DE2148173B1 - Anordnung zum optischen auslesen von informationen - Google Patents

Description

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dulator um einen konstanten Wert in seiner Frequenz teiler 5 durchgelassene Objektstrahl 3 durchsetzt eine

verschoben. Ist der Lichtablenker dagegen selbst das optische Anordnung 10, beispielsweise einen optifrequenzverschiebende Element und seine Fre- sehen Speicher. Der ausgeblendete Teilstrahl 4 trifft

quenzverschiebung richtungsabhängig und somit va- auf einen Umlenkspiegel 60 und durchsetzt einen

riabel, so enthält die Anordnung bei einer ersten be- 5 elektrisch steuerbaren Lichtablenker 7, der mit Elek-

vorzugten Ausführungsform einen steuerbaren Mo- troden8 und 9 zum Anlegen der Ablenkspannungen

dulator zur Kompensation, mit dem die Frequenzver- versehen ist. Auf dem Detektor 12 trifft der durch

Schiebung auf einen konstanten Wert gebracht wird. den Modulator 19 um einen konstanten Wert in sei-

Bei einer zweiten bevorzugten Ausführungsform ner Frequenz verschobene Teilstrahl 4 mit dem die

dagegen gibt der Detektor ein varables Zwischenfre- io auszulesende Lichtverteilung enthaltenden Objekt-

quenzsignal ab, das durch einen elektronischen Os- strahl 3 zusammen, so daß der Detektor 12 einen

zillator, dessen Frequenz synchron mit dem Licht- Überlagerungsempfang durchführt. Das vom Detek-

ablenker umgeschaltet wird und dessen Signal mit tor abgeleitete elektrische Signal wird über die Aus-

dem variablen Detektorsignal zu einem konstanten gangsleitungen 13 einem selektiven Zwischenfre-

Zwischenfrequenzsignal gemischt wird, kompensiert ig quenzverstärker 14 mit Impulsausgang zugeführt,

wird. Statt dessen kann die Ablenkung des Teilstrahles 6

Bei einer ersten bevorzugten Ausgestaltungsform auch mit einem akustooptischen Ablenker 7 erfolgen, des Detektors ist die Detektorfläche nicht segmentiert der von Natur aus die Lichtfrequenz ändert und wound besitzt nur zwei elektrische Anschlüsse. Die Ab- bei die Frequenzverschiebung richtungsabhängig ist. lenkung des Teilstrahls mit kreissymmetrischem 20 Um diese richtungsabhängige Frequenzverschiebung Querschnitt erfolgt hierbei zweidimensional über die auf einen konstanten Wert zu bringen und im Ob-Detektorfläche, jektstrahlengang etwa auftretende Frequenzverschie-

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform bungen korrigieren zu können, wird auch in diesem

des Detektors ist die Detektorfläche matrixförmig Fall ein Modulator 19 vorgesehen,

segmentiert, wobei die Elemente jeder Zeile oder je- 25 Eine andere Möglichkeit, bei Verwendung eines

der Spalte parallel an eine Ausgangsleitung ange- akustooptischen Ablenkers 7 dessen richtungsabhän-

schlossen sind. Da hierbei eine größere Zahl von De- gige Frequenzverschiebung zu kompensieren, besteht

tektorelementen parallel auf eine Ausgangsleitung darin, den Modulator 19 wegzulassen, so daß der

geschaltet werden, ohne daß Entkopplungsschaltun- Detektor 12 ein Zwischenfrequenzsignal mit varia-

gen nötig sind, werden die technologischen Schwie- 30 bier Frequenz abgibt. Dieses Signal wird nun mit

rigkeiten bei der Herstellung der Detektormatrix er- dem Signal eines elektronischen Oszillators, dessen

heblich reduziert. Frequenz synchron mit dem Lichtablenker 7 umge-

Bei einer dritten vorzugsweisen Ausgestaltung des schaltet wird, zu einem Zwischenfrequenzsignal kon-

Detektors ist die Detektorfläche streifenförmig stanter Frequenz gemischt und dem Verstärker 14

segmentiert, wobei jeder Streifen an eine Ausgangs- 35 zugeführt,

leitung angeschlossen ist. Der Detektor 12 zur Umsetzung von kohärenten

Ist der Detektor matrixförmig segmentiert, so ist es Lichtverteilungen in elektrische Signale weist eine an

besonders vorteilhaft, wenn der Teilstrahl auf der sich bekannte lichtempfindliche Fläche auf, die bei

Detektorfläche einen kreissymmetrischen oder fächer- Auftreffen von Licht einen elektrischen Strom oder

förmigen Querschnitt aufweist. Ist der Detek- 40 eine Spannung abgibt. Als derartige lichtempfind-

tor dagegen streifenförmig segmentiert, so ist es vor- liehe Flächen seien Halbleiterfotodioden oder Vidi-

teilhaft, wenn der Teilstrahl auf der Detektor- konschichten genannt. Ist diese lichtempfindliche

fläche einen fächerförmigen Querschnitt aufweist, Fläche nun segmentiert, so sind die einzelnen Seg-

mit einer Fächerausdehnung senkrecht zu den Detek- mente am Rand kontaktiert,

torstreifen. 45 In F i g. 2 ist ein derartiger Detektor 12 dargestellt,

Um die einzelnen Ausgangsleitungen zeitlich nach- dessen Oberfläche in lichtempfindliche, streifenför-

einander und synchron mit der Ablenkung des Teil- mige Segmente 15 unterteilt ist. Jedes Segment 15 ist

