DE3244812C2 - Verfahren und Einrichtung zur Gewinnung einer strahlungsintensitätsabhängigen Fotosignalkomponente mittels eines Fotoleiter-Detektors - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Gewinnung einer strahlungsintensitätsabhängigen Fotosignal­ komponente mittels eines Fotoleiter-Detektors nach dem Ober­ begriff des Verfahrensanspruchs 1 bzw. des Einrichtungsan­ spruchs 4.

Fotoleiter-Detektoren, insbesondere solche, die auf Infrarot­ strahlung ansprechen, werden in Abbildungssystemen einge­ setzt. Sie können auch in zukünftigen Laserkommunikations- und Laserentfernungsmeßsystemen Anwendung finden.

Herkömmliche Fotoleiter-Detektoren, wie sie beispielsweise aus dem Buch "Physics of Semiconductor Devices" von S.M. Sze, second edition, Verlag John Wiley and Sons, 1981, Chapter 13, Seiten 744 bis 748, bekannt sind, weisen mindestens ein quadratisches Element aus lichtempfindlichem Material auf, das zwei mit gegenseitigem Abstand angeordnete Vorspannkon­ takte besitzt. Für Abbildungsanwendungen wird ein solcher Detektor in der Bildebene eines optischen Systems angeordnet und gewöhnlich abgeschirmt, um den Einfall von Hintergrund­ licht auf den Detektor zu verringern. Der Detektor ist ge­ wöhnlich an einer kalten Halterung montiert und wird gekühlt, um die Signal/Rausch-Trennung zu verbessern.

Bei Betrieb eines solchen Fotoleiter-Detektors mit einer Kon­ stantstromvorspannung mittels eines konstanten Gleichstroms einer Konstantstromquelle entwickelt sich über dem Detektor­ element eine Schwarzpegel-Vorspannung, die von der Größe des Vorspannungsstroms und dem Widerstand des Detektorelements abhängig ist. Beim Auftreffen von Strahlung entsprechender Wellenlänge auf das Detektorelement entstehen Fotosignale, nämlich Fotospannungen, die die an dem Element liegende Span­ nung erhöhen. Diese zusätzliche Fotosignalspannung ist bei normalen Strahlungsintensitäten um mehrere Größenordnungen kleiner als die Größe der Schwarzpegel-Vorspannung, und es ist daher üblich, von der an dem Element anfallenden Gesamt­ spannung eine der Schwarzpegel-Vorspannung entsprechende Gleichspannung zu subtrahieren, um die Abtrennung und Verstärkung der Fotosignalkomponente zu ermöglichen. Man muß sich dabei verdeutlichen, daß bei einem typischen Fotoleiter- Detektor eine Schwarzpegel-Vorspannung vom etwa 1 Volt erfor­ derlich ist. Dazu kommt im Betrieb ein Bildhintergrundsignal in der Größenordnung von etwa 1 Millivolt, und ein Bildkon­ trastsignalanteil in der Größenordnung von etwa 10 Mikrovolt oder weniger. Die gesuchte Information ist der Bildkontrast, der in einer Signalkomponente enthalten ist, die also etwa um den Faktor 100 000 kleiner als das Schwarzpegel-Vorspannungs­ signal ist.

Bei der Abtrennung der Fotosignalkomponente können Schwan­ kungen der Schwarzpegel-Vorspannung, beispielsweise durch Temperaturdrifterscheinungen der kalten Halterung, durch Änderungen der Umgebungstemperatur, durch Veränderungen der mittleren Hintergrundbeleuchtung, und durch Stromdrifter­ scheinungen, zu erheblichen Problemen führen, da solche Schwankungen der Schwarzpegel-Vorspannung im allgemeinen auch um Größenordnungen höher als die Fotosignalkomponente liegen. Hinzu kommt, daß die Schwarzpegel-Vorspannung auch von Fotoleiterelement zu Fotoleiterelement schwankt. Im all­ gemeinen ist der elektrische Widerstand von Element zu Element etwas unterschiedlich, da der spezifische Material­ widerstand und die Abmessungen der Elemente innerhalb der üblichen Fertigungstoleranzen schwanken. Wegen dieser Un­ gleichförmigkeiten ist es außerordentlich schwierig, das ge­ wünschte, beleuchtungsabhängige Fotosignal ohne einen unan­ nehmbar hohen Rauschpegel abzutrennen. Es ist auch möglich, solche Fotoleiter-Detektoren unter Verwendung einer Konstant­ spannung anstelle eines Konstantstroms vorzuspannen, wobei in diesem Fall der Stromfluß als Meßgröße dient. Aber auch diese Möglichkeit erfordert gleichermaßen eine Vorspannungskompen­ sation und verursacht in gleicher Weise einen Rauschpegel.

