DE3332463C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft allgemein einen Detektor,
und insbesondere einen nichtabbildenden Detektor für die
Bestimmung des Einfallswinkels einer Strahlungsquelle in
einer senkrecht zum Detektor verlaufenden Ebene, mit einer
lichtundurchlässigen, planaren Schlitzmaske mit wenigstens
einem schmalen, transparenten geradlinigen Schlitz in der
lichtundurchlässigen Ebene der Schlitzmaske, mit einer
Detektorgruppe, die in einer Ebene parallel zu und im Abstand
von der planaren Schlitzmaske angeordnet ist und mehrere
benachbarte Detektorelemente umfaßt, deren Längsmasken
jeweils parallel zueinander und senkrecht zu dem
transparenten Schlitz angeordnet sind, sowie mit den
Detektorelementen zugeordneten, zwischen der Schlitzmaske
und den Detektorelementen vorgesehenen Masken.
Ein solcher Strahlungsdetektor zur Bestimmung des
Einfallswinkels einer Strahlungsquelle, der beispielsweise
in der Raumfahrt zur Ausrichtung von Satelliten gegenüber
einem strahlenden Objekt wie der Sonne oder in der
Aeronautik beim Orten und Leiten von Flugzeugen verwendet
wird, ist beispielsweise aus der
DE-AS 21 23 610 bekannt. Bei dem bekannten,
den Einfallswinkel bestimmenden Strahlungsdetektor sind den
einzelnen Detektorelementen jeweils unterschiedliche
Strichcodes zugeordnet. Die Meßdaten aus den einzelnen
Detektorelementen werden dann in ein Binärcodesignal
umgewandelt. Ein einzelnes fehlerhaftes Detektorsignal kann
dabei bereits zu großen Fehlern bei der Ermittlung des
Einfallswinkels führen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen
Detektor der eingangs erwähnten Art zu schaffen, der genauer
und wirksamer arbeitet.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Detektor
gemäß Anspruch 1 gelöst.
Dieser Detektor und seine relativ einfache, zugehörige
elektrische Schaltung erzeugt ein Ausgangssignal mit einer
Amplitude, die proportional zu dem Winkel ist, in dem eine
Strahlungsquelle, wie beispielsweise die Landungslampen
eines Flugzeugs oder das periodisch aufblitzende Licht
eines entfernten Flugzeugs, von einer Ebene verschoben
ist, die senkrecht zur Oberfläche des Detektors verläuft.
Beispielsweise kann der Detektor so angeordnet und ausgerichtet
werden, daß er einen Azimut-Winkel von einem
bestimmten Bezugspunkt feststellt, wie beispielsweise vom
Kopfpunkt der Rollbahn eines Flughafens; wenn ein solcher
Detektor dann der Strahlung vom Landungslicht eines Flugzeuges
ausgesetzt wird, erzeugt er ein Ausgangssignal, das
proportional zu dem Azimut-Winkel des Flugzeugs, gemessen
vom Kopfpunkt der Rollbahn aus, ist. Wenn die Messung des
horizontalen Annäherungswinkels erforderlich ist, muß ein
zweites Detektorsystem verwendet werden, welches entsprechend
ausgerichtet ist, um die Flugbahn oder den Höhenwinkel
festzustellen. Die Detektoren sind so ausgelegt, daß
sie gegenüber Änderungen der Strahlung in der senkrechten
Achse vollständig unempfindlich sind, so daß es keine
Kreuzstörungen zwischen Detektoren gibt, die in zueinander
senkrechten Ebenen arbeiten.
Der noch zu beschreibende Detektor ist unempfindlich gegenüber
kurzen Strahlungsausbrüchen oder Änderungen der Strahlungsintensität
und liefert kontinuierlich exakte, sich
nicht ändernde Ausgangssignale für die Winkelanzeige, solange
das sich nähernde Flugzeug manövriert und erfaßt
werden kann und der Lichtstrahl auf den Detektor zu und
von ihm weg geschwenkt wird. Deshalb können also zwei oder
mehr Detektoren mit ihren zugehörigen elektrischen Schaltungen
in einem (automatischen) Nachtlandesystem oder für
andere Anwendungsfälle verwendet werden, bei denen exakte
Angaben über die Richtung einer Lichtquelle erforderlich
sind.