Strahles an den Zwischenfrequenzverstärker anlegen mit Ausgangsleitungen 13 versehen, die über eine

zu können, ist vorzugsweise ein elektronischer Schal- elektronischen Schalter 18 zeitlich nacheinander an

ter vorgesehen. 50 den Zwischenfrequenzverstärker 14 gelegt werden

Zur Kennung eines Schaltzustandes des optischen können.

Teiles sind der Objektstrahl oder der Teilstrahl oder F i g. 3 zeigt einen Detektor 12, dessen Oberfläche

auch beide Strahlen vorzugsweise amplitudenmodu- matrixförmig segmentiert ist. Die einzelnen Elemente

liert. 16 sind am Rande kontaktiert, wobei die Elemente

Im folgenden soll die Erfindung an Hand der Fi- 55 jeder Zeile parallel an eine Ausgangsleitung 13 ange-

guren näher erläutert werden. Es zeigt schlossen sind. Selbstverständlich können auch die

Fig. 1 eine schematische Anordnung zum opti- Elemente jeder Spalte parallel an eine Ausgangslei-

schen Auslesen von Informationen gemäß der Erfin- tung angeschlossen werden. Die Ablenkrichtung des

dung, Teilstrahls stimmt dabei mit der Richtung der paral-

F i g. 2 eine erste bevorzugte Ausführungsform des 60 IeI geschalteten Elemente überein.

Detektors, In Fig.4 ist noch einmal der Detektor gemäß

F i g. 3 eine zweite bevorzugte Ausführungsform F i g. 2 dargestellt. Bei streifenförmiger Segmentie-

des Detektors und rung des Detektors ist es besonders vorteilhaft, wenn

F i g. 4 die Lichtverteilung des Teilstrahles auf der Lichtablenker 7 einen fächerförmigen Teilstrahl 4

dem Detektor gemäß F i g. 2. 65 auf den Detektor 12 richtet. Mit dem Doppelpfeil

Bei der in F i g. 1 dargestellten Anordnung be- AA' ist dabei die Ablenkrichtung des fächerförmigen

zeichnet 1 einen Laser, dessen ausgesandter Licht- Teilstrahles 4 angegeben, dessen Querschnitt auf der

strahl 2 auf einen Strahlteiler 5 trifft. Der vom Strahl- Detektoroberfläche schraffiert eingezeichnet ist. Die

Informationen werden in diesem Fall parallel ausgegeben, wobei jede Ausgangsleitung die erforderlichen Verstärker enthalten muß.

Sowohl der Teil- als auch der Objektstrahl als auch beide Strahlen können zusätzlich amplitudenmoduliert sein, zu Zwecken der Kennung irgendeines Schaltzustandes des optischen Teiles. In diesem Fall ist es dann notwendig, daß die Verstärkereinrichtungen am Axisgang zusätzliche Demodulations- und Erkennungseinrichtungen für die angewandte Amplitudenmodulation enthalten.

Besonders vorteilhaft bei der vorgeschlagenen An-5 Ordnung ist noch, daß sämtliche zur Signalverarbeitung benötigten elektronischen Einheiten in integrierter Technik auf der Detektorfläche ausgeführt werden können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

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Richtung der Detektorstreifen (15) bzw. Matrix-Patentansprüche: zeilen erfährt.

11. Anordnung nach einem oder mehreren der

1. Anordnung zum optischen Auslesen von In- Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß formationen, bestehend aus einer Lichtquelle, 5 ein elektronischer Schalter (18) vorgesehen ist, einem die auszulesende Information enthaltenden der die einzelnen Ausgangsleitungen (13) zeitlich Speicher und einem Detektor, der die auftref- nacheinander und synchron mit der Ablenkung fende Lichtverteilung in elektrische Signale um- des Teilstrahles (4) an den Zwischenfrequenzverwandelt, gekennzeichnet durch einen stärker (14) legt.

im Strahlengang des Lichtstrahles (2) vor dem io 12. Anordnung nach einem oder mehreren der

Speicher (10) angeordneten Strahlteiler (5), der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß

einen Teilstrahl (4) ausblendet, einen Lichtablen- der Teilstrahl (4) und/oder der Objektstrahl (3)

ker (7), der den Teilstrahl (4) auf den Detektor zusätzlich amplitudenmoduliert sind zur Kennung

