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Diese Erfindung bezieht sich auf einen Empfangskopf für
einen Strahlungsdetektor mit einem festgelegten
Gesichtsfeld.
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Ein Strahlungsdetektor umfaßt ein elektro-optisches
Teilgerät mit einer strahlungsempfindlichen Schicht, wobei das
elektro-optische Gerät dazu angeordnet ist, elektrische
Signale zu schaffen, die für die augenblickliche Intensität von
irgendeinem Strahlungsbündel repräsentativ sind, die auf die
empfindliche Schicht auftrifft.
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Üblicherweise ist die empfindliche Schicht des
elektra-optischen Gerätes mit einem schützenden Material überzogen, aber
der Einfachheit halber wird es in Betracht gezogen, daß ein
derartiger schützender Überzug einen Teil der empfindlichen
Schicht darstellt.
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Der Ausdruck "Strahlung" wird in dieser Beschreibung und den
begleitenden Ansprüchen verwendet, um auf elektromagnetische
Strahlung mit einer Wellenlänge in dem Bereich von 10&supmin;³ bis
10&supmin;&sup9; Metern Bezug zu nehmen, was infrarote, sichtbare und
ultraviolette Strahlung umfaßt und der Einfachheit halber im
nachfolgenden als der festgelegte Bereich der Wellenlängen
bezeichnet wird; und ein elektro-optisches Gerät wird
betrachtet, im Ansprechen auf den Empfang von infraroter,
sichtbarer und ultravioletter Strahlung betriebsfähig zu
sein.
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Es ist für die empfindliche Schicht eines elektro-optischen
Gerätes bekannt gewesen, auch die strahlungsempfangende
Oberfläche des Detektors vorzusehen.
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Wenn die empfindliche Schicht des elektro-optischen Gerätes
nicht auch die strahlungsempfangende Oberfläche des
Detektors vorsieht, dann ist ein optischer Transmissionsweg,
möglicherweise, der zumindest partiell durch irgendeine Form
von Übertragungsmittel vorgesehen ist, innerhalb des
Strahlungsdetektors erforderlich, längs welchem Weg Strahlung,
die auf die vorgesehene empfangende Oberfläche einfällt, zu
der empfindlichen Schicht des elektro-optischen Gerätes
übertragen wird.
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Unabhängig davon, ob die strahlungsempfangende Oberfläche
des Detektors durch die empfindliche Schicht des
elektro-optischen Gerätes geschaffen wird oder nicht, kann die
empfangende Oberfläche inhärent ein großes Gesichtsfeld aufweisen,
das etwa einen Raumwinkel von 2π Steradiant umfaßt. Falls
nicht begrenzt, wird dieses Gesichtsfeld angesehen, das
Gesichtsfeld des Detektors zu sein. Ein derartig großes
Gesichtsfeld kann resultieren, weil die empfangende Oberfläche
eine große Fläche aufweist. Eine derartige Anordnung ist
nachteilig, weil der Detektor keine gleichförmige
Empfindlichkeit über das Gesichtsfeld aufweist, und zwar aufgrund
der Strahlungsintensität auf der empfangenden Oberfläche,
die mit dem Neigungswinkel des einfallenden
Strahlungsbündels auf die empfangende Oberfläche variiert. Weiter kann
das inhärent große Gesichtsfeld, das mit einer empfangenden
Oberfläche mit einer großen Fläche verbunden ist, größer
sein, als es gewünscht ist.
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Es ist auch bekannt, eine konische, reflektierende
Ablenkfläche vorzusehen, um die einfallende Strahlung auf einen
Detektor zu konzentrieren, wie im US-Patent Nr. 3 448 276
gezeigt. Dieses beschreibt die Vorteile einer
reflektierenden Ablenkfläche, daß der Detektor gleichmäßig aufgrund der
internen Reflektion, die das Eingangslicht gleichmäßig über
die Ausgangsblende der Ablenkfläche verteilt, beleuchtet
sein wird.
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Es ist auch bekannt, das Gesichtsfeld eines
Strahlungsdetektors zu definieren, indem eine nichtreflektierende
Ablenkflächenanordnung vorgesehen wird, die auf geeignete Weise in
Beziehung zu der empfangenden Oberfläche positioniert wird.
