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Hintergrund
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1. Technisches Gebiet
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Die
Erfindung bezieht sich auf Sensoren. Genauer gesagt bezieht sich
die Erfindung auf Vorrichtungen, die als Winkelsensoren eingesetzt
werden.
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2. Beschreibung der verwandten
Technik
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Winkelsensoren
werden bei einer großen Vielzahl von Anwendungen eingesetzt,
um Winkelausrichtung und -bewegung zu bestimmen und zu überwachen.
Zum Beispiel werden Winkelsensoren üblicherweise bei Steuersystemen
eingesetzt, um eine Ausrichtung und/oder Bewegung eines bestimmten
Elements des Systems zu überwachen und zu steuern. Anwendungen,
die Winkelsensoren einsetzen, reichen von Raumfahrt- und Satelliten-Haltungs-/Ausrichtungs-Steuerung
zur Ausrichtung eines Substrats während der Herstellung.
Als solches findet man Winkelsensoren und eine Winkelerfassung üblicherweise
in Vorrichtungen und Systemen, wie z. B. Verbraucherelektronik,
Automobilen, Herstellungsausrüstung, Navigationssystemen
und sogar Kommunikationssystemen (z. B. Antennenpositionssteuerung).
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Im
Allgemeinen können Winkelsensoren und Winkelerfassung in
zwei Kategorien unterteilt werden: Absolutwinkelsensoren/Erfassung
und Relativwinkelsensoren/Erfassung. Absolutwinkelsensoren/Erfassung
bestimmen eine absolute Ausrichtung (und häufig eine absolute
Position) eines Objekts. Beispiele von Absolut-Winkel- oder Positions-Sensoren
sind Trägheitssensoren, die eine Beschleunigung des Objekts
in einem Trägheitsreferenzrahmen messen. Relativwinkelsensoren/Erfassung
andererseits bestimmen einen relativen Winkel oder eine Ausrichtung
des Objekts relativ zu einem Referenzobjekt, Winkel oder Ausrichtung
(z. B. Referenzwinkel). Optische Winkelsensoren werden häufig
als Relativwinkelsensoren eingesetzt. Beispielhafte, optische Relativwinkelsensoren setzen üblicherweise
eine Laserinterferometrie und/oder Kollimation eines optischen Referenzsignals
ein.
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Trägheitspositionssensoren
von mikroelektromechanischen Systemen (MEMs) wurden bei Winkelerfassungsanwendungen
demonstriert. Leider können MEMs-Vorrichtungen häufig
unerschwinglich teuer herzustellen und einzusetzen sein. Laserinterferometrie
und kollimierte optische, auf einer Quelle basierende Winkelerfassung
ist ähnlich teuer und üblicherweise sind stabile
(häufig extrem stabile) Operationsbedingungen für
eine genaue Winkelbestimmung erforderlich. Sogar sehr einfache,
normale Einfallswinkeldetektoren, die auf Eckenreflektoren basieren,
können im Laufe der Zeit unter einer Verschlechterung und
Kalibrationsdrift leiden, teilweise aufgrund von Änderungen
bei einer Oberflächenbedingung der Reflektoren aufgrund
von Umweltfaktoren. Ferner stellen diese Techniken häufig
ein Problem während der Integration in eine integrierte Schaltung
(IC; integrated circuit) oder während der Herstellung dar,
wenn herkömmliche Herstellungstechniken erwünscht
sind.
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Kurze Zusammenfassung
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Bei
einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung
wird ein Winkelsensor geschaffen. Der Winkelsensor weist ein Gitter
mit Geführte-Mode-Resonanz (GMR; guided-mode resonance) und
einen Resonanzprozessor auf. Der Resonanzprozessor bestimmt einen
Einfallswinkel eines Signals, das auf das GMR-Gitter einfällt.
Der Resonanzprozessor bestimmt den Einfallswinkel aus einer Antwort
der Geführte-Mode-Resonanz des GMR-Gitters auf das Signal.
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Bei
anderen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung
wird ein Winkelerfassungssystem bereitgestellt. Das Winkelerfassungssystem weist
eine optische Quelle auf, die ein optisches Signal erzeugt. Das
Winkelerfassungssystem weist ferner ein Geführte-Mode-Resonanz-(GMR-)Gitter
auf. Das GMR-Gitter erzeugt eine Geführte-Mode-Resonanzantwort
auf das optische Signal, das auf eine Oberfläche des GMR-Gitters
einfallt. Das Winkelerfassungssystem weist ferner einen Resonanzprozessor
auf, der einen Einfallswinkel des optischen Signals auf die Oberfläche
des GMR-Gitters unter Verwendung der Geführte-Mode-Resonanzantwort
bestimmt. Der bestimmte Einfallswinkel wird durch das Winkelerfassungssystem
gespeichert und/oder ausgegeben.
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Bei
anderen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung
wird ein Verfahren zur Einfallswinkelbestimmung bereitgestellt.
Das Verfahren der Einfallswinkelbestimmung weist das Bereitstellen
eines Geführte-Mode-Resonanz-(GMR-; guided-mode resonance)
Gitters auf. Das Verfahren der Einfallswinkelbestimmung weist ferner
das Erfassen einer Geführte-Mode-Resonanz auf, die in dem
GMR-Gitter erzeugt wird, wenn es einem einfallenden Signal unterliegt.
Das Verfahren der Einfallswinkelbestimmung weist ferner das Bestimmen
eines Einfallswinkels des einfallenden Signals aus einem oder beiden einer
Anzahl von Geführte-Mode-Resonanzen und einer Brennweite
zwischen den Geführte-Mode-Resonanzen auf. Die Geführte-Mode-Resonanzen
sind in einer Antwort des GMR-Gitters auf das einfallende Signal
vorhanden.
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Bestimmte
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung weisen
andere Merkmale auf, die entweder zusätzlich zu den Merkmalen
sind oder an die Stelle der Merkmale treten, die hierin vorangehend
beschrieben wurden. Diese und andere Merkmale der Erfindung werden
nachfolgend Bezug nehmend auf die folgenden Zeichnungen detailliert
beschrieben.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
verschiedenen Merkmale der Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung sind einfacher verständlich Bezug nehmend auf
die nachfolgende, detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den
beiliegenden Zeichnungen, wo gleiche Bezugszeichen ähnliche
strukturelle Elemente bezeichnen, und in denen:
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1 ein
Blockdiagramm eines Winkelsensors gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
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2A eine
Querschnittsansicht eines eindimensionalen (1D-)GMR-Gitters gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
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2B einen
Querschnitt eines 1D-GMR-Gitters gemäß einem anderen
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
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3 eine
perspektivische Ansicht eines zweidimensionalen (2D-)GMR-Gitters
gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung darstellt.