Alternativ zur Verwendung einer Gleichstromvorspannung wird in der Literatur die experimentelle Verwendung einer Wechsel­ stromvorspannung mit Mikrowellenfrequenz berichtet, nämlich in H.S. Sommers Jr.: "Microwave-Biased Photoconductive Detector" in "Semiconductors and Semimetals", Vol. 5, Chapter 11, Seiten 435 ff, herausgegeben von Willardson and Deer (Academic Press), 1970. Die Gleichstrom-Ansprechempfind­ lichkeit, d. h. die Spannungszunahme je Intensitätseinheit einer Strahlung geeigneter Wellenlänge eines Fotoleiter­ elements ist durch die an den Vorspannungskontakten auf­ tretenden Verluste aufgrund der Rekombination der durch den Fotoeffekt erzeugten Ladungsträger begrenzt. Durch Verwendung einer Wechselstromvorspannung sehr hoher Frequenz in der eben erwähnten Weise ist es jedoch möglich, diese starken Rekom­ binationsverluste zu verringern, da die Strömungsrichtung der Ladungsträger umgekehrt werden kann, bevor eine größere An­ zahl der Ladungsträger die Vorspannungskontakte erreicht. In diesem Fall ist jedoch die Ladungsträgerdichte durch na­ türliche Rekombinationsverluste im Material des Fotoleiter­ elements begrenzt, da die Ladungsträger innerhalb einer mittleren natürlichen Lebensdauer rekombinieren. In dieser Literaturstelle wird das Erreichen einer viel höheren linearen Ansprechempfindlichkeit durch die Wechselstrom­ vorspannung beansprucht. Jedoch geht aus dem Bericht hervor, daß der Detektor im Mikrowellenfeld eines abgestimmten Mikro­ wellen-Resonanzhohlraums vorgespannt wird. Eine solche Ein­ richtung ist kompliziert, nur mit Schwierigkeiten genau ein­ zustellen und teuer. Soweit bekannt ist, hat eine solche Einrichtung auch keine kommerzielle Anwendung gefunden. Der Vorteil des Prinzips liegt darin, daß es eine Vorspannung des Fotoleiters mit hohen Feldstärken ermöglicht, ohne Ladungs­ trägerverluste an den Kontakten in Kauf nehmen zu müssen. Das erzeugte Fotosignal und der durch die Vorspannung er­ zeugte Ausgangssignalanteil sind jedoch beide linear und unterliegen beide dem gleichen Problem eines festen Rausch­ anteils.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben geschil­ derte Problematik zu bewältigen und eine bessere Möglichkeit zu schaffen, aus dem Ausgangssignal eines Fotoleiter-Detek­ torelements, also aus dessen Gesamtsignal mit Schwarzpegel- Vorspannung, eine brauchbare beleuchtungsabhängige Foto­ signalkomponente als Bildsignal zur Auswertung abzutrennen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch das im An­ spruch 1 angegebene Verfahren bzw. durch die im Anspruch 4 angegebene Fotoleiter-Detektoreinrichtung gelöst.

Das Konzept dieser erfindungsgemäßen Lösung liegt darin, daß erfindungsgemäß der sich an sich elektrisch linear verhal­ tende Fotoleiter durch Vorspannung mit einer Gleichstrom­ komponente und einer überlagerten Wechselspannungskomponente so vorgespannt wird, daß man ein nichtlineares elektrisches Ansprechen auf auftreffende Photonen erhält.

Bevor nun näher auf die Erfindung eingegangen wird, sollen zunächst noch einige weitere Lösungsansätze aus dem Stand der Technik kurz abgehandelt werden, um das Wesen der vorlie­ genden Erfindung demgegenüber zu verdeutlichen.

Aus der FR-A-1 429 151 ist ein fotoelektrisches Bauteil mit drei Anschlüssen bekannt, das eine p-leitende Basis und zwei n-leitende Bereiche mit einer dazwischenliegenden Sperr­ schicht hat. Dabei handelt es sich also nicht um einen Foto­ leiter, wie beim Gegenstand der Erfindung, sondern um eine doppelte Fotodiode. Hierin liegt aber ein grundlegender Unterschied, da eine Diode eine elektrisch nichtlineare Einrichtung ist, wohingegen der Fotoleiter des Erfindungs­ gegenstandes eine elektrisch lineare Einrichtung darstellt.