Jedoch dient eine derartige Ablenkflächenanordnung nicht
dazu, eine gleichmäßige Empfindlichkeit über das
Gesichtsfeld zu schaffen. Im Gegensatz veranlaßt die Gegenwart der
nichtreflektierenden Ablenkflächen die Empfindlichkeit des
Strahlungsdetektors, mit einer hohen Rate in den peripheren
Teilen des festgelegten Gesichtsfeldes zu variieren. Dies
ist so wegen des Halbschattens, der durch die Gegenwart der
Ablenkflächenanordnung verursacht wird.
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Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen neuartigen
und vorteilhaften Strahlungsdetektor mit einem festgelegten
Gesichtsfeld zu schaffen, und zwar mit einer
gleichförmigeren Empfindlichkeit über das Gesichtsfeld als bei bekannten
Formen des Strahlungsdetektors.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt ein empfangender
Kopf für einen Strahlungsdetektor eine empfangende
Oberfläche (10) und eine Ablenkflächenanordnung (11), die das
Gesichtsfeld der empfangenden Oberfläche festlegt, dadurch
gekennzeichnet, daß die Ablenkflächenanordnung durch drei
planare, im wesentlichen orthogonale Spiegel (11) gebildet
ist, die ein pyramidal geformtes Volumen festlegen und auf
ihren internen Flächen reflektiv sind, und daß die
empfangende Oberfläche durch eine Schicht von optisch zerstreuendem
Material (12) geschaffen wird, die an die
Ablenkflächenanordnung angrenzt und eine Gestalt aufweist, die
einem Teil des Volumens, das durch die reflektierenden
Oberflächen der Spiegel benachbart dem Scheitel dieses
Volumens definiert ist, entspricht.
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Wegen der Schaffung der Kombination der reflektierenden
Ablenkflächenanordnung und der Schicht von optisch
zerstreuendem Material, das die empfangende Oberfläche vorsieht,
weist der Strahlungsdetektor eine gleichförmigere
Empfindlichkeit über das definierte Gesichtsfeld als bei bekannten
Formen des Strahlungsdetektors auf. Weiter kann die
Empfindlichkeit eines derartigen Strahlungsdetektors größer als für
bekannte Formen eines derartigen Detektors sein.
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Vorzugsweise schneiden sich die Spiegel oder Projektionen
davon bei einem Punkt.
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Die strahlungempfangende Oberfläche, die durch die Schicht
von optisch zerstreuendem Material vorgesehen wird, kann
irgendeine geeignete Form haben, zum Beispiel teilsphärisch
oder planar in der Gestalt sein.
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Die Schicht des optisch zerstreuenden Materials kann durch
Material, das anfänglich in flüssiger Form und in situ
innerhalb der vorgesehenen reflektierenden Ablenkflächenanordnung
verfestigt wird, geschaffen werden. Die flüssige Form des
Materials kann optischen Zement mit gemahlenem Opalglas, das
darin suspendiert ist, umfassen.
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In jeder von einigen der Anordnungen für
Strahlungsdetektoren in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wie
oben aufgeführt, können Übertragungsmittel vorgesehen
werden, die zumindest einen Teil des optischen
Übertragungsweges zwischen der empfangenden Oberfläche, die durch die
Schicht von optisch zerstreuendem Material geschaffen wird,
und der strahlungsempfindlichen Schicht des
elektro-optischen Gerätes umfaßt.
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Der optische Übertragungsweg zwischen der empfangenden
Oberfläche
und der strahlungsempfindlichen Schicht erstreckt
sich üblicherweise durch den Scheitel des Volumens, der
durch die reflektierende Ablenkflächenanordnung festgelegt
wird. Zumindest benachbart dem Scheitel erstreckt sich der
Transmissionsweg in einer Richtung zumindest im wesentlichen
koinzident mit der Symmetrieachse des Volumens. Zusätzlich
oder alternativ ist eine kleine Endfläche des optischen
Übertragungsmittels zum Übertragen von Strahlung, die auf die
empfangende Oberfläche der strahlungsempfindlichen Schicht
einfällt, oder eine kleine Fläche der
strahlungsempfindlichen Schicht innerhalb des festgelegten Volumens
benachbart dem Scheitel davon vorgesehen. Ein derartiges kleines
Bereichsende des optischen Übertragungsmittels, oder ein
kleiner Bereich der strahlungsempfindlichen Schicht kann
entweder durchgängig mit oder beabstandet von der Schicht
des optisch zerstreuenden Materials sein, die die
strahlungsempfangende Oberfläche des Detektors schafft.