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4 einen
Graphen von exemplarischen Spektren einer Geführte-Mode-Resonanz
darstellt, die dem Winkelsensor aus 1 zugeordnet
ist.
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5 ein
Blockdiagramm eines Winkelerfassungssystems gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
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6 ein
Flussdiagramm eines Verfahrens der Einfallswinkelbestimmung gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
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Detaillierte Beschreibung
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Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung ermöglichen entweder das Bestimmens
eines Einfallswinkels eines Signals und/oder das Bestimmen einer
Winkelausrichtung einer planaren Oberfläche relativ zu
dem einfallenden Signal. Genauer gesagt ist die planare Oberfläche
eine Oberfläche eines Geführte-Mode-Resonanz-(GMR-)Gitters. Eine
Geführte-Mode-Resonanz, die in dem GMR-Gitter durch das
Signal induziert wird, wird eingesetzt, um den Einfallswinkel zu
bestimmen. GMR-basierte Winkelbestimmungsaus führungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung zeigen im Allgemeinen eine hochempfindliche,
hochwinklige Auflösung und einen großen dynamischen
Bereich. Ferner sind die GMR-basierten Winkelbestimmungsausführungsbeispiele
relativ unbeeinflusst durch Fluktuationen bei einer Intensität
des Signals und können entweder relativ stabil gegenüber
einer gewissen physischen Verschlechterung der planaren Oberfläche
sein und/oder z. B. zu relativ hohen Auffrischungsraten in der Lage
sein (> 1 MHz). Als
solches kann die GMR-basierte Winkelbestimmung bei einer großen Vielzahl
von Operationsausführungsbeispielen und Zuständen
eingesetzt werden sowie Verwendung bei einer Vielzahl von Anwendungen
finden.
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Das
GMR-Gitter, das bei der GMR-basierten Winkelbestimmung eingesetzt
wird, kann auf oder in im Wesentlichen jeder Oberfläche
integriert sein und verwendet im Allgemeinen einen relativ kleinen Formfaktor
oder eine kleine Standfläche auf der Oberfläche.
Genauer gesagt werden GMR-Gitter unter Verwendung vieler herkömmlicher
Herstellungsverfahren hergestellt, was Folgende umfasst, aber nicht
auf diese beschränkt ist: mikrolithographie/nanolithographie-basierte
Oberflächenstrukturierung, die bei der Schaltungsherstellung
verwendet wird. Zum Beispiel können herkömmliche
Halbleiterherstellungstechniken (z. B. ein CMOS-kompatibler Herstellungsprozess)
eingesetzt werden, um ein GMR-Gitter auf einer Oberfläche
einer integrierten Schaltung (IC; integrated circuit) zu erzeugen.
Als solches kann ein Winkelsensor, der die GMR-basierte Winkelbestimmung
einsetzt, der verschiedenen Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung ohne weiteres in eine herkömmliche Schaltungsanordnung
auf einer IC integriert werden. Ferner kann ein solcher exemplarischer,
integrierter Winkelsensor innerhalb einer Oberflächenstandfläche realisiert werden,
die bis zu einem Quadratmillimeter klein ist, z. B. unter Verwendung
von gegenwärtig verfügbaren Herstellungsverfahren.
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Wie
hierin verwendet, ist eine „Geführte-Mode-Resonanz” als
eine anomale Resonanz definiert, die in einem Wellenleiter durch
ein Phasenanpassungselement angeregt wird, wie z. B. ein Beugungsgitter,
und gleichzeitig aus demselben extrahiert wird. Ein Erregungssignal
oder eine Welle (z. B. Licht), das auf das Beugungsgitter einfallt,
wird als Energie in eine Resonanzmode in dem Wellenleiter gekoppelt, und
ist im Wesentlichen aber im Allgemeinen temporär „gefangen”,
unter bestimmten Bedingungen, so wie bestimmten Kombinationen aus
Einfallswinkel und Signalwellenlänge. Die Resonanzmode
kann sich als eine Erregung aus Oberflächenwellen (d. h. Oberflächenplasmon)
auf einer Oberfläche eines metallischen Gitters manifestieren
oder als eine Resonanzwelle (z. B. geführte Mode oder quasi
geführte Mode) innerhalb eines Körpers einer dielektrischen Schicht
des Wellenleiters. Die gefangene Energie kann nachfolgend aus dem
Wellenleiter entkommen und sich entweder konstruktiv und/oder destruktiv entweder
mit einem Signal, das durch das Gitter reflektiert wird, oder einem
Signal, das durch das Gitter übertragen wird, kombinieren.
Geführte-Mode-Resonanzen werden häufig auch als „leckende
Resonanzen” bezeichnet.
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Ein „Geführte-Mode-Resonanz-(GMR-)Gitter”,
wie es hierin verwendet wird, ist als jegliches Beugungsgitter definiert,
das mit einem Wellenleiter gekoppelt ist, das eine Geführte-Mode-Resonanz
unterstützen kann. GMR-Gitter sind ferner bekannt als und
werden bezeichnet als „Resonanzgitterwellenleiter” und „dielektrische
Wellenleitergitter”. Zum Beispiel kann ein optisches GMR-Gitter
einen dielektrischen Plattenwellenleiter mit einem Beugungsgitter aufweisen,
das in oder auf einer Oberflächenschicht desselben gebildet
ist. Das Beugungsgitter kann Rillen oder Grate aufweisen, die auf
einer Oberfläche der dielektrischen Platte gebildet sind.
Bei einem anderen Beispiel ist das GMR-Gitter eine planare, dielektrische
Lage mit einem periodisch abwechselnden Brechungsindex (z. B. Phasengitter)
innerhalb der dielektrischen Lage. Ein exemplarisches Phasengitter kann
gebildet werden durch Bilden eines periodischen Arrays aus Löchern
in und durch die dielektrische Lage. Ein Signal, das auf die Oberfläche
eines GMR-Gitters einfällt, das eine Geführte-Mode-Resonanz
darin erregt, kann gleichzeitig extrahiert werden als ein reflektiertes
Signal (d. h. reflektierte Wellen), das von einer Einfallsoberfläche
des GMR-Gitters reflektiert wird, und/oder ein übertragenes
Signal (d. h. übertragene Wellen), das durch das GMR-Gitter
und aus einer Seite des GMR-Gitters verläuft, das gegenüberliegend
zu der Einfallsoberfläche ist.