Aus der GB-A-2 002 511 ist es bekannt, ein Fotoleiterelement durch Anlegen zweier verschiedenfrequenter Wechselspannungen zu betreiben, wobei ein Mischsignal abgeleitet wird. Dieses bekannte Fotoleiterelement wird also in ganz anderer Weise betrieben, als dies beim Erfindungsgegenstand mit dem Anlegen einer Vorspannung geschieht, die aus einer Gleichstromkom­ ponente und einer Wechselstromkomponente besteht. Daraus re­ sultieren entsprechend verschiedene Arbeitsweisen.

Die GB-A 1 297 922 hat einen fotoelektrischen Wandler in Form einer Fotodiode zum Gegenstand, also wiederum ein elektrisch nichtlineares Bauteil, das, ohne daß es auf die Art der Vor­ spannung der Diode ankäme, grundlegend verschieden vom Erfin­ dungsgegenstand funktioniert.

Die vorliegende Erfindung macht sich den Umstand zunutze, daß ein Fotoleiter, obwohl es sich um ein elektrisch lineares Element handelt, das sich entsprechend dem Ohm′schen Gesetz verhält, eine Ansprechcharakteristik hat, die innerhalb eines bestimmten Bereiches linear und in einem anderen Bereich nichtlinear ist, um einen winzigen Nutzsignalanteil mög­ lichst gut und scharf aus dem Gesamtausgangssignal des Foto­ leiter-Detektorelements herauszuholen.

Als Vorspannung kann zweckmäßigerweise eine Wechselstromvor­ spannung oder eine Vorspannung mit einer Wechselkomponente verwendet werden, beispielsweise ein Wechselstrom, der einem begrenzten Gleichstrompegel überlagert ist, oder eine Wechselspannung, die einer begrenzten Gleichspannung über­ lagert ist.

Die nutzbare Fotosignalkomponente des sich ergebenden Gesamt­ ausgangssignals des Fotoleiterelements kann durch Ausfiltern einer harmonischen Oberwelle der Vorspannungs-Wechselkompo­ nente abgetrennt werden. Die nutzbare Fotosignalkomponente kann aber auch durch Gleichrichtung abgetrennt werden. Ent­ sprechende Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Einrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bei Anwendung einer amplitudenmodulierten Wechselstromvor­ spannung kann das gewünschte Nutzsignal in Form eines De­ modulationssignals unter Verwendung eines Tiefpaßfilters abgetrennt werden, das Signale mit höherer Wechselfrequenz, nämlich die Trägerfrequenz der Vorspannung, abblockt und nur Signale mit der Modulationsfrequenz durchläßt. Da die Modula­ tionsfrequenz und die Trägerfrequenz mit reichlichem Fre­ quenzabstand gewählt werden können, kann das zum Abtrennen des Nutzsignals vorgesehene Filter sehr einfach sein.

Der Detektor kann zum Empfang modulierter Strahlung benutzt werden, und dementsprechend kann die Filteraus­ legung in geeigneter Weise gewählt werden.

Wie in der nachfolgenden Beschreibung noch im einzelnen erörtert ist, kann bei Verwendung einer Stromvorspannung der bevorzugte Wert des Vorspannungsgleichstroms etwas niedriger als derjenige des gewöhnlich verwendeten Vorspannungsgleich­ stroms sein und ist so gewählt, daß er ein Vorspannungs­ feld E erzeugt, das sich um einen Faktor zwischen 0,5 und 0,7 von dem üblicherweise angewendeten Ausräumvorspannungs­ feld E₀ unterscheidet, d. h.

0,5 in E₀ ≦ E ≦ 0,7 E₀; vorzugsweise E≃ 0,6 E₀

wobei das gewöhnliche Vorspannungsfeld E₀ durch die Beziehung

u_aE₀ τ/l = 1

gegeben ist, in welchem bedeutet:
μ_a die anibipolare Mobilität der Fotoladungsträger, τ die natürliche Lebensdauer der Fotoladungsträger, und l der Kontaktabstand bei jedem Element.

Der bevorzugte Wert der Spitzenamplitude des Vor- Spannungswechselstromes entspricht einer Vorspannungs­ feld-Spitzenamplitude Ê, die sich um einen Faktor zwischen 2,0 und 4,0 von der Gleichstromvorspannungsfeldamplitude E unterscheidet:

2,0 E ≦ Ê ≦ 4,0 E; vorzugsweise Ê ≃ 3,0 E.

