkt befindet sich das Objekt 400 in einer Position, in der die sensitiven Bereiche 210 und 220 nicht mehr vom Lichtstrahl 300 bzw. vom Strahlfleck S abgedeckt werden. Dementsprechend sind die Ausgangssignale S210 = 0 und S220 = 0. Die Ausgangssignale der übrigen sensitiven Bereiche sind S230 = 1 und S240 = 1.In the 4A is the case that shows the object 400 in the positive y-direction through the light beam 300 moves and therefore covers the beam spot S temporarily. For in the 4A displayed time is the object 400 in a position where the sensitive areas 210 and 220 no longer from the light beam 300 or be covered by the beam spot S. Accordingly, the output signals S210 = 0 and S220 = 0. The output signals of the other sensitive areas are S230 = 1 and S240 = 1.

Aus den oben aufgeführten Gleichungen ergibt sich für diesen Fall: X = (1 + 1) – (0 + 0) / 0 + 1 + 0 + 1 = + 1, Y = (0 + 1) – (0 + 1) / 0 + 1 + 0 + 1 = 0From the equations listed above results for this case: X = (1 + 1) - (0 + 0) / 0 + 1 + 0 + 1 = + 1, Y = (0 + 1) - (0 + 1) / 0 + 1 + 0 + 1 = 0

Dies wird in der Elektronikbaugruppe 500 so interpretiert, dass eine Bewegung des Objekts 400 in positive x-Richtung vorliegt.This will be in the electronics assembly 500 interpreted as a movement of the object 400 in the positive x-direction.

Für die 4B würde sich wegen S210 = 1, S220 = 0, S230 = 1, S240 = 0 in analoger Weise ergeben X = –1, Y = 0, also eine Bewegung in negative x-Richtung. Für die 4C bzw. 4D würde sich ergeben X = 0, Y = –1 bzw. X = 0, Y = +1, d. h. eine Bewegung in negative bzw. positive y-Richtung.For the 4B would be because of S210 = 1, S220 = 0, S230 = 1, S240 = 0 in an analogous manner X = -1, Y = 0, ie a movement in the negative x-direction. For the 4C respectively. 4D would result X = 0, Y = -1 or X = 0, Y = +1, ie a movement in negative or positive y-direction.

Es ist also mit einfachen Mitteln eine zweidimensionale Bewegungsdetektion möglich. Da die Geometrie der Anordnung bekannt ist, kann bei gleichzeitiger Zeitmessung in einfacher Weise auch die Geschwindigkeit und die Größe des Objekts 400 bestimmt werden.So it is possible with simple means a two-dimensional motion detection. Since the geometry of the arrangement is known, can simultaneously with time measurement in a simple manner, the speed and size of the object 400 be determined.

In der 3 ist ein quadratischer Empfänger 200 dargestellt, bei dem sowohl das zweidimensionale Array, das durch die vier einzelnen sensitiven Bereiche 210, 220, 230, 240 gebildet wird, also auch die Bereiche selbst quadratisch sind. Andere Geometrien, bspw. eine Anordnung der sensitiven Bereiche auf den Ecken eines gedachten Parallelogramms, und eine andere Anzahl von sensitiven Bereichen sind je nach gewünschter Anwendung natürlich denkbar. Soll bspw. nur in einer Richtung eine Bewegung detektiert werden, bspw. nur in x-Richtung, würde es ausreichen, lediglich zwei sensitive Bereiche in x-Richtung hintereinander anzuordnen und auf die in y-Richtung benachbarten sensitiven Bereiche zu verzichten. Für eine 2-dimensionale Detektion in x- und y-Richtung würde es prinzipiell auch ausreichen, alternativ zur in 3 dargestellten Ausführungsform mit vier im Quadrat angeordneten sensitiven Bereichen lediglich drei sensitive Bereiche vorzusehen, die im Dreieck angeordnet sind, d. h. an den Eckpunkten eines gedachten Dreiecks. Dies ist rein exemplarisch für den in der 5 dargestellten Empfänger 600 dargestellt, wobei dessen sensitive Bereiche 410, 420, 430 außerdem kreisförmig sind.In the 3 is a square receiver 200 shown in which both the two-dimensional array passing through the four individual sensitive areas 210 . 220 . 230 . 240 is formed, so also the areas themselves are square. Other geometries, for example an arrangement of the sensitive areas on the corners of an imaginary parallelogram, and a different number of sensitive areas are naturally conceivable, depending on the desired application. If, for example, movement is to be detected in only one direction, for example only in the x direction, it would be sufficient to arrange only two sensitive regions in the x direction one behind the other and to dispense with the sensitive regions adjacent in the y direction. For a 2-dimensional detection in the x and y direction, it would in principle also be sufficient, as an alternative to in 3 illustrated embodiment with four arranged in square sensitive areas only three sensitive areas to be provided, which are arranged in a triangle, ie at the vertices of an imaginary triangle. This is purely exemplary for in the 5 shown receiver 600 shown, with its sensitive areas 410 . 420 . 430 also circular.