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Bei
verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das GMR-Gitter
entweder ein eindimensionales (1D-)Gitter oder ein zweidimensionales
Gitter sein. Ein 1D-GMR-Gitter kann einen Satz aus parallelen und
im Wesentlichen geraden Rillen aufweisen, die nur in einer ersten
Richtung periodisch sind (z. B. entlang einer x-Achse). Ein Beispiel
eines 2D-GMR-Gitters weist ein Array aus Löchern in einer
dielektrischen Platte oder einer Lage auf, wo die Löcher
periodisch entlang zwei orthogonalen Richtungen beabstandet sind
(z. B. sowohl entlang einer x-Achse als auch einer y-Achse). Eine
weitere Erörterung von GMR-Gittern und Geführte-Mode-Resonanz
findet sich z. B. in Magnusson u. a.,
U.S.-Patent
Nr. 5,216,680 , und Wawro u. a.,
U.S.-Patent Nr. 7,167,615 , wobei beide
derselben hierin durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen
sind.
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Unter
den Charakteristika eines GMR-Gitters ist eine Winkelbeziehung zwischen
einem Einfallswinkel einer Einfallswelle und einer Antwort des GMR-Gitters.
Die Antwort kann entweder eine Reflexionsantwort oder eine Übertragungsantwort
sein. Es wird ein 1D-GMR-Gitter betrachtet, das eine relativ flache
oder dünne, dielektrische Schicht aufweist und eine Gitterperiode Λ aufweist.
Ein Planarwellenvektor β als eine Funktion einer Freiraumwellenlänge Λ einer
Einfallswelle für das 1D-Gitter ist gegeben durch eine
Dispersionsbeziehung von Gleichung (1). β(λ)
= neff(λ)2πλ (1)wobei neff(λ) ein effektiver Brechungsindex
einer geführten Mode des Gitters ist. Der effektive Brechungsindex
neff(λ) ist ein gewichteter Durchschnitt der
Brechungsindizes der Materialien, in denen sich eine geführte
Mode innerhalb des 1D-GMR-Gitters ausbreitet. Eine Wechselwirkung
zwischen quasi-geführten Moden mit planarem Momentum innerhalb des
1D-GMR-Gitters und einer Einfallswelle (z. B. einem Lichtstrahl)
der Wellenlänge λ kann im Hinblick auf eine ganzzahlige
Mode m durch Gleichung (2) beschrieben werden. βm(λ, θ)
= 2πλ sin(θ) + 2πmΛ (2)wobei
die einfallende Welle von einem Medium mit einem Brechungsindex
n einfällt und einen Einfallswinkel θ aufweist
und wobei Λ die Periode des 1D-GMR-Gitters ist. Die Wechselwirkung
erzeugt eine Geführte-Mode-Resonanzantwort des 1D-GMR-Gitters.
Die Geführte-Mode-Resonanzantwort ist eine Funktion sowohl
von der Wellenlänge λ als auch dem Einfallswinkel θ.
Bei einigen Ausführungsbeispielen ist die Geführte-Mode-Resonanzantwort
eine Reflexionsantwort, während bei anderen Ausführungsbeispielen
die Geführte-Mode-Antwort eine Sendeantwort des 1D-GMR-Gitters
ist. Hierin ist der Einfallswinkel θ definiert als ein
Winkel zwischen einer Grundeinfallsrichtung der einfallenden Welle und
einer Ebene parallel zu einer Oberfläche des GMR-Gitters.
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Zum
Beispiel kann die einfallende Welle ein optisches Signal sein, das
auf ein optisches 1D-GMR-Gitter einfällt. Solch ein einfallendes,
optisches Signal kann ein reflektiertes, optisches Antwortsignal
von einer Oberfläche verursachen, auf die das optische
Signal einfallt. Alternativ kann das einfallende, optische Signal
durch das optische 1D-GMR-Gitter verlaufen und aus einer Seite gegenüberliegend
zu der Einfallsoberfläche austreten, was ein übertragenes,
optisches Antwortsignal ergibt. Der Einfallswinkel ist ein Winkelmaß zwischen
einer Ebene parallel zu der Einfallsoberfläche und einer
Richtung, aus der das optische Signal an dem optischen 1D-GMR-Gitter
ankommt.
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Die
Geführte-Mode-Resonanzantwort kann erfasst werden als spektrale
Merkmale (z. B. Spitzen in dem Spektrum) innerhalb eines Spektrums
entweder von der Reflexionsantwort oder der Übertragungsantwort
(z. B. optisches Reflexions-/Übertragungsspektrum). Genauer
gesagt sind die spektralen Merkmale für eine bestimmte,
ganzzahlige Mode m bei Wellenlängen λm innerhalb
des Reflexions-/Übertragungsspektrums angeordnet, die folgende
Beziehung erfüllen: βeff(λ)
= |βm(λ, θ)|,
gegeben durch Gleichung (3). λ±m = Λm [neff ± nsin(θ)] (3)
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Aus
Gleichung (3) wird deutlich, dass die spektralen Merkmale für
eine m-te Mode in Paaren auftreten, die durch eine spektrale Distanz Δλm getrennt sind, die eine Funktion des Einfallswinkels θ ist,
gegeben durch Gleichung (4). Δλm(θ) = 2nΛm sin(θ) (4)
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Aus
Gleichung (4) wird deutlich, dass für einen normalen Einfallswinkel
(d. h. θ = 90 Grad) die spektrale Distanz gleich Null ist,
was anzeigt, dass nur eine Geführte-Mode-Resonanz vorliegt.
Ferner wird aus Gleichung (4) deutlich, dass die spektrale Distanz Δλm unabhängig von einer absoluten,
spektralen Position der Resonanz sowie einer Intensität oder
Amplitude der einfallenden Welle ist. Tatsächlich tritt
für eine gegebene Gitterperiode Λ eine Resonanzspaltung
auf, was zu der spektralen Distanz Δλm zwischen
spektralen Merkmalen führt, die nur eine Funktion des Einfallswinkels θ,
des Brechungsindex des Einfallsmediums n und einer Modenordnung
m ist.