Auf diese Weise kann die zur Erzielung der besten Leistung notwendige Leistung an der Spitze der modulierten Wechselvorspannung auf ein Minimum reduziert werden.

Die Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen mehr im einzelnen beschrieben.

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Detektoreinrichtung nach der Erfindung mit einem einzigen Fotoleiterelement,

Fig. 2 eine graphische Darstellung der Ansprechempfindlichkeit des Detektorelements als Funktion der angelegten Vorspannung,

Fig. 3 eine graphische Darstellung des Zusammenhangs zwischen der Wechsel­ stromvorspannungsspitzenamplitude und dem Gleichstromvorspannungs­ pegel für eine konstante Signal- Spitzenamplitude und konstante Spitzenleistung, und die

Fig. 4 und 5 graphische Darstellungen des Verlaufs einer modulierten Vorspannung und eines gefilterten, demodulierten Fotosignals.

Die in Fig. 1 gezeigte Detektoreinrichtung weist ein einziges Fotoleiterdetektorelement 1 mit recht­ eckiger, quadratischer Form auf. Dieses Element besteht aus n-leitendem Kadmium-Quecksilber-Tellurid-Material, das sich als Detektor für infrarote Strahlung im Bereich von 8 μm bis 14 μm des elektromagnetischen Spektrums eignet und eine Spitzenansprechempfindlichkeit bei einer Wellenlänge von etwa 10 μm hat. Das Element ist von üblicher Größe. Es hat nämlich zwischen den Goldkontakten 3 und 5 eine Größe von etwa 50 μm im Quadrat. Der Widerstand des Elements liegt zwischen 30 Ohm und 40 Ohm. Die Kontakte dieses Elements sind an eine Vorspannungsstromquelle 7 hoher Impedanz angeschlossen, die einen einem begrenzten Gleichstrompegel überlagerten Vorspannungswechselstrom liefert. Da die Stromquelle eine hohe Impedanz hat, sind sowohl die Wechselstromspitzenamplitude als auch der Gleich­ spannungspegel relativ unempfindlich gegen Änderungen der Impedanz des Detektorelements. Die sich über dem vor­ gespannten Detektorelement entwickelnde Signalspannung wird an ein Ausgangsfilter 11 weitergeleitet, welche die eine andere Frequenz als die Vorspannungswechselstrom­ frequenz aufweisende Fotosignalkomponente aus der Aus­ ganssignalspannung abtrennt.

Im Betrieb wird der Detektor 1 auf die Temperatur flüssigen Stickstoffs abgekühlt und in der Bildebene eines nicht dargestellten optischen Systems angeordnet.

Damit man bei einem mäßigen Spitzenleistungspegel ein brauchbares Fotoausgangssignal erhält, wird der Gleichstrompegel auf etwa 2,0 mA und die Wechselstrom­ spitzenamplitude auf einen um einen Faktor 3,0 höheren Wert, also auf etwa 6,0 mA eingestellt. Die Vorspannungs­ wechselstromfrequenz, die nicht kritisch ist, wird mit 10 kHz gewählt, und dieser Vorspannungswechselstrom wird mit einer etwas niedrigeren Modulationsfrequenz von 1 kHz amplitudenmoduliert. Um das größtmögliche demodulierte Ausgangssignal zu erhalten, wird die Modulation auf 100% eingestellt. Die Kurvenform dieses Vorspannungswechselstroms ist in Fig. 4 dargestellt.

Die Ansprechempfindlichkeitscharakteristik des Detektorelements ist in Fig. 2 dargestellt. Wie aus dieser Charakteristik ersichtlich ist, steigt die Ansprech­ empfindlichkeit bei niedrigen Werten der Vorspannungsfeld­ stärke linear mit der Vorspannungsfeldstärke an. Dieser lineare Bereich entspricht einem Zustandsbereich, in welchem die Ladungsträgerkombination innerhalb des Elementmaterials vorherrscht. Wird jedoch das Vorspannungs­ feld auf höhere Feldstärkewerte gesteigert, rekombinieren Fotoladungsträger an den Vorspannungskontakten, und dieser Verlustmechanismus beginnt vorherrschend zu werden. Die Steigerung der Ansprechempfindlichkeit wird dann weniger ausgeprägt und nähert sich asymptotisch einem Sättigungs­ wert R_max. Innerhalb dieses Bereiches ist die Charakteristik ausgesprochen nichtlinear. Außerdem ist festzustellen, daß die Ansprechempfindlichkeitscharakteristik symmetrisch (nämlich punktsymmetrisch) mit Bezug auf das Achsen­ zentrum 0, also dem Punkt mit dem Vorspannungswert Null ist.