Die sensitiven Bereiche können eine an den Strahlquerschnitt angepasste Form aufweisen. Bereits erwähnt wurden die rechteckige bzw. quadratische Form (3, 4) sowie die Kreisform (5). Alternativ können die sensitiven Bereiche wie in der 6 angedeutet auch die Form eines Kreissegments aufweisen.The sensitive areas may have a shape adapted to the beam cross section. Already mentioned were the rectangular or square shape ( 3 . 4 ) as well as the circular shape ( 5 ). Alternatively, the sensitive areas as in the 6 also indicated to have the shape of a circle segment.

Das Array mit den mehreren sensitiven Bereichen bzw. organischen Photodetektor ist idealerweise als ein einziges Bauteil ausgeführt, bei dem bspw. auf einem gemeinsames Glassubstrat 206 unter Zuhilfenahme einer strukturierten Elektrode mehrere Detektoren bzw. sensitive Bereiche realisiert sind.The array with the plurality of sensitive areas or organic photodetector is ideally designed as a single component, for example, on a common glass substrate 206 With the aid of a structured electrode a plurality of detectors or sensitive areas are realized.

Ebenfalls denkbar ist es, den Sender und den Empfänger in einer gemeinsamen Einheit 600 zu integrieren. An Stelle des Senders 100 in der 1 tritt dann ein Strahlumlenker 700, bspw. ein Spiegel, der den von der integrierten Sender-Empfängereinheit 600 ausgesendeten Lichtstrahl 300 zur Sender-Empfängereinheit 600 zurück reflektiert. Dies ist in der 7A dargestellt (nicht maßstabsgetreu). Die 7B zeigt exemplarisch eine Draufsicht auf mögliche Ausführungsform der Sender-Empfängereinheit. Die sensitiven Bereiche 210240 sind wie in der 3 demonstriert angeordnet. Die Lichtquelle 110 ist im gezeigten Beispiel zentral zwischen den sensitiven Bereichen angeordnet. Alternativ kann sie auch über, unter oder neben den sensitiven Bereichen angeordnet sein (nicht dargestellt). Rein exemplarisch ist in der 7C eine weitere Ausführungsform der integrierten Sender-Empfängereinheit 600 dargestellt, bei der die Lichtquelle 110 eine größere Fläche aufweist.It is also conceivable, the transmitter and the receiver in a common unit 600 to integrate. In place of the transmitter 100 in the 1 then occurs a beam deflector 700 For example, a mirror, the of the integrated transceiver unit 600 emitted light beam 300 to the transceiver unit 600 reflected back. This is in the 7A shown (not to scale). The 7B shows an example of a plan view of possible embodiment of the transmitter-receiver unit. The sensitive areas 210 - 240 are like in the 3 demonstrated arranged. The light source 110 In the example shown, it is arranged centrally between the sensitive areas. Alternatively, it may also be arranged above, below or next to the sensitive areas (not shown). Is purely exemplary in the 7C a further embodiment of the integrated transceiver unit 600 shown where the light source 110 has a larger area.