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Insbesondere
ist die spektrale Distanz Δλm unabhängig
von der physischen Zusammensetzung des Gitters (z. B. Gittertyp
und effektiver Brechungsindex neff des Gitters).
Zum Beispiel beeinträchtigt eine Oxidation einer Oberfläche
des GMR-Gitters nicht eine gemessene, spektrale Distanz Δλm für die oxidierte Oberfläche
relativ zu einer nichtoxidierten Oberfläche. Als solches
wird eine Kalibrierung des Gitters als ein Winkelsensor nicht durch
eine Änderung bei einer Zusammensetzung der Gitterschichten beeinflusst.
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Der
Einfachheit halber wird hierin kein Unterschied zwischen einem Substrat
oder einer Platte und jeglicher Schicht oder Struktur auf dem Substrat/der
Platte gemacht, außer eine solche Unterscheidung ist zum
richtigen Verständnis notwendig. Auf ähnliche
Weise wird auf alle Beugungsgitter hierin allgemein Bezug genommen,
außer eine Unterscheidung ist zum richtigen Verständnis
notwendig. Ferner, wie hierin verwendet, soll der unbestimmte Artikel „einer/eine/eine” seine übliche
Bedeutung im Patentsinn haben, d. h. „ein oder mehrere”.
Zum Beispiel bezeichnet „eine Schicht” im Allgemeinen
eine oder mehrere Schichten, somit bezeichnet z. B. „die Schicht” hierin „die
Schicht(en)”. Ferner wird hierin Bezug auf „oben”,
unten”, „Ober”-, „Unter”-, „auf”, „ab”, „links” oder „rechts” genommen
und soll hierin keine Einschränkung darstellen. Ferner
sollen Beispiele hierin ausschließlich darstellend sein
und werden zu Erörterungszwecken und nicht einschränkend vorgelegt.
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1 stellt
ein Blockdiagramm eines Winkelsensors 100 gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar. Der
Winkelsensor 100 bestimmt einen Einfallswinkel eines Signals 102. Der
Winkelsensor 100 bestimmt den Einfallswinkel als einen
Winkel, der von einer Oberflächenebene des Winkelsensors 100 zu
einer Ankunftsrichtung des Signals 102 gemessen wird. Bei
verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das Signal 102 ein Breitbandsignal
sein (z. B. weißes Licht) oder ein frequenzabgetastetes
Schmalbandsignal 102 (z. B. frequenzabgetastetes, monochromatisches
Licht).
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Im
Allgemeinen wird das Signal 102 über einen Frequenzbereich
als eine Funktion der Zeit abgetastet oder gewobbelt. Zum Beispiel
kann das Signal 102 ein optisches Signal 102 aus
einer optischen Quelle aufweisen (in 1 nicht
dargestellt), wo das optische Signal 102 ein Breitbandsignal 102 ist,
wie z. B., aber nicht ausschließlich, weißes Licht.
Bei einem anderen Beispiel kann ein optisches Signal 102 erzeugt
werden durch einen Abtast-Kontinuierliche-Welle-Laser, der ein frequenzabgetastetes,
optisches Signal 102 als eine Funktion der Zeit ergibt. Bei
einigen Ausführungsbeispielen kann das Signal 102 gebün delt
bzw. kollimiert sein (z. B. ein gebündeltes, optisches
Signal). Bei einigen Ausführungsbeispielen kann das optische
Signal 102 polarisiert sein (z. B. ein polarisiertes, optisches
Signal).
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Der
Winkelsensor 100 weist ein Geführte-Mode-Resonanz-(GMR-)Gitter 110 auf.
Im Allgemeinen kann das GMR-Gitter 110 jegliches Gitter sein,
das in der Lage ist, eine Geführte-Mode-Resonanz zu unterstützen.
Bei einigen Ausführungsbeispielen ist das GMR-Gitter 110 ein
planares Beugungsgitter, das mit einem planaren, dielektrischen Wellenleiter
gekoppelt ist (z. B. dielektrische Platte oder Lage). Die Oberfläche,
von der der Einfallswinkel gemessen wird, ist eine planare Oberfläche
des GMR-Gitters 110, das üblicherweise das Beugungsgitter
umfasst.
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Bei
einigen Ausführungsbeispielen weist das GMR-Gitter 110 ein
1D-Beugungsgitter einer Gitterperiode Λ auf. Solche Ausführungsbeispiele
werden hierin ein „1D-GMR-Gitter” genannt. 2A stellt eine
Querschnittsansicht eines 1D-GMR-Gitters 110 gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar. Wie
dargestellt ist, weist das 1D-GMR-Gitter 110 ein Beugungsgitter 112 auf,
das auf einer oberen Oberflächenschicht einer dielektrischen
Platte oder Schicht 114 gebildet ist. Das Beugungsgitter 112 kann
als periodisch beabstandete Gitterelemente gebildet sein, die entweder
Grate und/oder Rillen sein können z. B. mit der Gitterperiode Λ.
Die Gitterelemente können mechanisch gebildet werden, z.
B. durch Formen oder Ätzen. Alternativ können
die Gitterelemente gebildet werden durch Aufbringen und Strukturieren
eines anderen Materials (z. B. eines Dielektrikums oder eines Metalls)
auf einer Oberfläche der dielektrischen Platte 114.
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2B stellt
einen Querschnitt eines 1D-GMR-Gitters 110 gemäß einem
anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
dar. Wie in 2B dargestellt ist, weist das
Beugungsgitter 112 des 1D-GMR-Gitters 110 periodisch
abwechselnde Streifen eines ersten, dielektrischen Materials und
eines zweiten, dielektrischen Materials innerhalb der dielektrischen
Platte 114 auf. Die Streifen sind periodisch bei der Gitterperiode Λ beabstandet
und sind im Wesentlichen parallel zueinander. Bei einigen Ausführungsbeispielen
ist eine Breite, die in einer Richtung der Gitterperiode Λ gemessen
wird (d. h. in einer Abwechslungsrichtung der Streifen), im Wesentlichen
dieselbe von einem Streifen zu dem nächsten. Ein Brechungsindex
n1 des ersten, dielektrischen Materials
unterscheidet sich von einem Brechungsindex n2 des
zweiten, dielektrischen Materials, was zu einem periodisch abwechselnden
Brechungsindex entlang der Richtung der Gitterperiode Λ führt.