Der Detektor und die zugehörigen Schaltungen können bei
Bedarf extrem klein ausgelegt und in Massenfertigung zu
relativ geringen Kosten durch herkömmliche Ablagerungstechniken
hergestellt werden, wie sie auch bei der Fertigung
von integrierten elektronischen Schaltungen eingesetzt
werden. Die Detektorgruppe besteht aus einer relativ großen
Zahl von dünnen, benachbarten, parallelen Streifen aus
einem Detektormaterial mit geeigneter Empfindlichkeit
für die festzustellende Strahlung. Über jedem parallelen
Streifen befindet sich eine Maske, die so abgelagert worden
ist, daß sie offende Flächen frei läßt; diese Flächen
enthalten dann mehrere, identische, in Reihe geschaltete
Detektorelemente mit bestimmter Form auf der Oberfläche
des Detektormaterials. In Längsrichtung durch jeden Reihendetektor
in einem Detektorstreifen verläuft ein abgelagerter,
elektrischer Leiter, um das Photodetektorsignal zu
der zugehörigen, externen Schaltung zu übermitteln. Das
Maskenmuster ist in jedem benachbarten Streifen umgekehrt;
die elektrischen Leiter, die mit den Detektoren jedes dieser
abwechselnden Streifen der Gruppe verbunden sind, sind
miteinander gekoppelt, so daß in abwechselnden Streifen
die lichtelektrischen Photoströme in den Leitern in entgegengesetzten
Richtungen fließen.
Im geringen Abstand über der Gruppe von Detektoren, jedoch
im Abstand davon, ist eine obere, lichtundurchlässige
Schlitzmaske mit mehreren, schmalen, parallelen Schlitzen
oder transparenten Linien angeordnet, die senkrecht zur
Längsachse jedes parallelen Detektorstreifens ausgerichtet
sind. Der gleiche Abstand zwischen jedem Schlitz in dieser
Vielzahl von Schlitzen entspricht der Länge jedes Detektorelementes
in jedem parallelen Streifen; die Mittellinie
jedes Schlitzes ist exakt über und parallel zu einer seitlichen
Linie über der Mitte jedes Elementes angeordnet. Damit
wird also die Strahlung von der Quelle exakt senkrecht
zur Oberfläche der oberen Schlitzmaske als schmale Strahlungsschlitze
über die Detektorgruppe projiziert, wobei jede
Projektionslinie die Mitte der Detektoren in benachbarten,
parallelen Streifen kreuzt.
Wie oben angedeutet wurde, haben die in Reihe geschalteten
Detektoren in benachbarten, parallelen Streifen umgekehrte
Maskenmuster, so daß ihre jeweiligen Ausgangsströme entsprechend
den Musterrichtungen fließen. Wenn die projizierte
Strahlung durch die Schlitze der oberen Schlitzmaske
auf die Mitten der Detektoren in benachbarten Gruppen
fällt, wird jeder Detektor in gleicher Weise erregt, d. h.,
die lichtelektrischen Photoströme von benachbarten Streifen
sind gleich, so daß ihre Differenz zu Null wird. Die Masken
in abwechselnden Detektorstreifen haben jedoch eine solche
Form, daß sich fortschreitend eine geringere Strahlung und
damit geringere Photoströme ergeben, wenn sich die Strahlung
durch die obere Schlitzmaske in Längsrichtung von der Mitte
der Detektorzellen zu den Enden hin verschiebt. Deshalb erzeugen
bei einer Änderung des Winkels der Strahlungsquelle
die Detektoren in einem abwechselnden Streifen geringere
Ströme, während die anderen, abwechselnden Streifen von Detektoren
weiter die gleichen Ströme oder in Abhängigkeit
von der Auslegung der Detektormaske größere Ströme erzeugen.