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Das Elektro-Optik-Gerät kann irgendeine geeignete Form
aufweisen, insbesondere, weil von ihm nicht gefordert wird,
das festgelegte Gesichtsfeld zu haben, das durch den
Strahlungsdetektor gefordert wird. Das elektro-optische
Gerät kann bequemerweise eine ebene sensitive Schicht haben,
wobei zum Beispiel das elektro-optische Gerät eine
Photodiode umfaßt. Daher variiert die Größe eines
Ausgangssignals aus dem elektro-optischen Gerät mit dem
Neigungswinkel eines Strahlungsbündels, das auf die ebene
empfindliche Schicht auf fällt. Infolgedessen ist es
vorteilhaft, daß Strahlung innerhalb des Detektors
übertragen wird, um auf die ebene, empfindliche Schicht des
elektro-optischen Gerätes in einer vorbestimmten Weise
einzufallen, so daß der Neigungswinkel der Strahlung, die
auf die empfindliche Schicht einfällt, nicht mit dem
Neigungswinkel der Strahlung auf der empfangenden Oberfläche
variiert.
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Bequemerweise kann, wenn das Übertragungsmittel zwischen der
empfangenden Oberfläche des Detektors und der empfindlichen
Schicht des elektro-optischen Gerätes vorgesehen ist, das
Übertragungsmittel eine optische Faser umfassen. Es ist
vorteilhaft, eine optische Faser als Transmissionsmittel
innerhalb eines Strahlungsdetektors zu verwenden, weil die
optische Faser keine Strahlung von Wellenlängen außerhalb des
oben festgelegten Bereichs von Wellenlängen transmittiert.
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Das Ende einer optischen Multimode-Faser weist ein kleines
Gesichtsfeld auf, das typischerweise einen Raumwinkel von
0,25 Steradiant umfaßt und nicht ohne weiteres erhöht werden
kann, beispielsweise indem die Fläche des Endes der
optischen Faser erhöht wird. Üblicherweise ist ein
derartiges Gesichtsfeld zu klein für das erforderliche definierte
Gesichtsfeld der empfangenden Oberfläche eines
Strahlungsdetektars. Jedoch legt, weil in einem Strahlungsdetektor in
Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung das
Transmissionsmittel, das eine optische Faser umfaßt, inhärent mit
einer Schicht von optisch zerstreuendem Material, das die
empfangende Oberfläche des Detektors schafft, zusammenwirkt,
das kleine Gesichtsfeld des optischen Faserendes keine
Beschränkung auf das Gesichtsfeld des Detektors auf. Es wird
Strahlung zu dem optischen Fasertransmissionsmittel und zu
der empfindlichen Schicht des elektro-optischen Gerätes von
einer Intensität proportional zu der augenblicklichen
Intensität der Strahlung, die auf die empfangende Oberfläche
einfällt, übertragen, die durch die Schicht des optisch
zerstreuenden Materials vorgesehen wird.
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Die reflektierende Ablenkflächenanordnung kann drei ebene
Spiegel, möglicherweise Verlängerungen, davon umfassen, die
einander in einem Punkt schneiden, und die drei ebenen
Spiegel sind zumindest im wesentlichen orthogonal angeordnet,
wobei das festgelegte Gesichtsfeld einen Raumwinkel von im
wesentlichen π/2 Steradiant umfaßt.
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Üblicherweise ist es notwendig, Schnitte der Verlängerung
der ebenen Spiegel und nicht der ebenen Spiegel selbst zu
betrachten.
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Wenn das gewünschte festgelegte Gesichtsfeld einen
Raumwinkel von 2π Steradiant umfaßt, kann es vorteilhaft sein, in
Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der vorliegenden
Erfindung, einen Zusammenbau von vier identischen Teil-
Strahlungsdetektoren vorzusehen. Jeder Detektor kann
irgendeine der möglichen Formen aufweisen, auf die oben Bezug
genommen wurde, und zwar mit einer Ablenkflächenanordnung,
die drei zumindest im wesentlichen orthogonal angeordnete
ebene Spiegel umfaßt. Ein Spiegel von jedem der vier Sätze
kann eine gemeinsame Ebene aufweisen, die dazu gehört, und
auf der gemeinsamen Ebene gibt es einen gemeinsamen
Schnittpunkt für die drei ebenen Spiegel von jedem der vier
Detektoren, so daß die vier Ablenkflächenanordnungen zusammen ein
hemisphärisch gestaltetes Volumen festlegen. Eine derartige
Detektoranordnung kann vorteilhafterweise eine gemeinsame
optische Vierkern-Faser aufweisen, die so angeordnet ist,
daß jeder Bestandteilkern so angeordnet ist, daß ein Ende
davon individuell so positianiert ist, um Strahlung, die auf
einen zugehörigen Detektor auftrifft, zu empfangen. Mit
einer derartigen Anordnung für den Detektorzusammenbau kann
es möglich sein, anzudeuten, aus welchem der vier
bestandteil-definierten Gesichtsfelder Strahlung einfällt.