Die periodisch abwechselnden Brechungsindizes erzeugen das Beugungsgitter 112 innerhalb der
dielektrischen Platte 114.
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Bei
dem 1D-GMR-Gitter 110 wird der Einfallswinkel im Wesentlichen
orthogonal zu der Gitterperiode Λ des Beugungsgitters 112 bestimmt
(z. B. orthogonal zu den Graten, Rillen oder dielektrischen Streifen).
Als solches kann der Winkelsensor 100, der ein 1D-GMR-Gitter 110 aufweist,
verwendet werden, um einen Einfallswinkel eines Signals 102 relativ zu
einer einzelnen Richtung oder Achse (z. B. x-Achse) zu bestimmen.
Um einen Einfallswinkel relativ zu einer zweiten, üblicherweise
orthogonalen Richtung oder Achse zu messen, kann ein zweiter auf
einem Gitter basierender 1D-GMR-Winkelsensor 100 eingesetzt
werden. Zum Beispiel können zwei auf einem Gitter basierende
1D-GMR-Winkelsensoren 100, die orthogonal zueinander entlang
von Hauptachsen eines Koordinatensystems ausgerichtet sind (z. B. x-Achse
und y-Achse eines kartesischen Koordinatensystems), eingesetzt werden,
um einen beliebigen Einfallswinkel in einem 2π-Steradiant-Halbraum über einer
Ebene zu bestimmen, die die Winkelsensoren 100 enthält.
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Bei
anderen Ausführungsbeispielen weist das GMR-Gitter 110 ein
2D-Beugungsgitter auf und wird hierin als ein 2D-GMR-Gitter 110 bezeichnet. 3 stellt
eine perspektivische Ansicht eines 2D-GMR-Gitters 110 gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar. Wie
dargestellt ist, weist das Beugungsgitter 112 des 2D-GMR-Gitters 110 ein
periodisches 2D-Array aus Löchern auf, die in einer Oberflächenschicht
der dielektrischen Platte 110 gebildet sind. Das periodische
2D-Array aus Löchern weist eine zweidimensionale Periode Λ auf,
die eine sich periodisch wiederholende Brechungsindexdiskontinuität
in der Oberflächenschicht der dielektrischen Platte 114 einbringt.
Die sich periodisch wiederholende Brechungsindexdiskontinuität erzeugt
das Beugungsgitter 112.
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Zum
Beispiel kann die dielektrische Platte 114 einen Silizium-auf-Isolator-(SOI-;
silicon an insulator)Wafer aufweisen und das Beugungsgitter 112 kann
ein quadratisches Gitter aus Löchern aufweisen, die in
eine Oberfläche des Siliziums (Si) geätzt sind.
Bei diesem Beispiel können die Löcher einen Durchmesser
von ungefähr 400 Nanometern (nm) aufweisen und auf eine
Tiefe von ungefähr 25 nm geätzt sein. Eine Beabstandung
zwischen oder Periode Λ von den Löchern in dem
quadratischen Gitter kann ungefähr 1,05 Mikrometer (μm)
sein (d. h. wo Λ = Λ1 = Λ2). Bei diesem Beispiel kann das Si eine
Schicht mit einer Dicke von ungefähr 50 nm sein.
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Während
es in 3 als Löcher dargestellt ist, kann das
2D-Beugungsgitter 112 im Wesentlichen durch jegliche Einrichtung
zum Einbringen einer sich periodisch wiederholenden 2D-Diskontinuität
erzeugt werden. Zum Beispiel können die Löcher,
die oben beschrieben sind, mit einem dielektrischen Material eines
unterschiedlichen Brechungsindex als dem der dielektrischen Platte 114 gefüllt
sein. Bei einem anderen Beispiel wird das 2D-Beugungsgitter bereitgestellt
durch Löcher oder gefüllte Löcher (z.
B. dielektrische Stopfen), die sich vollständig durch eine Gesamtdicke
der dielektrischen Platte 114 erstrecken. Bei einem wiederum
anderen Beispiel kann ein Array aus hervorstehenden Oberflächenmerkmalen (z.
B. Höckern) als das 2D-Beugungsgitter eingesetzt werden.
Bei einigen Ausführungsbeispielen kann eine Gitterperiode Λ1 des 2D-Beugungsgitters 112 in einer
ersten Richtung (z. B. x-Achse) des periodischen Arrays unterschiedlich
zu einer Gitterperiode Λ2 in einer
zweiten Richtung (z. B. y-Achse) des periodischen Arrays sein.
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Bezug
nehmend wiederum auf 1 weist der Winkelsensor 100 ferner
einen Resonanzprozessor 120 auf. Der Resonanzprozessor 120 bestimmt den
Einfallswinkel aus einer Geführte-Mode-Resonanzantwort 104 des
GMR-Gitters 110 zu dem Signal 102. Genauer gesagt
extrahiert der Resonanzprozessor 120 Informationen aus
der Geführte-Mode-Resonanzantwort 104 und setzt
die extrahierten Informationen ein, um den Einfallswinkel zu bestimmen.
Bei einigen Ausführungsbeispielen extrahiert der Resonanzprozessor 120 die
Informationen aus einem Antwortsignal 104, das sich auf
die Geführte-Mode-Resonanzantwort 104 bezieht,
die durch das GMR-Gitter 110 erzeugt wird.
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Zum
Beispiel wird das Antwortsignal 104 erzeugt durch eine
Wechselwirkung zwischen dem einfallenden Signal 102 und
den geführten Moden des GMR-Gitters 110. Bei einigen
Ausführungsbeispielen kann das Antwortsignal 104 ein Übertragungsantwortsignal 104 sein,
wie in 1 dargestellt ist. Wenn ein Übertragungsantwortsignal 104 eingesetzt wird,
kann der Resonanzprozessor 120 (oder ein Detektorabschnitt
desselben) auf einer Seite des GMR-Gitters 110 gegenüberliegend
zu einer Seite angeordnet sein, auf die das Signal einfällt.