Der Aufbau eines Empfängers 200 in Form eines oganischen Photodetektors, der zur Realisierung der sensitiven Bereiche 210, 220, 230 bzw. 240 geeignet ist, ist in der 8 schematisch dargestellt. Er besteht aus einem als ”Bulk-Heterojunction” (BHJ) bezeichneten Gemisch aus Elektronendonoren und Elektronenakzeptoren sowie einer Zwischenschicht 204 (sog. Interlayer) aus einem organischen Halbleiter. Dabei können Donor und Akzeptor ein Polymer oder ein kleines organisches Material sein. Die Zwischenschicht 204 kann als Filter genutzt werden, um bestimmte, unerwünschte Wellenlängen des Hintergrundlichts herauszufiltern (bspw. sichtbares Licht).The structure of a receiver 200 in the form of an organic photodetector capable of realizing the sensitive areas 210 . 220 . 230 respectively. 240 is suitable in the 8th shown schematically. It consists of a mixture called "bulk heterojunction" (BHJ) consisting of electron donors and electron acceptors as well as an intermediate layer 204 (so-called interlayer) from an organic semiconductor. Donor and acceptor may be a polymer or a small organic material. The intermediate layer 204 can be used as a filter to filter out certain unwanted wavelengths of the background light (eg visible light).

Die BHJ wird bevorzugt mit einem Sprüh- oder Spritzbeschichtungsverfahren (”spray coating”) hergestellt. Hier ist lediglich ein lithografischer Schritt zur Fertigung der sog. ”bottom electrode” 205 notwendig. Diese ist typischerweise eine transparente leitfähige Oxidschicht (TCO; ”transparent conductive oxide”), bspw. bestehend aus Indiumzinnoxid (Indium Tin Oxide; ITO). Die anderen Schichten 201 bis 203 werden unstrukturiert aufgetragen.The BHJ is preferably prepared by a spray or spray coating process. Here is just a lithographic step for the production of the so-called "bottom electrode" 205 necessary. This is typically a transparent conductive oxide (TCO), for example composed of indium tin oxide (ITO). The other layers 201 to 203 are applied unstructured.

Der organische Photodetektor weist ein Substrat 206 auf, das bspw. aus Glas, einem passivierten Metallfilm oder einem Leiterplattenmaterial mit Diffusionsbarriere (z. B. ein Metallfilm oder eine Oxidschicht) bestehen kann. Direkt auf dem Substrat 206 befindet sich die bottom electrode 205, auf der die Zwischenschicht 204 aufgebracht ist. Oberhalb der Zwischenschicht. folgen zunächst eine photoaktive Schicht 203, dann eine sog. ”top electrode” (Schicht 202) und eine Verkapselung (Schicht 201).The organic photodetector has a substrate 206 for example, may be made of glass, a passivated metal film or a diffusion barrier printed circuit board material (eg, a metal film or an oxide film). Right on the substrate 206 is the bottom electrode 205 on which the interlayer 204 is applied. Above the intermediate layer. follow first a photoactive layer 203 , then a so-called "top electrode" (layer 202 ) and an encapsulation (layer 201 ).

Die Verkapselung (Schicht 201) kann bspw. aus Glas, einem Metall oder einem anderen oxidischen Material bestehen.The encapsulation (layer 201 ) may, for example, from glass, a metal or other oxidic material.

Die photoaktive Schicht 203 ist ein organischer Halbleiter mit einstellbarer spektraler Empfindlichkeit. Dieser zeichnet sich bspw. aus durch

  • – eine Bandlücke eines polymeren Absorbers für sichtbares oder nahinfrarotes Licht, bspw. P3HT oder PCPDTBT,
  • – eine Bandlücke von ”Small Molecule Absorber” (bspw. Squarainderivate),
  • – hybride Dioden mit organischer Halbleitermatrix und anorganischem Absorber (bspw. Quantenpunkte wie PbS),
  • – hybride Dioden mit metallischen Nanopartikeln.
The photoactive layer 203 is an organic semiconductor with adjustable spectral sensitivity. This is characterized, for example, by
  • A bandgap of a visible or near-infrared polymer absorber, for example P3HT or PCPDTBT,
  • A band gap of "Small Molecule Absorber" (eg squaraine derivatives),
  • Hybrid diodes with organic semiconductor matrix and inorganic absorber (eg quantum dots such as PbS),
  • - Hybrid diodes with metallic nanoparticles.

Ein Umgebungslichtfilter kann durch eine polymere Zwischenschicht ersetzt werden. Ein solcher Umgebungslichtfilter kann ein organischer Halbleiter mit hoher Absorption im sichtbaren Bereich und geringer Absorption im nahinfraroten Spektrum sein. Bspw. können P3HT als Filter und PCPDTBT als Absorber genutzt werden.An ambient light filter can be replaced by a polymeric interlayer. Such an ambient light filter may be an organic semiconductor with high absorption in the visible region and low absorption in the near-infrared spectrum. For example. P3HT can be used as filter and PCPDTBT as absorber.