Der Vorspannungspegel von 2,0 mA entspricht dem Punkt O_p auf der Ansprechempfindlichkeitskurve, und diesem Pegel entspricht ein Vorspannungsfeld E vom 0,6fachen der Ausräumfeldstärke E₀

E = 0,6 E₀; μE₀ τ/l = 1.

Um diesen Arbeitspunkt O_p herum schwingt der Vorspannungs­ wechselstrom zwischen einem positiven Spitzenwert von +8,0 mA (_μE _t/l = 2,4) und einem negativen Spitzenwert von -4,0 mA (_μE _τ/l = -1,2). Beim Fehlen einer Beleuchtung wirkt der Detektor wie ein einfacher konstanter Widerstand. Beim Vorhandensein einer Beleuchtung zeigt das sich ergebende Ausgangssignal ein beträchtliches Maß an Verzerrung infolge der bei hohen Vorspannungspegeln eintretenden Sättigung des Ansprechvermögens auf Strahlung. Es findet eine teil­ weise Gleichrichtung entsprechend einer Demodulation der Vorspannung statt und das Demodulationssignal kann dann durch Wechselstromkopplung abgenommen, zum Abtrennen eines mit der Modulationsfrequenz veränderlichen Signals weiter gefiltert und zur Gewinnung eines den einfallenden Beleuchtungsintensitäten proportionalen Gleichstromausgangs­ signals gleichgerichtet werden.

Das Kriterium zur Wahl des Arbeitspunktes und des Wechselstromvorspannungsspitzenwertes geht aus Fig. 3 hervor. Hierbei sind für verschiedene Parameterwerte der Ausgangssignalspitzenamplitude, nämlich für die mit den Faktoren 0,05, 0,06, . . . 0,11 multiplizierten Standard­ amplitude Kurven eingezeichnet, die für einen idealen Detektor berechnet worden sind. Die Signalstärke für einen vollständig ausgeräumten Detektor (gesättigte Ansprechempfindlichkeit) beträgt 0,5 Einheiten. Zum Vergleich mit einem herkömmlichen Detektor mit Gleich­ stromvorspannung mit dieser Standardwert als Fotosignal­ amplitude für den Strahlungsintensitätswert Eins für ein (Gleichstromvorspannungsfeld E₀ (μE₀ τl = 1), das an den gleichen Detektor angelegt ist, für welchen das Signal in den gleichen Einheiten den Wert 0,37 hat. Die genannten Kurven sind in fetten Linien eingezeichnet. Außerdem sind Kurven für verschiedene Parameterweite der Spitzenhüllkurvenleistung, nämlich für die mit den Faktoren 0,5, 1,0 . . . 2,5 multiplizierte Standardleistung eingezeichnet. Die Standardleistung ist als die für das (Gleichstromvorspannungsfeld E₀ verbrauchte Leistung angenommen. Diese letzteren Kurven sind gestrichelt eingezeichnet.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, wird für einen gegebenen Wert der Signalamplitude die minimale Spitzen­ hüllkurvenleistung bei einer Vorspannung mit einem Wechsel­ stromspitzerwert vom etwa 3,0fachen des Gleichstromvor­ spannungswertes verbraucht, wie durch die gestrichelte Linie mit der Steigung 3,0 eingezeichnet ist. Die Spitzen­ hüllkurvenleistung nimmt für Faktoren zwischen etwa 2,0 und 4,0 (gestrichelte Linien mit der Steigung 2,0 und 4,0) nur geringfügig zu. Der Arbeitspunkt X (Gleichstromwert = 0,6, Wechselstromwert = 1,8) ist dargestellt. Dies entspricht einer Signalamplitude von etwas über 0,10 Standardeinheiten, einer Spitzenleistung von 1,9 Standardeinheiten und einer mittleren Leistung von 0,9 Standardeinheiten. Für diese Bedingungen ist der mittlere Leistungsbedarf also etwas kleiner als im Standardfall. Jedoch begrenzen der Wert der Spitzenhüllkurvenleistung und insbesondere die Spitzen­ leistungserwärmung den Betrieb auf einen Bereich unter­ halb hoher Werte der Gleichstromvorspannung. Zur Beschränkung des Betriebs auf vernünftige Grenzen geht daher mindestens aus der Zeichnung hervor, daß das Gleichstromvorspannungs­ feld am besten auf eine maximale Feldstärke von 0,7 E₀ begrenzt wird, um einen übermäßigen Spitzenleistungs­ verbrauch zu vermeiden, sowie auf eine minimale Feldstärke von 0,5 E₀ (nicht so kritisch) begrenzt wird, um eine brauchbare Signalamplitude zu erhalten.