Alternativ kann das Antwortsignal 104 ein Reflexionsantwortsignal
sein (nicht dargestellt). Bei einem reflektierten Antwortsignal 104 ist
der Resonanzprozessor 120 (oder ein Detektorabschnitt desselben)
im Allgemeinen so angeordnet, dass er der Einfallsseite des GMR-Gitters 110 zugewandt
ist. Bei einigen Ausführungsbeispielen werden sowohl Übertragungsantwort-
als auch Reflexionsantwortsignale 104 eingesetzt, derart,
dass der Resonanzprozessor 120 Übertragungs- und
Reflexionsempfangskomponenten aufweist.
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Bei
einigen Ausführungsbeispielen bestimmt der Resonanzprozessor 120 den
Einfallswinkel aus einer spektralen Distanz zwischen einem Paar
aus Geführte-Mode-Resonanzen. Bei solchen Ausführungsbeispielen
ist der bestimmte Einfallswinkel proportional zu der spektralen
Distanz. Die spektrale Distanz ist eine Distanz innerhalb eines
Spektrums der Geführte-Mode-Resonanzantwort 104.
Zum Beispiel kann die spektrale Distanz ein Frequenzunterschied
sein oder gleichermaßen ein Wellenlängenunterschied,
zwischen einem Ort einer ersten Resonanz und einem Ort einer zweiten
Resonanz eines Paars aus Resonanzen innerhalb eines Spektrums eines
Antwortsignals 104 aus dem GMR-Gitter 110.
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Bei
anderen Ausführungsbeispielen bestimmt der Resonanzprozessor 120 den
Einfallswinkel durch Zählen von Resonanzen in der Geführte-Mode-Resonanzantwort 104.
Genauer gesagt, wenn eine einzelne Resonanz durch den Resonanzprozessor 120 gezählt
wird, wird der Einfallswinkel als normal (z. B. 90 Grad) zu dem
GMR-Gitter 110 bestimmt. Wenn mehr als eine Resonanz durch
den Resonanzprozessor 120 gezählt wird, wird durch
den Resonanzprozessor 120 bestimmt, dass der Einfallswinkel
weniger als 90 Grad ist. Bei einigen Ausführungsbeispielen,
wenn der Resonanzprozessor 120 mehr als eine Resonanz zählt,
wird dann eine spektrale Distanz durch den Resonanzprozessor 120 eingesetzt,
um den Einfallswinkel zu bestimmen. Hierin ist ein „normaler
Einfallswinkel” als der Einfallswinkel θ = 90
Grad definiert.
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Bei
einigen Ausführungsbeispielen kann der Resonanzprozessor 120 einen
Spektrumanalysator aufweisen. Der Spektrumanalysator erzeugt ein Spektrum
eines Antwortsignals 104, das durch das GMR-Gitter 110 erzeugt
wird. Genauer gesagt kann der Spektrumanalysator ein Spektrum aus
einem Antwortsignal 104 erzeugen, das durch ein Breitband-(Mehrfachfrequenz-)Einfallssignal 102 erzeugt wird.
Funktionen des Spektrumanalysators, wie z. B., aber nicht ausschließlich,
ein Spitzendetektor, können eingesetzt werden, um Geführte-Mode-Resonanzen
zu identifizieren. Sobald sie identifiziert ist, kann die Geführte-Mode-Resonanz
gezählt werden und/oder eine spektrale Distanz zwischen
den Resonanzen kann bestimmt werden. Viele Spektrumanalysatoren
liefern Funktionen, um z. B. eine spektrale Distanz zu messen. Aus
der spektralen Distanz (oder dem Zählwert) kann der Einfallswinkel
bestimmt werden, wie oben beschrieben wurde.
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Bei
anderen Ausführungsbeispielen weist der Resonanzprozessor 120 einen
Signaldetektor auf (z. B. einen optischen Detektor). Der Signaldetektor
empfängt das Antwortsignal 104, das durch das GMR-Gitter 110 erzeugt
wird. Bei solchen Ausführungsbeispielen weist der Resonanzprozessor 120 ferner
einen Leistungsmesser auf. Der Leistungsmesser misst einen Leistungspegel,
der durch den Signaldetektor ausgegeben wird, wobei der Leistungspegel
proportional zu einer Größe des Antwortsignals 104 ist.
Solche Ausführungsbeispiele des Resonanzprozessors 120 können
eingesetzt werden, wenn das einfallende Signal 102 z. B.
ein frequenzabgetastetes Schmalbandsignal 102 aufweist.
Der Einfallswinkel wird entweder durch Zählen einer Anzahl
der Spitzen in dem gemessenen Leistungspegel oder durch Messen einer
Zeitdistanz zwischen einem Paar aus Spitzen in dem gemessenen Leistungspegel
bestimmt.
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Zum
Beispiel kann der Resonanzprozessor 120 einen CMOS- oder
CCD-Sensor aufweisen, der ein Antwortsignal 104 aus dem
GMR-Gitter 110 empfängt. Bei einem anderen Beispiel
kann der Resonanzprozessor 120 ein Array aus wellenlängenempfindlichen
Mikrosensoren aufweisen. Der exemplarische Resonanzprozessor 120 kann
ferner eine anwendungsspezifische, integrierte Schaltung (ASIC; application
specific integrated circuit) aufweisen, die einen Spitzenfinder
oder einen anderen Strukturerkennungsalgorithmus implementiert,
um Resonanzinformationen zu identifizieren und aus einer Ausgabe
des einen oder der mehreren Sensoren zu extrahieren. Die ASIC kann
ferner den Einfallswinkel aus den extrahierten Resonanzinformationen
berechnen.
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4 stellt
einen Graphen von exemplarischen Spektren einer Geführte-Mode-Resonanz
dar, die dem Winkelsensor 100 aus 1 zugeordnet
ist. Genauer gesagt zeigt ein erstes, dargestelltes Spektrum 130 ein
typisches Spektrum eines Antwortsignals 104, das durch
ein optisches GMR-Gitter 110 erzeugt wird, wenn es bei
einem normalen Einfallswinkel (θ = 0 Grad) beleuchtet wird.
Bei einem normalen Einfall wird eine einzelne Geführte-Mode-Resonanz erzeugt,
wie durch eine einzelne Spitze 132 angezeigt ist, die in
dem Spektrum 130 vorhanden ist. Ein zweites, dargestelltes
Spektrum 140 in 4 zeigt ein typisches Spektrum
eines optischen GMR-Gitters 110, das bei einem Einfallswinkel θ beleuchtet
wird. Das Spektrum 140 weist zwei Spitzen 142, 144 auf. Eine
relative, spektrale Distanz Δλ zwischen den zwei
Spitzen 142, 144 ist proportional zu dem Einfallswinkel θ.