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Einen empfangenden Kopf, d.h. einen Empfangskopf, mit einem
festgelegten Gesichtsfeld, der von dem elektro-optischen
Gerät eines Strahlungsdetektors getrennt ist, aufzuweisen, ist
vorteilhaft, weil der Empfangskopf ohne weiteres aus
Materialien hergestellt werden kann, die Beschädigung widerstehen,
durch zum Beispiel einfallende Nuklearstrahlung, was für das
elektro-optische Gerät selbst nicht möglich sein muß.
Zusätzlich dient der empfangende Kopf dazu, das elektro-optische
Gerät von Beschädigung abzuschirmen. Weiter kann der
separate empfangende Kopf vorteilhaft sein, indem er dazu
angeordnet wird, ohne weiteres im Fall, beschädigt zu werden,
austauschbar zu sein.
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Ansonsten ist es, wenn die sensitive Schicht des
elektro-optischen Gerätes auch die empfangende Oberfläche des
Detektors schafft, dann erforderlich, durch einen Bestandteil-
Überzug geschützt zu sein, welcher Überzug ohne weiteres der
Beschädigung unterworfen wird, insbesondere, wenn von dem
Detektor erforderlich ist, in einer gefährlichen Umgebung
verwendet zu werden, wie sie wahrscheinlich ist, angetroffen
zu werden, wenn der Detektor auf einem Flugzeug befestigt
wird. Insbesondere ist es schwierig gewesen, einen
derartigen Strahlungsdetektor zufriedenstellend zu schützen,
weil das erforderliche Schutzmittel unvermeidbar in dem
Gesichtsfeld des Strahlungsdetektors anzuordnen ist. Wenn von
dem Strahlungsdetektor erforderlich ist, auf ein
einfallendes Strahlungsbündel von kleinem Intensitätssignal
empfindlich zu sein, ist es möglich, das Ausgangssignal des
elektro-optischen Gerätes durch einen Verstärker hochzutreiben.
Einen von dem elektro-optischen Gerät getrennten
empfangenden Kopf zu haben, ist mit einem Strahlungsdetektor, der
einen derartigen Verstärker aufweist, vorteilhaft, weil der
empfangende Kopf auch dazu dient, den Verstärker vor
unbeabsichtigter Beschädigung zu schützen. Zusätzlich können die
elektrischen Verbindungen zwischen dem Verstärker und dem
elektro-optischen Gerät, wenn sie Strahlung, ob von
Wellenlängen innerhalb des festgelegten Bereichs der Wellenlängen
oder nicht, ausgesetzt sind, den Verstärker veranlassen,
eine falsche Ausgabe zu erzeugen. So ist es vorteilhaft,
einen empfangenden Kopf, der von dem elektro-optischen Gerät
getrennt ist, zu haben, weil der empfangende Kopf ohne
weiteres dazu angeordnet werden kann, auch die Verbindungen
zwischen dem Verstärker und dem elektro-optischen Gerät von
Strahlung, die auf den Detektor auffällt, zu schützen.
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Daher wird das Vorsehen des Verstärkers in enger Nähe zu dem
elektro-optischen Gerät vereinfacht, weil dies nicht mit dem
Erhalten der effektiven Abschirmung des Verstärkers und der
Verbindungen dazu angemessen sein würde, wenn der separate
empfangene Kopf nicht vorgesehen wäre und die Strahlung, die
auf den Detektor auffällt, direkt auf die empfindliche
Schicht des elektro-optischen Gerätes auffiele.