Damit nimmt also bei einer Änderung des Strahlungswinkels
die Differenz der lichtelektrischen Photoströme von
den Detektoren in abwechselnden Streifen zu. Man könnte
annehmen, daß es eine leichte Aufgabe wäre, den Winkel der
Strahlungsquelle durch Messung der Gesamtströme von den abwechselnden
Streifen in der Gruppe zu bestimmen, d. h., die
entsprechenden Arbeitsgänge durchzuführen. Unglücklicherweise
sind jedoch die Probleme, die mit der Durchführung dieser
Teilung bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der gewünschten
Empfindlichkeit und des dynamischen Bereiches
verbunden sind, beträchtlich und nur mit hohem Kostenaufwand
zu lösen; außerdem führen sie oft zu Fehlern, die
diese Lösung für die Praxis ungeeignet machen.
Im einzelnen enthält die Detektorgruppe nach der vorliegenden
Erfindung mehrere, langgestreckte, benachbarte Detektorstreifen,
wobei jeder Streifen auf seiner Oberfläche
mit einer Maske versehen ist, um nur mehrere, identische,
in Reihe geschaltete Detektorelemente freizugeben; ein
Leiter für den Photostrom ist in Längsrichtung auf der
Oberfläche der Elemente in jedem Streifen ausgerichtet.
Die Elemente auf abwechselnden Detektorstreifen sind im
Vergleich mit denen der benachbarten Streifen in entgegengesetzter
Richtung ausgerichtet, so daß von jeder Gruppe
von abwechselnden Detektorstreifen lichtelektrische Photoströme
erhalten werden können, die jeweils in entgegengesetzten
Richtungen fließen. Die gesamte Detektorgruppe befindet
sich unter und im Abstand von einer parallelen,
lichtundurchlässigen Maske in einer Ebene mit schmalen,
transparenten Schlitzen, die senkrecht zu einer Längsachse
der Detektorstreifen verlaufen und in einem Abstand voneinander
angeordnet sind, der gleich der Länge jedes Detektorelementes
in den Streifen ist. Die Strahlung von einer
Strahlungsquelle, die auf der Maskenebene von einer senkrecht
zu der Ebene des Detektors verlaufenden Quelle trifft,
passiert die schmalen Querschlitze der Strahlung über den
Detektorstreifen und über der Mitte jedes Elementes. Wenn
der Einfallswinkel von dieser Senkrechten abweicht, verschieben
sich die Querstrahlungsschlitze in Längsrichtung
über die Elemente. Die Form jeder Maske, die über den Detektorstreifen
liegt und mehrere, identische Elemente bildet,
entspricht einer bestimmten expontiellen (Streulicht)
Blendenfunktion, welche die direkte Ableitung des
Einfallswinkels ermöglicht, indem der Logarithmus der beiden
lichtelektrischen Photoströme von jeder Gruppe von
abwechselnden Detektoren subtrahiert wird; diese Berechnung
läßt sich mit im Handel erhältlichen, integrierten
Schaltungen leicht ausführen, ohne daß Einbußen an Empfindlichkeit,
Genauigkeit oder Zuverlässigkeit inkauf genommen
werden müssen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die beiliegenden, schematischen
Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Teils einer
Detektorgruppe mit der darüber liegenden Schlitzmaske
und der elektronischen Schaltung, und
Fig. 2 im stark vergrößerten Maßstab eine perspektivische
Ansicht eines Detektorelementes der Gruppe
nach Fig. 1.
Fig. 1 zeigt einen Abschnitt einer Detektorgruppe 10, die
mehrere, benachbarte, parallele Streifen 12 bis 20 aufweist;
jeder Streifen ist aus einem zweckmäßigen Detektormaterial
hergestellt, das empfindlich für den Wellenlängenbereich
des festzustellenden Lichtes ist. Jeder parallele Streifen
ist mit einer daran befestigten, darüber liegenden, lichtundurchlässigen
Maske 21 beschichtet, die mehrere, in
Reihe geschaltete, diskrete Detektorelemente freigibt, wie
beispielsweise die Elemente 22, 23 und 24 auf dem Detektorstreifen
12. Die unteren Oberflächen aller Detektorstreifen
sind mit einem gemeinsamen Leiter 25 gekoppelt;
jeder Streifen 12 bis 20 enthält einen oberen, elektrischen
Leiter 26, der sich in Kontakt mit der oberen Oberfläche
jedes Elementes in dem Streifen befindet, um den
lichtelektrischen Strom von jedem der reihengeschalteten
Elemente in jedem Streifen abzuleiten.