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Im
Allgemeinen, für einen gegebenen Einfallswinkel und eine
bestimmte Struktur (z. B. Periode Λ) eines GMR-Gitters 110,
können mehr als zwei Geführte-Mode-Resonanzen
vorhanden sein, die ihrerseits mehr als zwei Spitzen in dem Spektrum
erzeugen. Ein Einfallswinkel kann jedoch durch eine relative Beabstandung
zwischen einem Paar der Spitzen bestimmt werden, wenn mehr als zwei
Spitzen vorhanden sind. Zum Beispiel kann eine relative, spektrale
Distanz zwischen ersten zwei Spitzen, die am nächsten zu
einem Mittelpunkt des Spektrums sind, eingesetzt werden. Der Mittelpunkt
des Spektrums ist ein Punkt, an dem eine einzelne Spitze für
einen normalen Einfallswinkel des einfallenden Signals 102 auftreten
würde. Ferner, während sie hierin als eine spektrale
Spitze beschrieben sind, können andere spektrale Merkmale,
die eine Geführte-Mode-Resonanz in dem GMR-Gitter 110 anzeigen,
eingesetzt werden, um eine Resonanz zu identifizieren und zu lokalisieren.
Zum Beispiel kann mindestens entweder ein Tal in dem Spektrum, ein
Nulldurchgang relativ zu einem Durchschnittspegel des Spektrums
und ein Wendepunkt in dem Spektrum ebenfalls eingesetzt werden.
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5 stellt
ein Blockdiagramm eines Winkelerfassungssystems 200 gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar. Wie
dargestellt ist, setzt das Winkel erfassungssystem 200 ein optisches
Signal 202 ein und ist daher bei diesem Ausführungsbeispiel
ein photonisches oder optisches Winkelerfassungssystem 200.
Bei anderen Ausführungsbeispielen sind die optischen Komponenten
durch Komponenten ersetzt, die für ein Signal vom nichtoptischen
Typ angepasst sind, derart, dass das Winkelerfassungssystem 200 als
ein allgemeines Winkelerfassungssystem betrachtet werden kann (nicht
dargestellt). Das Winkelerfassungssystem 200 gibt einen
bestimmten Einfallswinkel des optischen Signals 202 aus.
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Das
Winkelerfassungssystem 200 weist ein Geführte-Mode-Resonanz-(GMR-)Gitter 210 auf. Das
GMR-Gitter 210 erzeugt eine Geführte-Mode-Resonanzantwort
als Ergebnis einer Wechselwirkung mit dem optischen Signal 202,
das auf eine Oberfläche des GMR-Gitters 210 einfällt.
Bei einigen Ausführungsbeispielen ist das GMR-Gitter 210 im Wesentlichen ähnlich
zu dem GMR-Gitter 110, das oben Bezug nehmend auf den Winkelsensor 100 beschrieben
wurde.
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Das
Winkelerfassungssystem 200 weist ferner einen Resonanzprozessor 220 auf.
Der Resonanzprozessor 220 bestimmt einen Einfallswinkel des
optischen Signals 202 auf der Oberfläche des GMR-Gitters 210.
Der Resonanzprozessor 220 setzt die Geführte-Mode-Resonanzantwort
ein, um die Winkelbestimmung auszuführen. Bei einigen Ausführungsbeispielen
ist der Resonanzprozessor 220 im Wesentlichen ähnlich
zu dem Resonanzprozessor 120, wie er oben Bezug nehmend
auf den Winkelsensor 100 beschrieben wurde.
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Das
Winkelerfassungssystem 200 weist ferner eine optische Quelle 230 auf.
Die optische Quelle 230 erzeugt das optische Signal 202.
Bei einigen Ausführungsbeispielen ist die optische Quelle 230 eine
optische Breitbandquelle 230, die ein optisches Breitbandsignal 202 erzeugt
(z. B. weißes Licht). Bei anderen Ausführungsbeispielen
ist die optische Quelle 230 eine abgetastete optische Schmalbandquelle 230,
die ein optisches Schmalbandsignal 202 erzeugt, das bezüglich
der Frequenz zeitabgetastet ist. Zum Beispiel kann die optische
Schmalbandquelle 230 ein monochromatischer Kontinuierliche-Welle-Abtast-Laser 230 sein.
Die optische Quelle 230 weist einen optischen Emitter 232 auf,
der das optische Signal 202 emittiert. Während
es hierin beispielhaft derart dargestellt ist, dass es ein optisches
Signal 202 aus einer optischen Quelle 230 einsetzt,
kann das Winkelerfassungssystem 200 im Allgemeinen mit
im Wesentlichen jeglicher Signalquelle 230 implementiert
sein, die eine Welle erzeugt, die als das Signal 202 wirken
kann.
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Bei
einigen Ausführungsbeispielen ist die optische Signalquelle 230 eine
gebündelte bzw. kollimierte, optische Quelle 230,
die ein gebündeltes, optisches Signal 202 erzeugt.
Zum Beispiel kann die optische Quelle 230 ferner einen
Kollimator 234 aufweisen (z. B. eine Linse oder ein Stiftloch).
Der Kollimator 234 ist zwischen der optischen Quelle 230 und dem
GMR-Gitter 210 angeordnet und wirkt, um das optische Signal 202 zu
bündeln, das durch den Kollimator 234 verläuft.
Bei einigen Ausführungsbeispielen weist die optische Quelle 230 ferner
einen Polarisator 236 auf. Der Polarisator 236 ist
im Allgemeinen zwischen der optischen Quelle 230 und dem GMR-Gitter 210 angeordnet.
Der Polarisator 236 wandelt das optische Signal 202,
das durch denselben verläuft, in ein polarisiertes, optisches
Signal 202 um (z. B. linear polarisiertes, optisches Signal).
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Während
es beispielhaft derart dargestellt ist, dass es ein optisches Signal 202 aus
einer optischen Quelle 230 einsetzt, kann das Winkelerfassungssystem 200 im
Allgemeinen im Wesentlichen jegliche Signalquelle 230 aufweisen,
die ein direktionales „wellenenthaltendes” Signal 202 erzeugt
(z. B. ein Hochfrequenzsignal, ein Mikrowellensignal oder ein akustisches
Signal). Bei einer solchen allgemeinen Implementierung waren das
optische GMR-Gitter 210 und der Resonanzprozessor 220,
wie oben beschrieben wurde, auf ähnliche Weise durch ein GMR-Gitter 210 und
einen Resonanzprozessor 220 ersetzt, die mit dem wellenenthaltenden
Signal 202 und einer durch dasselbe erzeugten Resonanzantwort
kompatibel wären.