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Die vorliegende Erfindung wird nun beispielsweise mit Bezug
auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben werden, in
welchen:
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Figur 1 eine Querschnittsseitendraufsicht von einer
Ausführung in Übereinstimmung mit der
vorliegenden Erfindung ist, und zwar eines
Strahlungsdetektors mit einem festgelegten
Gesichtsfeld und
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Figur 2 eine isometrische Sicht eines gemeinsamen
empfangenden Kopfes für eine Anordnung von
vier identischen Strahlungsdetektoren, wobei
der gemeinsame empfangende Kopf sich in
Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt der
vorliegenden Erfindung befindet, jeder
Bestandteil-Detektor der Anordnung ein
festgelegtes Gesichtsfeld aufweist und die
Anordnung fähig ist, anzudeuten, aus welchem
der vier bestandteil-definierten
Gesichtsfelder Strahlung auf den gemeinsamen
empfangende Kopf einfällt.
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Der Strahlungsdetektor mit einem festgelegten Gesichtsfeld
in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung und
gezeigt in Figur 1, weist eine strahlungsempfangende
Oberfläche 10 auf, und zwar mit dem gewünschten festgelegten
Gesichtsfeld. Das gewünschte Gesichtsfeld wird, anstatt wie
es herkömmlich ist, durch eine nicht-reflektierende
Ablenkflächenanordnung in enger Nähe zu und in der erforderlichen
Ausrichtung in Beziehung zu der empfangenden Oberfläche 10
festgelegt zu sein, durch eine reflektierende
Ablenkflächenanordnung festgelegt. Jede vorgesehene interne Oberfläche
der Ablenkflächenanordnung ist reflektiv, wobei die
veranschaulichte Ablenkflächenanordnung ebene Spiegel 11 umfaßt.
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Die empfangende Oberfläche 10 wird durch eine Schicht 12 von
optisch zerstreuendem Material geschaffen, das an die ebenen
Spiegel 11 angrenzt, anstatt durch die sensitive Schicht
eines elektro-optischen Gerätes, wie es herkömmlich ist.
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In dem Schnitt der Ablenkflächenanordnung, die in Figur 1
gezeigt ist, sind nur zwei ebene Spiegel 11 angedeutet. Jedoch
wird das Gesichtsfeld der empfangenden Oberfläche 10
vollständig durch drei orthogonal angeordnete ebene Spiegel
festgelegt. Das festgelegte Gesichtsfeld umfaßt einen Raumwinkel
von π/2 Steradiant. Projektionen der ebenen Spiegel 11
schneiden sich bei einem Punkt. Es kann erwogen werden, daß
die Ablenkflächenanordnung ein pyramidal geformtes Volumen
festlegt und das Projektionen der ebenen Spiegel 11 den
Scheitel des Volumens festlegen.
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Die Gestalt der Schicht 12 von optisch zerstreuendem
Material entspricht einem Teil des Volumens, das durch einen
Teil von jedem ebenen Spiegel 11 der Ablenkflächenanordnung
festgelegt ist, und zwar benachbart dem Scheitel des
Volumens
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Wegen der Schaffung der Kombination der reflektierenden
Ablenkflächenanordnung 11 und der Schicht 12 des
optisch-zerstreuenden Materials, das die empfangende Oberfläche 10
vorsieht, weist der Strahlungsdetektor eine gleichförmigere
Empfindlichkeit über das festgelegte Gesichtsfeld als bei
bekannten Formen des Strahlungsdetektors auf. Zum Beispiel
erscheint, wenn die empfangende Oberfläche 10 teilsphärisch
in der Gestalt ist, die Peripherie der empfangenden
Oberfläche als ein Kreis von konstanter Gestalt, unabhängig
davon, wo in dem festgelegten Gesichtsfeld die empfangende
Oberfläche durch einen Beobachter gesehen wird. Weiter kann
die Empfindlichkeit eines derartigen Strahlungsdetektors
größer als bei bekannten Formen eines derartigen Detektors
sein.
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Benachbart dem Scheitel des pyramidal geformten Volumens ist
ein Ende 13 des Kerns 14 einer optischen Multimode-Faser 15
vorgesehen. Das optische Faserende 13 steht geringfügig in
das pyramidal geformte Volumen, das durch die ebenen Spiegel
11 festgelegt ist, vor und grenzt an das optisch
zerstreuende Material 12, das die empfangende Oberfläche 10 schafft.
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Das andere Ende 16 der optischen Faser 15 ist dazu
angeordnet, sich benachbart zu der empfindlichen Schicht 17 eines
elektro-optischen Gerätes 18 zu befinden. Das
elektro-optische Gerät 18 kann irgendeine geeignete Form aufweisen, zum
Beispiel eine Photodiode mit einer ebenen empfindlichen
Schicht 17 umfassen. Das elektro-optische Gerät 18 schafft
elektrische Signale, die für die augenblickliche Intensität
eines Strahlungsbündels, das auf die empfindliche Schicht 17
auffällt, repräsentativ ist und daher auch für die
augenblickliche Intensität eines Strahlungsbündels, das auf die
empfangende Oberfläche 10 des Detektors auftrifft,
repräsentativ ist.