Claims (9)

Lichtschranke mit einer Sensoranordnung (1), wobei die Sensoranordnung (1) mit einem Sender (100) zum Aussenden eines Lichtstrahls und einem Empfänger (200) mit einer Elektronikbaugruppe (500) ausgestattet ist, wobei Sender (100) und Empfänger (200) derart zueinander angeordnet sind, dass der Lichtstrahl (300) auf eine Oberfläche des Empfängers (200) auftrifft und dort einen Strahlfleck S erzeugt, wobei – der Empfänger (200) zumindest zwei erste organische Photodetektoren (210, 220) zum Detektieren des Lichtstrahls (300) aufweist, die bei Beleuchtung ein Ausgangssignal (S210, S220) abgeben und die auf oder an der Oberfläche des Empfängers (200) in einer ersten Richtung (x) gesehen in einem ersten gegenseitigen Abstand dx nebeneinander liegend angeordnet sind, so dass der Strahlfleck S zumindest dann, wenn kein Objekt (400) den Lichtstrahl (300) unterbricht, jeden der organischen Photodetektoren (210, 220) zumindest teilweise abdeckt, – die organischen Photodetektoren (210, 220) mit der Elektronikbaugruppe (500) verbunden sind und die Ausgangssignale (S210, S220) der organischen Photodetektoren (210, 220) mit Hilfe der Elektronikbaugruppe (500) überwacht werden, wobei – die ersten organische Photodetektoren (210, 220) in der ersten Richtung (x) gesehen jeweils erste Ausdehnungen (ax210, ax220) aufweisen, und – der Duchmesser d des Strahlflecks S am Ort der Oberfläche des Empfängers (200), der erste Abstand dx sowie die ersten Ausdehnungen (ax210, ax220) derart gewählt sind, dass zum Einen der Durchmesser d kleiner ist als die ersten Ausdehnungen (ax210, ax220) und zum Anderen der Durchmesser (d) größer ist als der erste gegenseitige Abstand (dx).Photocell with a sensor arrangement ( 1 ), wherein the sensor arrangement ( 1 ) with a transmitter ( 100 ) for emitting a light beam and a receiver ( 200 ) with an electronic module ( 500 ), whereby transmitters ( 100 ) and receiver ( 200 ) are arranged to each other such that the light beam ( 300 ) on a surface of the receiver ( 200 ) and generates a beam spot S there, wherein - the receiver ( 200 ) at least two first organic photodetectors ( 210 . 220 ) for detecting the light beam ( 300 ) which emit an output signal (S210, S220) when illuminated and which are on or at the surface of the receiver ( 200 ) are arranged side by side in a first direction (x) at a first mutual distance dx, so that the beam spot S is at least when no object ( 400 ) the light beam ( 300 ) interrupts each of the organic photodetectors ( 210 . 220 ) at least partially covers, - the organic photodetectors ( 210 . 220 ) with the electronics module ( 500 ) and the output signals (S210, S220) of the organic photodetectors ( 210 . 220 ) with the help of the electronic assembly ( 500 ), wherein - the first organic photodetectors ( 210 . 220 ) in the first direction (x) have respective first expansions (ax210, ax220), and - the diameter d of the beam spot S at the location of the surface of the receiver ( 200 ), the first distance dx and the first dimensions (ax210, ax220) are selected such that on the one hand the diameter d is smaller than the first dimensions (ax210, ax220) and on the other hand the diameter (d) is greater than the first mutual one Distance (dx). Lichtschranke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger (200) zumindest einen weiteren organischen Photodetektor (230) zum Detektieren des Lichtstrahls (300) aufweist, der bei Beleuchtung ein Ausgangssignal (S230) abgibt, wobei – der weitere organische Photodetektor (230) in einer von der ersten Richtung (x) unterschiedlichen zweiten Richtung (y) gesehen in einem zweiten Abstand (dy) von einem der ersten organischen Photodetektoren (210, 220) angeordnet ist, so dass der Strahlfleck S zumindest dann, wenn kein Objekt (400) den Lichtstrahl (300) unterbricht, auch den weiteren organischen Photodetektor (230) zumindest teilweise abdeckt, – der weitere organische Photodetektor (230) mit der Elektronikbaugruppe (500) verbunden ist und das Ausgangssignal (S230) des weiteren organischen Photodetektors (230) mit Hilfe der Elektronikbaugruppe (500) überwacht wird.Photocell according to claim 1, characterized in that the receiver ( 200 ) at least one further organic photodetector ( 230 ) for detecting the light beam ( 300 ) which emits an output signal (S230) when illuminated, wherein - the further organic photodetector ( 230 ) in a second distance (dy) from one of the first organic photodetectors as seen in a second direction (y) different from the first direction (x). 