(12) lenkt, ohne daß der Teilstrahl (4) das eines Schaltzustandes des optischen Teiles.
Speichermedium (10) durchsetzt, einen Frequenz- 15
schieber, den der Teilstrahl (4) durchläuft, so daß

der Detektor (12) einen Überlagerungsempfang

durchführt und einen Zwischenfrequenzverstärker (14), der das vom Detektor (12) abgegebene

elektrische Signal weiter verarbeitet. 20 Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- zum optischen Auslesen von Informationen, bestekennzeichnet, daß der Frequenzschieber ein Mo- hend aus einer Lichtquelle, einem die auszulesende dulator (19) ist, der den Teilstrahl (4) um einen Information enthaltenden Speicher und einem Detekkonstanten Wert in seiner Frequenz gegenüber tor, der die auftreffende Lichtverteilung in elektridem Objektstrahl (3) verschiebt. 25 sehe Signale umwandelt.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- Der Begriff Speicher wird im folgenden im weitekennzeichnet, daß der Lichtablenker (7) selbst sten Sinne verstanden. Er bezeichnet hier allgemein der Frequenzschieber ist, der eine richtungsab- eine Anordnung, die wie auch immer erzeugte oder hängige Frequenzverschiebung des Teilstrahls (4) gespeicherte Informationen in Form einer kohärenbewirkt. 30 ten Lichtverteilung ausgibt.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch ge- Bei der Ausgabe von Informationen, die in optikennzeichnet, daß ein steuerbarer Modulator (19) sehen Anordnungen oder Geräten aufbereitet worden vorgesehen ist, der die Frequenz des Teilstrahles sind, muß in der Regel eine Umwandlung eines (4) in Abhängigkeit von der Strahlrichtung derart Lichtmusters in elektrische Signale vorgenommen verändert, daß durch den Lichtablenker (7) und 35 werden. Beispiele dafür sind Anordnungen zur holoden Modulator (19) zusammen eine konstante grafischen Zeichenerkennung, Datenspeicherung, so-Frequenzverschiebung bewirkt wird. wie spezielle Fernsehkameras.

5. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch ge- Als Anzeigevorrichtung dienen vorzugsweise intekennzeichnet, daß ein elektronischer Oszillator grierte Halbleiter-Fotodioden-Matrizen, die aber wevorgesehen ist, dessen Frequenz synchron mit 40 gen der Entkopplung der einzelnen Dioden voneindem Lichtablenker (7) umgeschaltet wird, so daß ander und der dadurch erforderlichen hohen Zahl das vom Detektor (12) abgegebene variable Zwi- von Schaltelementen nur unter Überwindung besonschenfrequenzsignal mit dem vom Oszillator ab- derer technologischer Schwierigkeiten zu realisieren gegebenen Signal zu einem konstanten Zwischen- sind.

frequenzsignal gemischt wird. 45 Der vorliegenden Erfindung lag somit die Aufgabe

6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten kennzeichnet, daß der Detektor (12) nicht seg- Art zu schaffen, die ohne Entkopplungsschaltung mentiert ist. auskommt, und somit eine starke Vereinfachung der

7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- integrierten Schaltung ermöglicht, bei gleichzeitiger kennzeichnet, daß der Detektor (12) matrixför- 50 beträchtlicher Steigerung der Empfindlichkeit der mig segmentiert ist und die Elemente (16) jeder Anzeigevorrichtung.

Zeile oder jeder Spalte parallel an eine Aus- Erfindungsgemäß wird zur Lösung dieser Aufgabe

gangsleitung (13) angeschlossen sind. vorgeschlagen, daß die Anordnung im Strahlengang

8. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- des Lichtstrahles vor dem Speichermedium einen kennzeichnet, daß der Detektor streifenförmig 55 Strahlteiler enthält, der einen Teilstrahl ausblendet, segmentiert ist und jeder Streifen (15) an eine sowie einen Lichtablenker, der den Teilstrahl auf den Ausgangsleitung angeschlossen ist. Detektor lenkt, ohne daß der Teilstrahl das Spellers'. Anordnung nach Ansprüchen 6 und 7, da- medium durchsetzt, einen Frequenzschieber, den der

durch gekennzeichnet, daß der Teilstrahl (4) auf Teilstrahl durchläuft, so daß der Detektor einen

der Detektorfläche einen kreissymmetrischen 60 Uberlagerungsempfang durchführt, sowie einen Zwi-

Querschnitt aufweist und eine zweidimensionale schenfrequenzverstärker, der das vom Detektor abge-

Ablenkung über die Detektoroberfläche erfährt. gebene elektrische Signal weiterverarbeitet.

10. Anordnung nach Ansprüchen 7 und 8, da- Die Empfindlichkeit einer derartigen Anordnung durch gekennzeichnet, daß der Teilstrahl (4) auf ist wegen des Überlagerungsprinzips um Größenordder Detektorfläche einen fächerförmigen Quer- 65 nungen höher als bei dem bisher im optischen Beschnitt aufweist mit einer Fächerausdehnung reich fast ausschließlich angewandten Geradeaussenkrecht zu den Detektorstreifen (15) bzw. Ma- empfang mit quadratischer Gleichrichtung,
trixzeilen und eine eindimensionale Ablenkung in Vorzugsweise wird der Teilstrahl durch einen Mo-