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So gibt es innerhalb des Detektors einen Pfad für Strahlung,
die auf die empfangende Oberfläche auftrifft, und längs
welchem Pfad die Strahlung transmittiert wird, um auf die
empfindliche Schicht 17 des elektro-optischen Gerätes in
einer vorbestimmten Weise aufzutreffen. In dem
veranschaulichten Ausführungsbeispiel umfaßt der Pfad, d. h. Weg,
innerhalb des Detektors für jedes Strahlungsbündel die
Schicht 12 des optisch zerstreuenden Materials und die
optische Faser 15, die das Übertragungsmittel umfaßt. Von
dem elektro-optischen Gerät wird nicht gefordert, das
definierte Gesichtsfeld aufzuweisen.
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Weil die empfindliche Schicht 17 des elektro-optischen
Gerätes 18 von der empfangenden Oberfläche 10 getrennt ist, kann
die empfangende Oberfläche mit dem festgelegten Gesichtsfeld
für den Strahlungsdetektor betrachtet werden, als innerhalb
eines empfangenden Kopfes vorgesehen zu sein, der von dem
elektro-optischen Gerät beabstandet ist.
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Vorteilhafterweise wird der empfangende Kopf aus Materialien
hergestellt, die gegen Beschädigung durch beispielsweise
einfallende Nuklearstrahlung resistent sind. Zusätzlich dient
der empfangende Kopf dazu, durch Abschirmung das elektro-
optische Gerät 18 vor Beschädigung zu schützen. Der separate
empfangende Kopf ist auch dadurch vorteilhaft, daß er ohne
weiteres in dem Fall, beschädigt zu sein, ersetzbar ist.
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Beauemerweise kann ein Verstärker benachbart dem
elektro-optischen Gerät vorgesehen sein, um Signale mit kleiner
Amplitude aus dem elektro-optischen Gerät 18 zu verstärken. Der
separate empfangende Kopf dient auch dazu, durch Abschirmung
den Verstärker und die Verbindungen zwischen dem Verstärker
und dem elektro-optischen Gerät von der Strahlung, die auf
den Detektor einfällt, zu schützen.
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Wie oben angedeutet, weist bequemerweise das
elektro-optische Gerät 18 eine ebene empfindliche Schicht 17 auf. Daher
variiert die Größe eines Ausgangssignals aus dem
elektro-optischen Gerät 18 mit dem Neigungswinkel eines
Strahlungsbündels, das auf die ebene empfindliche Schicht 17 auftrifft.
Jedoch variiert, weil die Strahlung, die auf die empfangende
Oberfläche einfällt und davon transmittiert wird,
nachfolgend auf die ebene empfindliche Schicht 17 in der
vorbestimmten Weise einfällt, der Neigungswinkel der Strahlungsbündel,
die auf die empfindliche Schicht 17 einfallen, nicht während
der Verwendung des Strahlungsdetektors.
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Unvermeidbar hat das Ende 13 einer optischen Multimode-Faser
15 ein kleines Gesichtsfeld, das zum Beispiel eine
Raumwinkel von 0,25 Steradiant umfaßt. Dieses Gesichtsfeld kann
nicht ohne weiteres erhöht werden, indem die Fläche des
optischen Faserendes 13 erhöht wird Üblicherweise ist ein
derartiges Gesichtsfeld zu klein für das erforderliche definierte
Gesichtsfeld der empfangenden Oberfläche eines
Strahlungsdetektors und so kann das optische Faserende 13 die
empfangende Oberfläche nicht umfassen. Jedoch legt, weil die optische
Faser 15 mit einer Schicht 12 von optisch zerstreuendem
Material, das die empfangende Oberfläche 10 des Detektors
bildet, zusammenwirkt, das kleine Gesichtsfeld der optischen
Faser keine Beschränkung auf das Gesichtsfeld des Detektors
auf. Es wird zu dem Optische-Faser-15-Transmissionsmittel
und zu der empfindlichen Schicht 17 des elektro-optischen
Gerätes 18 Strahlung einer Intensität proportional zu der
augenblicklichen Intensität der Strahlung, die auf die
empfangende Oberfläche, die durch die Schicht des optisch
zerstreuenden Materials vorgesehen wird, auftrifft,
übertragen.