210 . 220 ), so that the beam spot S is at least when no object ( 400 ) the light beam ( 300 ) interrupts, also the further organic photodetector ( 230 ) at least partially covers, - the further organic photodetector ( 230 ) with the electronic assembly ( 500 ) and the output signal (S230) of the further organic photodetector ( 230 ) with the help of the electronic assembly ( 500 ) is monitored. Lichtschranke nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten organischen Photodetektoren (210, 220) und der weitere organische Photodetektor (230) derart auf oder an der Oberfläche des Empfängers (200) angeordnet sind, dass sie an den Eckpunkten eines gedachten Dreiecks liegen.A light barrier according to claim 2, characterized in that the first organic photodetectors ( 210 . 220 ) and the further organic photodetector ( 230 ) on or on the surface of the receiver ( 200 ) are arranged so that they lie at the vertices of an imaginary triangle. Lichtschranke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger (200) zumindest zwei weitere organische Photodetektoren (230, 240) zum Detektieren des Lichtstrahls (300) aufweist, die bei Beleuchtung jeweils ein Ausgangssignal (S230, S240) abgeben, wobei – die ersten (210, 220) und die weiteren organischen Photodetektoren (230, 240) des Empfängers (200) in einem zweidimensionalen Array auf oder an der Oberfläche des Empfängers (200) angeordnet sind, so dass der Strahlfleck S zumindest dann, wenn kein Objekt (400) den Lichtstrahl (300) unterbricht, die ersten (210, 220) und die weiteren organischen Photodetektoren (230, 240) zumindest teilweise abdeckt, – die zwei weiteren organischen Photodetektoren (230, 240) mit der Elektronikbaugruppe (500) verbunden sind und die Ausgangssignale (S230, S240) der zwei weiteren organischen Photodetektoren (230, 240) mit Hilfe der Elektronikbaugruppe (500) überwacht werden.Photocell according to claim 1, characterized in that the receiver ( 200 ) at least two further organic photodetectors ( 230 . 240 ) for detecting the light beam ( 300 ) which emit an output signal (S230, S240) when illuminated, wherein - the first ( 210 . 220 ) and the other organic photodetectors ( 230 . 240 ) Recipient ( 200 ) in a two-dimensional array on or at the surface of the receiver ( 200 ) are arranged so that the beam spot S at least when no object ( 400 ) the light beam ( 300 ) interrupts the first ( 210 . 220 ) and the other organic photodetectors ( 230 . 240 ) at least partially covers, - the two other organic photodetectors ( 230 . 240 ) with the electronic assembly ( 500 ) and the output signals (S230, S240) of the two further organic photodetectors ( 230 . 240 ) with the help of the electronic assembly ( 500 ) be monitored. Lichtschranke nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass – die weiteren organischen Photodetektoren (230, 240) in der ersten Richtung (x) gesehen jeweils weitere Ausdehnungen (ax230, ax240) aufweisen, – die ersten (210, 220) und die weiteren organischen Photodetektoren (230, 240) in einer zweiten Richtung (y) gesehen jeweils zweite Ausdehnungen (ay210, ay220, ay230, ay240) aufweisen, – die ersten organischen Photodetektoren (210, 220) in der zweiten Richtung (y) gesehen in einem zweiten gegenseitigen Abstand dy von den ersten organischen Photodetektoren (230, 240) angeordnet sind, wobei – der Duchmesser d des Lichtstrahls (300) am Ort der Oberfläche des Empfängers (200), – der erste gegensitige Abstand dx und der zweite gegenseitige Abstand dy sowie – die ersten, die zweiten und die weiteren Ausdehnungen (ax210, ay210, ax220, ay220, ax230, ay230, ax240, ay240) der organischen Photodetektoren (210, 220, 230, 240) in der ersten (x) und der zweiten Richtung (y) derart gewählt sind, dass – der Durchmesser d kleiner ist als die ersten, die zweiten und die weiteren Ausdehnungen (ax210, ay210, ax220, ay220, ax230, ay230, ax240, ay240) und – der Durchmesser d größer ist als der erste Abstand dx und als der zweite Abstand dy.Photocell according to claim 4, characterized in that - the further organic photodetectors ( 230 . 240 ) in the first direction (x) each have further expansions (ax230, ax240), - the first ( 210 . 220 ) and the other organic photodetectors ( 230 . 240 ) in a second direction (y) have respective second expansions (ay210, ay220, ay230, ay240), - the first organic photodetectors ( 210 . 220 ) in the second direction (y) at a second mutual distance dy from the first organic photodetectors ( 230 . 240 ), wherein - the diameter d of the light beam ( 300 ) at the location of the surface of the receiver ( 200 ), - the first mutual distance dx and the second mutual distance dy, and - the first, second and further dimensions (ax210, ay210, ax220, ay220, ax230, ay230, ax240, ay240) of the organic photodetectors ( 210 . 220 . 230 . 240 ) in the first (x) and the second direction (y) are selected such that - the diameter d is smaller than the first, second and further dimensions (ax210, ay210, ax220, ay220, ax230, ay230, ax240, ay240) and - the diameter d is greater than the first distance dx and the second distance dy. Lichtschranke nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Array ein rechteckiges oder parallelogrammartiges Array ist, wobei die ersten (210, 220) und die weiteren organischen Photodetektoren (230, 240) auf den Ecken des gedachten Rechtecks oder des gedachten Parallelogramms angeordnet sind.A light barrier according to claim 4 or 5, characterized in that the array is a rectangular or parallelogram-like array, the first ( 210 . 220 ) and the other organic photodetectors ( 230 . 240 ) on the corners of the imaginary rectangles or the imaginary parallelogram are arranged. Lichtschranke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender (100) und der Empfänger (200) in einer gemeinsamen Einheit (600) integriert sind, wobei zusätzlich ein Strahlumlenker (700) vorgesehen ist, der den vom Sender (100) ausgesendeten Lichtstrahl (300) auf den Empfänger (200) umlenkt.Photocell according to one of the preceding claims, characterized in that the transmitter ( 100 ) and the recipient ( 200 ) in a common unit ( 600 ), wherein in addition a beam deflector ( 700 ) provided by the transmitter ( 100 ) emitted light beam ( 300 ) to the recipient ( 200 ) redirects. Lichtschranke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die organischen Photodetektoren (210, 220, 230, 240, 410, 420, 430) eine Rechteckform, Kreisform oder Kreissegmentform aufweisen.Photocell according to one of the preceding claims, characterized in that the organic photodetectors ( 210 . 220 . 230 . 240 . 410 . 420 . 430 ) have a rectangular shape, circular shape or circular segment shape. Lichtschranke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Strahlumlenker vorgesehen ist, der den Lichtstrahl (300) auf den Empfänger (200) umlenkt.Photocell according to one of the preceding claims, characterized in that a beam deflector is provided which blocks the light beam ( 300 ) to the recipient ( 200 ) redirects.
DE201010011025 2010-03-11 2010-03-11 sensor arrangement Expired - Fee Related DE102010011025B3 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201010011025 DE102010011025B3 (en) 2010-03-11 2010-03-11 sensor arrangement
PCT/EP2011/052165 WO2011110405A2 (en) 2010-03-11 2011-02-15 Sensor arrangement