Wie man in Fig. 1 erkennt, sind die Reihenelemente in benachbarten
Detektorstreifen, wie beispielsweise die Streifen
12 und 14 oder 14 und 16, in Musterrichtung umgekehrt
angeordnet, wobei die Leiter für den lichtelektrischen
Strom der abwechselnden Streifen miteinander verbunden
sind. D. h. also, daß die Leiter von abwechselnden Detektorstreifen
12, 16 und 20 mit einer gemeinsamen Leitung
28 und die Leiter von den abwechselnden Streifen 14 und 18
mit dem gemeinsamen Leiter 30 verbunden sind.
Über der Detektorgruppe 10 und parallel dazu ist eine
Schlitzmaske 32 angeordnet, die aus einem lichtundurchlässigen
Material mit mehreren, transparenten, parallelen
Schlitzen 34, 35 und 36 hergestellt ist; die Schlitze 34,
35 und 36 sind senkrecht zu der Achse jedes Detektorstreifens
in der Gruppe 10 ausgerichtet. Der Abstand zwischen
jedem Schlitz in der Schlitzmaske 32 ist gleich der Länge
jedes diskreten Elementes der Detektorstreifen, wobei
die Schlitzmaske so angeordnet ist, daß die von einem Punkt
senkrecht zur Oberfläche der Schlitzmaske ausgehende Strahlung
durch die Schlitze 34 oder 36 zu den seitlichen Mittellinien
jedes benachbarten Detektorelementes in benachbarten
Streifen durchgelassen wird. D. h. also, daß ein sehr
schmaler "Strahlungsbalken", der den Schlitz 35 passiert,
wie durch die gestrichelte Linie 38 angedeutet ist, in
Querrichtung zu der Gruppe 10 an den Mittelpunkten aller
diskreter Detektorelemente in der zweiten Spalte von Elementen
liegen wird, wie durch die gestrichelte Linie 40 angedeutet
ist.
Alle diskreten Detektorelemente in allen parallelen Detektorstreifen
der Gruppe 10 haben eine identische Größe
und Form; nur die Ausrichtung der Elemente in irgendeinem
Detektorstreifen ist im Vergleich mit der Ausrichtung
der Elemente in den benachbarten Streifen. Nach einer
bevorzugten Ausführungsform wird jedes diskrete Detektorelement,
wie beispielsweise das Element 23 in der zweiten
Spalte des Detektorstreifens 12, durch die Maske 21 in eine
erste Hälfte mit einer über seine gesamte Länge gleichen
Breite und in eine zweite Hälfte mit der gleichen Länge
aufgeteilt, wobei jedoch die Breite dieser zweiten Hälfte
sich exponentiell von der Mitte des Elementes bis zu seinem
Ende hin sowie bis zum Beginn des nächsten, in Reihe liegenden
Elementes 24 verringert. Die Elemente in den benachbarten
Detektorstreifen 14 sind in umgekehrter Richtung ausgerichtet.
Damit fällt also der schmale Strahlungsstreifen,
der den Schlitz 35 der Schlitzmaske 32 passiert hat und
durch die gestrichelte Linie 40 angedeutet ist, auf die
Mittelpunkte der Elemente der benachbarten, zweiten Spalte.
Da die benachbarten Detektoren an ihren mittleren Bereichen
die gleiche Breite haben, werden von ihren jeweiligen Leitern
26 und 27 die gleichen lichtelektrischen Ströme bzw.
Photoströme abgegeben.