Die dargestellten Kurven sind für ein ideales Detektor­ element gezeichnet, wobei der Kontaktwiderstand und andere Faktoren nicht berücksichtigt sind. In der Praxis können daher die angegebenen Grenzen noch einer gewissen Modifikation und Optimierung bedürfen.

Nach Bedarf kann eine Wechselstrom- oder Gleich­ stromsignalkompensation zur Pegeleinstellung des demodulierten Signals Anwendung finden. Diese kann so gewählt werden, daß man für die Hintergrundbeleuchtung einen Nullsignalpegel erhält, um folglich einen ver­ besserten Bildsignalkontrast zu erhalten und nach­ geschaltete Verstärker wirksamer einsetzen zu können.

Claims (8)

1. Verfahren zur Gewinnung einer strahlungsintensitätsab­ hängigen Fotosignalkomponente mittels eines Fotoleiter-De­ tektors, der aus mindestens einem Fotoleiter-Detektor-Ele­ ment besteht, wobei an jedes Detektorelement eine Vorspan­ nung angelegt und von dem von jedem Detektorelement erzeugten Ausgangssignal die von der jeweiligen Strahlungsintensität abhängige Fotosignalkomponente abgetrennt wird, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine aus einer Gleichspannungskomponente und einer überlagerten Wechselspannungskomponente gebildete Vorspannung angelegt wird, deren Amplitude einen nichtlinearen Teil der Ansprechempfindlichkeitscha­ rakteristik des Detektorelements überdeckt, und deren Periode beträchtlich länger als die Lebensdauer der Foto-Ladungsträ­ ger ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fotosignalkomponente durch Ausfiltern einer harmonischen Oberwelle der Vorspannungs-Wechselkomponente abgetrennt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fotosignalkomponente durch Gleichrichtung des Ausgangssignals abgetrennt wird.

4. Fotoleiter-Detektoreinrichtung zur Gewinnung einer strah­ lungsintensitätsabhängigen Fotosignalkomponente, bestehend aus mindestens einem Fotoleiter-Detektorelement, einer Vorspannungsschaltung zum Anlegen einer Vorspannung an jedes Detektorelement und einer an jedes Detektorelement ange­ schlossenen Auswerteschaltung zum Abtrennen einer von der je­ weils auftreffenden Strahlungsintensität abhängigen Fotosig­ nalkomponente aus dem Detektorelement-Ausgangssignal, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungsschaltung (7) eine aus einer Gleichspannungskomponente und einer überlagerten Wech­ selspannungskomponente bestehende Vorspannung erzeugt, deren Amplitude einen nichtlinearen Bereich der Ansprechempfind­ lichkeitscharakteristik des Detektorelements überdeckt, und deren Periode wesentlich länger als die Lebensdauer der Foto- Ladungsträger ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung (11) ein Hochpaßfilter oder eine phasenempfindliche Detektorschaltung zum Abtrennen der Foto­ signalkomponente als harmonische Oberwelle der Vorspannungs- Wechselkomponente aufweist.

6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung (11) eine Gleichrichterschaltung zum Abtrennen der Fotosignalkomponente in Form eines Gleichstrom­ signals aufweist.

7. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungsquelle (7) eine Vorspannung mit amplituden­ modulierter Wechselkomponente erzeugt und die Auswerteschal­ tung ein Tiefpaßfilter enthält, welches die Trägerfrequenz der Vorspannungs-Wechselkomponente abblockt und nur Signale mit der Modulationsfrequenz passieren läßt.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Gleichspannungspegel E der Vorspannung im Bereich von 0,5 E₀ ≦ E ≦ 0,7 E₀ liegt, wobei E₀ im Zusam­ menhang mit der ambipolaren Mobilität μ_a der Foto-Ladungs­ träger, der natürlichen Lebensdauer τ der Foto-Ladungsträger und der Länge l der Detektorelemente von Kontakt zu Kontakt durch den Ausdruck μ_a E₀ τ/l = 1 gegeben ist, und daß die Amplitude Ê der Wechselkomponente im Bereich von 2,0 E ≦ Ê ≦ 4,0 E liegt.