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6 stellt
ein Flussdiagramm eines Verfahrens 300 der Einfallswinkelbestimmung
gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung dar. Das Verfahren 300 der Einfallswinkelbestimmung
weist das Bereitstellen 310 eines Geführte-Mode-Resonanz(GMR-)Gitters
dar. Zum Beispiel kann das bereitgestellte 310 GMR-Gitter
ein 1D-GMR-Gitter sein. Bei einem anderen Beispiel ist das bereitgestellte 310 GMR-Gitter
ein 2D-GMR-Gitter. Bei einigen Ausführungsbeispielen ist
das bereitgestellte 310 GMR-Gitter im Wesentlichen ähnlich
zu dem GMR-Gitter 110, das oben Bezug nehmend auf den Winkelsensor 100 beschrieben
wurde.
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Das
Verfahren 300 der Einfallswinkelbestimmung weist ferner
das Erfassen 320 einer Geführte-Mode-Resonanz
auf, die in dem GMR-Gitter erzeugt wird, wenn es einem einfallenden
Signal ausgesetzt ist. Zum Beispiel kann das Einfallssignal ein optisches
Signal optisches Signal sein, das auf eine Oberfläche des
GMR-Gitters einfällt. Das einfallende, optische Signal
kann entweder ein optisches Breitbandsignal oder ein zeitabgetastetes,
optisches Schmalbandsignal sein. Bei einigen Ausführungsbeispielen
kann das Erfassen 320 einer Geführte-Mode-Resonanz
das Erfassen eines Antwortsignals aufweisen, das durch das GMR-Gitter
erzeugt wird, aus dem einfallenden Signal. Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen
kann das Antwortsignal mindestens entweder ein gesendetes Antwortsignal
oder ein reflektiertes Antwortsignal sein.
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Das
Verfahren 300 der Einfallswinkelbestimmung weist ferner
das Bestimmen 330 eines Einfallswinkels des einfallenden
Signals auf. Der Einfallswinkel wird bestimmt 330 mindestens
entweder aus einer Anzahl von Geführte-Mode-Resonanzen
oder einer spektralen Distanz zwischen Geführte-Mode-Resonanzen,
die in einer Antwort des GMR-Gitters auf das einfallende Signal
vorhanden sind. Bei einigen Ausführungsbeispielen ist der
bestimmte 330 Einfallswinkel proportional zu der spektralen
Distanz zwischen einem Paar aus Geführte-Mode-Resonanzen,
wenn mehr als eine Geführte-Mode-Resonanz vorhanden ist.
Bei anderen Ausführungsbeispielen wird der Einfallswinkel
als normal zu der Oberfläche des GMR-Gitters bestimmt,
wenn nur eine Geführte-Mode-Resonanz in der Antwort des
GMR-Gitters auf das Einfallssignal vorhanden ist.
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Bei
einigen Ausführungsbeispielen weist das Bestimmen 330 eines
Einfallswinkels das Messen eines Spektrums eines Antwortsignals
von dem GMR-Gitter auf. Das Bestimmen 330 weist ferner
das Identifizieren eines spektralen Merkmals in dem Spektrum auf,
das der Geführte-Mode-Resonanz zugeordnet ist, die in dem
GMR-Gitter erzeugt wird. Zum Beispiel kann das identifizierte, spektrale
Merkmal eine Spitze in dem Spektrum sein. Das Bestimmen 330 weist
ferner mindestens entweder das Zählen einer Anzahl (d.
h. Menge) des identifizierten spektralen Merkmals und das Messen
einer spektralen Distanz zwischen einem Paar aus identifizierten, spektralen
Merkmalen auf. Wie oben angegeben ist, ist der Einfallswinkel 330 als
normal zu der Oberfläche des GMR-Gitters bestimmt, wenn
nur ein identifiziertes, spektrales Merkmal vorliegt. Der Einfallswinkel
ist 330 als proportional zu der spektralen Distanz bestimmt,
wenn mehr als ein identifiziertes, spektrales Merkmal vorliegt.
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Somit
wurden Ausführungsbeispiele eines Winkelsensors, eines
Winkelerfassungssystems und eines Verfahrens zur Einfallswinkelbestimmung
beschrieben, die eine Geführte-Mode-Resonanz verwenden.
Es sollte darauf hingewiesen werden, dass die oben beschriebenen
Ausführungsbeispiele nur darstellend für einige
der vielen, spezifischen Ausführungsbeispiele sind, die
die Prinzipien der vorliegenden Erfindung darstellen. Offensichtlich
können Fachleute auf dem Gebiet ohne weiteres zahlreiche andere
Anordnungen erkennen, ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden
Erfindung abzuweichen, wie er durch die nachfolgenden Ansprüche
definiert ist.
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Zusammenfassung
-
Ein
Winkelsensor, ein System und ein Verfahren setzen eine Geführte-Mode-Resonanz
ein. Der Winkelsensor umfasst ein Geführte-Mode-Resonanz-(GMR-)Gitter
und einen Resonanzprozessor. Der Resonanzprozessor bestimmt einen
Einfallswinkel eines Signals, das auf das GMR-Gitter einfällt. Der
Resonanzprozessor verwendet eine Geführte-Mode-Resonanzantwort
des GMR-Gitters auf das Signal, um den Einfallswinkel zu bestimmen.
Das Winkelerfassungssystem umfasst das GMR-Gitter, den Resonanzprozessor
und umfasst ferner eine optische Quelle, die das Signal erzeugt.
Das Verfahren umfasst das Bereitstellen eines GMR-Gitters, das Erfassen
einer Geführte-Mode-Resonanz, die in dem GMR-Gitter erzeugt
wird, wenn es einem Einfallssignal unterliegt, und das Bestimmen
eines Einfallswinkels des Einfallssignals entweder aus einer Anzahl von
und/oder einer spektralen Distanz zwischen Geführte-Mode-Resonanzen,
die in einer Antwort des GMR-Gitters auf das Einfallssignal vorhanden
sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 5216680 [0021]
- - US 7167615 [0021]