Wenn sich die Strahlungsquelle in der Y-Richtung verschiebt,
wie durch die Pfeile 42 angedeutet ist, bleibt die durch
die gestrichelte Linie 40 angedeutete Strahlung in ihrer Lage
auf der Mitte der Detektorelemente der zweiten Spalte,
so daß die Detektorgruppe unempfindlich gegenüber einer
Verschiebung der Strahlung in der Y-Richtung ist. Eine
kleine Verschiebung des Einfallswinkels in X-Richtung verschiebt
jedoch die durch die gestrichelte Linie 40 angedeutete
Strahlung so, daß die Photoströme von den Detektorelementen
in einem Detektorstreifen wegen der konstanten
Detektorbreite unverändert bleiben, während der Photostrom
in benachbarten Streifen wegen der exponentiell kleiner
werdenden Breiten der Detektorelemente abnimmt.
Die gesamten Photoströme von allen abwechselnden Detektorstreifen
werden in ihren jeweiligen Sammelleitungen 28 und
30 addiert und auf logarithmische Schaltungen bzw. Verstärker
sowie Differenz-Schaltungen gegeben, welche die Logarithmus-
Werte abziehen, um ein Ausgangssignal zu erzeugen,
welches direkt proportional zu dem Einfallswinkel der Beleuchtungsquelle
ist. Die Sammelleitungen 28 und 30 sind
also mit dem Eingang von im Handel erhältlichen Schaltungen
46 bzw. 48 verbunden, die eine logarithmische Kompression
durchführen, also die Stromwerte in den entsprechenden natürlichen
Logarithmus umwandeln; die dadurch gewonnenen
logarithmischen Werte werden einem Differenzverstärker 50
und einem geeigneten Umwandler, insbesondere einem Impulsfrequenzteiler
zugeführt, der ein Ausgangssignal
erzeugt, das direkt proportional zu dem Einfallswinkel
der Strahlungsquelle ist und diesen Winkel in geeigneten
Geraden anzeigt.
Fig. 2 zeigt im stark vergrößerten Maßstab eine Ansicht eines
diskreten Detektorelementes, wie beispielsweise des
Detektorelementes 23 auf dem Detektorstreifen 12 in Verbindung
mit der Maske 21 und dem in Längsrichtung verlaufenden
Leiter 26 für den Photostrom. Die gestrichelte Linie
40 stellt die schmale Strahlungslinie dar, die durch den
Schlitz 35 der Schlitzmaske 32 von einer Quelle mit einem
Einfallswinkel Null in X-Richtung verläuft; die gestrichelte
Linie 40 liegt gemäß der Darstellung über der seitlichen
Mittellinie des Elementes 23. Wie oben beschrieben wurde,
hat die erste Hälfte des Elementes eine konstante Breite,
während sich die Breite der zweiten Hälfte des Elementes
23 exponentiell verringert, um einen kleineren Photostrom
zu liefern, wenn die in Querrichtung verlaufende Beleuchtungslinie,
d. h., die Linie 40, sich in dieser Richtung
längs des Elementes durch eine Änderung des Einfallswinkels
in X-Richtung der Strahlungsquelle verschiebt.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform soll das Verhältnis
der Gesamt-Photoströme I₁/I₂, die von den abwechselnden
Detektorstreifen erzeugt werden, die folgende Beziehung
erfüllen.
wobei K₁ ein Skalenfaktor und R der Einfallswinkel sind.
Wenn die Breiten der Schlitze 34 bis 36 in der Schlitzmaske
32 sehr schmal sind, dann gilt:
wobei die folgenden Bezeichnungen verwendet werden:
n₁=Brechungsindex des Maskenmaterials,
ne=Brechungsindex von Luft,
X=eine Stelle in X-Richtung längs des Elementes und
H=der Abstand zwischen der Gruppe 10 und der Schlitzmaske 32.
n₁=Brechungsindex des Maskenmaterials,
ne=Brechungsindex von Luft,
X=eine Stelle in X-Richtung längs des Elementes und
H=der Abstand zwischen der Gruppe 10 und der Schlitzmaske 32.
Diese Gleichung definiert den expontiellen Kurvenverlauf
der Detektorelemente.
Gemäß Fig. 2 können die seitliche Mitte 52 des Elementes
23, d. h., der Punkt, an dem X=0 ist, wie bei der gestrichelten
Linie 40 angedeutet wird, ausgedrückt werden
durch:
f(X)=1.
Die Kurve folgt dann der obigen Gleichung bis zu ihrem
Ende am Bezugszeichen 54, bei X=Xmax.