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Der optische Transmissionsweg zwischen der empfangenden
Oberfläche
10, d.h. der Empfangsoberfläche 10 und der
empfindlichen Schicht 17 des elektro-optischen Gerätes 18
erstreckt sich üblicherweise wie veranschaulicht durch den
Scheitel des Volumens, der durch die reflektierende
Ablenkflächenanordnung 11 festgelegt wird. Zumindest
benachbart dem Scheitel erstreckt sich der Transmissionsweg
in einer Richtung zumindest im wesentlichen koinzident mit
der Symmetrieachse des Volumens.
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Die Schicht 12 des optisch zerstreuenden Materials kann auf
irgendeine geeignete Weise geschaffen werden, aber
vorteilhafterweise wird sie geschaffen, indem in situ innerhalb der
reflektierenden Ablenkflächenanordnung eine
Flüssigzusammen-Setzung, die optischen Zement mit gemahlenen Opalglas, das
darin suspendiert ist, umfaßt, verfestigt wird. Ansonsten
kann die Schicht 12 von optisch zerstreuendem Material kann
auf irgendeine geeignete Weise vorgesehen werden. Es ist
nicht notwendig, daß die Schicht 12 in situ innerhalb der
Ablenkflächenanordnung gebildet wird und die empfangende
Oberfläche 10, die durch die Schicht 12 geschaffen wird,
kann irgendeine geeignete Gestalt aufweisen. Zusätzlich kann
die Schicht 12 aus optisch zerstreuendem Material von
irgendeiner gewünschten Dicke sein. Weiter kann die Schicht
12 sich in den Scheitel des Volumens, der durch die
Projektionen der ebenen Spiegel 11 festgelegt ist, erstrecken. Es
ist nicht notwendig, daß die Schicht 12 eine gleichförmige
Dicke aufweist und möglicherweise hat die Schicht 12 eine
vernachläßigbare Dicke. Es ist jedoch essentiell, daß das
optisch zerstreuende Material ein Material mit geringem
optischen Verlust ist.
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In einer speziellen Ausführung in Übereinstimmung mit der
vorliegenden Erfindung ist jeder der orthogonal angeordneten
und sich schneidenden ebenen Teil-Spiegel 2 Millimeter dick
und umfaßt ein Segment eines Kreises von 2 Zentimetern
Radius.
Die Schicht von optisch zerstreuendem Material weist
eine teilsphärische Oberfläche auf, und zwar mit einem
Krümmungsradius von 1 Millimeter Radius. Der optische
Faserkern weist einen Durchmesser von 100 Mikrometern auf.
Ein derartiger Strahlungsdetektor weist eine optische
Empfindlichkeit von 90% auf. Das Gesichtsfeld ist 2,9º zu
groß, weil es durch die Ablenkflächenanordnung inadäquat
definiert ist.
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Am Ende 16 der optischen Faser 15 benachbart dem
elektro-optischen Gerät 18 wird die Strahlung, die aus der optischen
Faser transmittiert wird, defokussiert und fällt auf einen
Bereich der empfindlichen Schicht 17 größer als der Bereich
des Endes 16 der optischen Faser ein.
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Der Strahlungsweg innerhalb des empfangenden Kopfes kann
irgendeine gewünschte Form aufweisen und kann möglicherweise
kein Übertragungsmittel umfassen.
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Wenn ein Übertragungsmittel in dem empfangenden Kopf mit
einbezogen ist, kann es irgendeine geeignete Form aufweisen
und braucht keine optische Faser umfassen oder aufweisen. Es
ist nicht notwendig, daß irgendein vorgesehenes
Transmissionsmittel an die Schicht 12 des optisch
zerstreuenden Materials angrenzt.
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Die Anordnung kann derart sein, daß jedes Strahlungsbündel,
das auf die empfangende Oberfläche 10 auftrifft, ein
entsprechendes Strahlungsbündel dazu veranlaßt, auf eine Fläche der
empfindlichen Schicht 17 des elektro-optischen Gerätes auf
zutreffen, entweder größer oder kleiner als der Bereich der
empfangenden Oberfläche. Daher kann die Intensität der
Strahlung, die auf die empfindliche Schicht 17 auftrifft, dazu
angeordnet sein, kleiner oder größer als die Intensität von
Strahlung, die direkt auf die empfangende Oberfläche
auftrifft,
zu sein.