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201010011025 DE102010011025B3 (en) 2010-03-11 2010-03-11 sensor arrangement

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102010011025B3 true DE102010011025B3 (en) 2011-07-28

Family

ID=44315737

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE201010011025 Expired - Fee Related DE102010011025B3 (en) 2010-03-11 2010-03-11 sensor arrangement

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102010011025B3 (en)
WO (1) WO2011110405A2 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19907547B4 (en) * 1998-03-17 2006-03-09 Leuze Electronic Gmbh & Co Kg Optoelectronic device
DE102004047022A1 (en) * 2004-09-28 2006-04-06 Siemens Ag Device for monitoring room areas
EP1752795A2 (en) * 2005-08-09 2007-02-14 Leuze electronic GmbH + Co. KG Optical sensor
DE102006049905A1 (en) * 2006-10-23 2008-04-30 Pepperl + Fuchs Gmbh Opto-electronic sensor and method for its operation
DE102007038905A1 (en) * 2007-08-17 2009-04-02 Siemens Ag Optical position sensor on an organic basis
DE102007059050A1 (en) * 2007-12-06 2009-06-10 Sick Ag Opto-electronic sensor e.g. light sensor, operating method for detecting objects in area, involves using size, direction and projection of deflection of light intensity after position, towards position and towards direction, respectively
AT506177B1 (en) * 2008-03-26 2009-07-15 Univ Graz Tech OPTICAL SENSOR

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001284631A (en) * 2000-03-30 2001-10-12 Toshiba Corp Photodetector and photodetection system
DE102006025469A1 (en) * 2006-05-30 2007-12-06 Siemens Ag photocell
DE102007015471B3 (en) * 2007-03-30 2008-08-14 Siemens Ag Environmental light sensor for monitoring intensity of interior light in closed areas, has light sensor comprises of photodiode, which is made of organic semiconductor material and photodiodes are formed in given geometry of large area

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19907547B4 (en) * 1998-03-17 2006-03-09 Leuze Electronic Gmbh & Co Kg Optoelectronic device
DE102004047022A1 (en) * 2004-09-28 2006-04-06 Siemens Ag Device for monitoring room areas
EP1752795A2 (en) * 2005-08-09 2007-02-14 Leuze electronic GmbH + Co. KG Optical sensor
DE102006049905A1 (en) * 2006-10-23 2008-04-30 Pepperl + Fuchs Gmbh Opto-electronic sensor and method for its operation
DE102007038905A1 (en) * 2007-08-17 2009-04-02 Siemens Ag Optical position sensor on an organic basis
DE102007059050A1 (en) * 2007-12-06 2009-06-10 Sick Ag Opto-electronic sensor e.g. light sensor, operating method for detecting objects in area, involves using size, direction and projection of deflection of light intensity after position, towards position and towards direction, respectively
AT506177B1 (en) * 2008-03-26 2009-07-15 Univ Graz Tech OPTICAL SENSOR

Also Published As

Publication number Publication date
WO2011110405A2 (en) 2011-09-15
WO2011110405A3 (en) 2012-07-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3279685B1 (en) Optoelectronic sensor and method for detecting an object
DE102007014034B3 (en) Optical sensor chip and anti-trap device with such
EP1355128B1 (en) Automatic alignment of a sensor
EP1357393B1 (en) Device for the determination of the angle of incidence of radiation on a radiation incidence area
EP2288943B1 (en) Light barrier and method for detecting objects
EP2708913A1 (en) Opto-electronic sensor and object detection method
DE112012005324B4 (en) Integrated circuit and method for detecting an angle of incident light
EP1480015B1 (en) Method and device for measuring a modulated light signal
DE102018109544A1 (en) Optoelectronic sensor and method for distance determination
EP2317347B1 (en) Optical sensor
DE102018129972A1 (en) Optoelectronic sensor and method for detecting objects
EP3270182A1 (en) Optoelectronic sensor and method for detecting objects in a surveillance area
EP3208511B1 (en) Device for monitoring a monitored area of a driverless vehicle
DE102010011025B3 (en) sensor arrangement
EP2434311B1 (en) Method for optical monitoring of a surveillance area and reflection light probe
DE19912971C1 (en) Method for detecting the light output of a transmission diode of an optical monitoring unit and suitable circuit arrangement
EP1927868B1 (en) Opto-electronic sensor
DE202016104285U1 (en) Optoelectronic sensor for detecting an object
EP2560208B1 (en) Optoelectronic sensor
DE102017103791B4 (en) Optoelectronic sensor and method for detecting objects
EP3187906B1 (en) Light barrier
EP3392679B1 (en) Optical sensor
WO2017163169A1 (en) Communication system having mobile transmitters and receivers
DE102018127627B4 (en) Photoelectric sensor device
DE102008022545B4 (en) Optical sensor

Legal Events

Date Code Title Description
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final

Effective date: 20111029

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20131001