Die Gruppe 10, die Detektorelemente und die parallele
Schlitzmaske 12 können jede gewünschte Größe haben. Wenn
eine Detektorgruppe extrem klein ausgelegt wird, kann die
Länge jedes diskreten Detektorelementes, wie beispielsweise
des Elementes 23, näherungsweise 0,60 mm und seine
Breite maximal 0,10 mm betragen. Die Breite des schmalen
Abschnittes des Elementes kann beispielsweise am Punkt 54,
d. h., an der Stelle, wo bei der Gleichung für die Definition
der Kurve X=Xmax ist, näherungsweise 0,02 mm und die Breite
des Leiters 26 für den Photostrom 0,01 mm sein.
Bei diesem typischen Detektor kann die gesamte Detektorgruppe
10 insgesamt 100 oder mehr Detektorstreifen, wie
beispielsweise die Streifen 12 bis 20 enthalten, während
jeder Streifen wiederum 20 oder mehr diskrete Detektorelemente
aufweisen kann, wie beispielsweise die Elemente
22 bis 24.
Selbstverständlich werden die obigen Abmessungen eines
typischen Detektors nur als besonders zweckmäßige, nicht
jedoch als unbedingt erforderliche Merkmale erwähnt, da
die physikalische Größe der Gruppe und die Abmessungen
der Detektorelemente je nach Wunsch durch Änderung des
Wertes des Skalenfaktors in der Gleichung für die Definition
der Kurve variiert werden können.
Claims (8)
1. Detektor zur Bestimmung des Einfallswinkels einer
Strahlungsquelle in einer senkrecht zu dem Detektor
verlaufenden Ebene, mit einer lichtundurchlässigen, planaren
Schlitzmaske mit wenigstens einem schmalen, transparenten,
geradlinigen Schlitz in der lichtundurchlässigen Ebene der
Schlitzmaske, mit einer Detektorgruppe, die in einer Ebene
parallel zu und im Abstand von der planaren Schlitzmaske
angeordnet ist und mehrere benachbarten Detektorelemente
umfaßt, deren Längsachsen jeweils parallel zueinander und
senkrecht zu dem transparenten Schlitz angeordnet sind,
sowie mit den Detektorelementen zugeordneten, zwischen der
Schlitzmaske und den Detektorelementen vorgesehenen Masken,
dadurch gekennzeichnet, daß die den Detektorelementen (22,
23, 24) zugeordneten Masken (21) identisch sind, daß die
jedem Detektorelement (22, 23, 24) zugeordnete Maske so
ausgebildet ist, daß aus der durch den Schlitz (34, 35, 36)
und das erste Ende der Maske (21) auf das Detektorelement
fallenden Strahlung ein maximaler Detektorphotostrom und aus
der durch den Schlitz und das zweite Ende der Maske auf das
Detektorelement fallenden Strahlung ein minimaler
Detektorphotostrom erzeugt wird, daß jeweils die Masken (21)
benachbarter Detektorelemente umgekehrt zueinander
angeordnet sind, so daß das erste Ende einer Maske in der
Nähe des zweiten Endes der benachbarten Maske liegt, daß die
Detektorelemente jeweils abwechselnd mit einem gemeinsamen
ersten (28) bzw. zweiten (30) Leiter verbunden sind, daß der
erste Leiter (28) mit einem ersten logarithmischen Glied
(46) und der zweite Leiter (30) mit einem zweiten
logarithmischen Glied (48) zur Erzeugung von ersten und
zweiten logarithmischen Signalen entsprechend den durch
benachbarte Detektorelemente erzeugten Photoströmen
verbunden sind, und daß eine Einrichtung (50) zur Erzeugung
eines dem Einfallswinkel (R) entsprechendes Signal aus dem
ersten und zweiten logarithmischen Signal vorgesehen ist.
2. Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Detektorgruppe (10) mehrere benachbarte Streifen (12 bis 20)
aufweist, daß jeder Streifen (12 bis 20) mehrere
Detektorelemente (22, 23, 24) bildet, denen jeweils in Reihe
gleich angeordnete Masken zugeordnet sind, daß die
Detektorelemente (22, 23, 24) in jedem Streifen (12 bis 20)
in Reihe mit dem ersten oder dem zweiten Leiter geschaltet
sind, und daß die Anordnung der Masken der Detektorelemente
in jedem der Streifen im Vergleich mit den Masken der
Detektorelemente in den benachbarten Streifen umgekehrt ist.
3. Detektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Form jeder Maske jedes Detektorelementes gemäß einer
logarithmischhen Funktion so ausgebildet ist, daß die
Längsbewegung eines dünnen, in Querrichtung verlaufenden
Lichtstrahls über die Maske und das Detektorelement durch
den ersten und zweiten Leiter lichtelektrische Photoströme
mit einem expontiellen Amplitudenverhältnis erzeugt.
4. Detektor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß jeder Streifen (12 bis 20) von
Detektorelementen so ausgebildet ist, daß die zugeordneten
Masken auf die Oberseiten der Detektorelemente aufgebracht
sind, und daß sich ein den Photostrom jedes Streifens
leitender Leiter (26) in Längsrichtung der und von Masken
freien Bereiche der Detektorelemente (22, 23, 24) erstreckt.
5. Detektor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Maske (21) jedes der Detektorelemente (22, 23, 24) erste und
zweite, miteinander das darunter liegende Detektorelement
freilegende Maskenabschnitte enthält, die jeweils die Hälfte
der Länge des Detektorelementes einnehmen, wobei der erste
Abschnitt über seine gesamte Länge eine konstante Breite
hat, während der zweite Abschnitt an seinem ersten Ende (52)
eine Breite hat, die der Breite des damit verbundenen ersten
Abschnittes entspricht, und wobei sich diese Breite
entsprechend einer Exponentialkurve von diesem Punkt zum
zweiten Ende (54) dieses Abschnittes hin verringert.
6. Detektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
sich die Breite des zweiten Abschnittes jeder Maske eines
Detektorelementes (22, 23, 24) von dem ersten Ende zum
zweiten Ende des Abschnittes hin entsprechend einer Kurve
nach der folgenden Gleichung verringert:
wobei bedeuten:
n₁=Brechungsindex der darüberliegenden Maske (21),
n₂=Brechungsindex von Luft,
X=in Längsrichtung ein Punkt, gemessen von dem ersten Ende des zweiten Abschnittes aus und
H=der Abstand zwischen der Oberfläche des Detektorelementes und der lichtundurchlässigen, planaren Schlitzmaske (32).
wobei bedeuten:
n₁=Brechungsindex der darüberliegenden Maske (21),
n₂=Brechungsindex von Luft,
X=in Längsrichtung ein Punkt, gemessen von dem ersten Ende des zweiten Abschnittes aus und
H=der Abstand zwischen der Oberfläche des Detektorelementes und der lichtundurchlässigen, planaren Schlitzmaske (32).
7. Detektor nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß der Leiter in abwechselnden Streifen
(12, 16, 20) von Detektorelementen (22, 23, 24) mit einer
ersten Leitung (28) gekoppelt sind, daß mit den übrigen
Streifen (14, 18) von Detektorelementen (22, 23, 24) eine
zweite Leitung gekoppelt ist.
8. Detektor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß mit dem ersten und zweiten
logarithmischen Glied (46, 48) Differenzglieder (50)
gekoppelt sind, um die Ausgangssignale des ersten und
zweiten logarithmischen Gliedes voneinander zu subtrahieren
und ein Ausgangssignal zu erzeugen, welches direkt
proportional zu dem Einfallswinkel der Strahlung in einer
senkrecht zu dem Detektor verlaufenden Ebene ist.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US06/437,721 US4593187A (en) | 1982-10-29 | 1982-10-29 | Non-imaging illumination incidence angle detection system |
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DE3332463C2 true DE3332463C2 (de) | 1993-01-21 |
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ID=23737608
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19833332463 Granted DE3332463A1 (de) | 1982-10-29 | 1983-09-08 | Nichtabbildendes system zur feststellung des einfallswinkels einer strahlung |
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GB (1) | GB2129245B (de) |
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