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In alternativer Weise oder zusätzlich kann irgendeine
gewünschte Abschwächung der Strahlungsintensität, die auf die
empfindliche Schicht auftrifft, erhalten werden, indem
arrangiert wird, daß der geeignete Intensitätsverlust auftritt,
wenn die Strahlung innerhalb des Detektors transmittiert
wird.
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Mehr als drei Spiegel der reflektierenden
Ablenkflächenanordnung können vorgesehen sein. Jedoch ist es in jeder
Anordnung für die reflektierende Ablenkflächenanordnung für einen
Strahlungsdetektor in Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung essentiell, daß die Ablenkflächenanordnung oder
eine Projektion davon zu einem Punkt kommt.
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Eine Ablenkflächenanordnung der drei orthogonal angeordneten
ebenen Spiegel 11 ist optisch auffällig; oder ist
andernfalls auffällig für Radar. Jedoch kann derartige
Auffälligkeit durch geringfügige Fehlausrichtung der Spiegel zerstört
werden, wobei zum Beispiel die Spiegel zueinander in Winkeln
von 89º und 91º geneigt werden.
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Während es erforderlich ist, daß die strahlungsempfindliche
Schicht des elektro-optischen Gerätes von der empfangenden
Oberfläche des Detektors getrennt ist, kann ein kleiner
Bereich der strahlungsempfindlichen Schicht innerhalb des
pyramidal geformten Volumens, das durch die reflektierende
Ablenkflächenanordnung geformt ist, liegen, und zwar
benachbart zu dem Scheitel des Volumens, das durch Projektionen
der Ablenkflächenanordnung festgelegt wird. Es ist nicht
essentiell, daß ein derartiger kleiner Bereich der
strahlungsempfindlichen Schicht an die Schicht des optisch
zerstreuenden Materials, das die empfangende Oberfläche des
Detektors vorsieht, angrenzt.
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In Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt umfaßt die
vorliegende Erfindung eine Anordnung von identischen
Strahlungsdetektoren und insbesondere eine Anordnung von vier
Detektoren, und zwar jeder mit einer Ablenkflächenanordnung, die
drei zumindest im wesentlichen orthogonal angeordnete ebene
Spiegel 11 umfaßt, wobei die Anordnung einen gemeinsamen
empfangenden Kopf aufweist. Für eine derartige Anordnung und
wie in Figur 2 gezeigt, weist ein ebener Teilspiegel 11 von
jeder der Ablenkflächenanordnungen eine gemeinsame Ebene
auf, die dazugehört, und auf der gemeinsamen Ebene gibt es
einen gemeinsamen Schnittpunkt für die drei ebenen Spiegel
von jedem der vier Detektoren wie für Verlängerungen jener
Spiegel. Das so festgelegte Gesichtsfeld der Anordnung
beträgt 2π Steradiant. Nur die empfangende Oberfläche 10 von
einem der Teilstrahlungsdetektoren ist in Figur 2 gezeigt.
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Die Teilstrahlungsdetektoren der Anordnung können
irgendeinen Aufbau für einen Strahlungsdetektor aufweisen, wie
oben beschrieben. Die Anordnung kann eine gemeinsame
optische Vierkernfaser aufweisen, nicht gezeigt in Figur 2.
Jeder Bestandteilkern der optischen Faser ist mit einem Ende
davon individuell angeordnet, um Strahlung zu empfangen, die
auf den zugehörigen Detektor auftrifft, und der Kern soll
individuell Strahlung, die durch den Kern innerhalb des
gemeinsamen empfangenden Kopfes empfangen wird, zu einem von
vier elektro-optischen Geräten, die innerhalb der Anordnung
vorgesehen sind, übertragen. So ist die Anordnung dazu
angeordnet, anzudeuten, aus welchem der vier festgelegten
Gesichtsfelder der vier Strahlungsdetektoren Strahlung auf
den gemeinsamen empfangenden Kopf auftrifft. In alternativer
Weise ist ein gemeinsames elektro-optisches Gerät innerhalb
der Anordnung vorgesehen.
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Geeigneterweise kann der gemeinsame empfangende Kopf der
Anordnung von Strahlungsdetektoren in einer hemisphärischen
transparentem Kuppel untergebracht werden. So werden die
ebenen Spiegel sauber und frei von Regen gehalten. Die vier
Ablenkflächenanordnungen legen zusammen das hemisphärisch
geformte Volumen innerhalb der transparenten Kuppel fest.