ES2262369B1 - Mejoras en o relativas a detectores. - Google Patents

Abstract

Mejoras en o relativas a detectores de cuadrantes que comprenden un elemento óptico holográfico (10) y una pluralidad de elementos detectores (22, 24, 26, 28). El elemento óptico holográfico (10) está diseñado de modo que tenga cuatro cuadrantes (12, 14, 16, 18), cada uno de los cuales dirige radiación incidente sobre él hacia un elemento detector asociado (22, 24, 26, 28). Las señales de los elementos detectores (22, 24, 26, 28) son procesadas individualmente para optimizar las prestaciones de cada elemento detector.

Description

Mejoras en o relativas a detectores.

La presente invención concierne a mejoras en o relativas a detectores y concierne más en particular, aunque no exclusivamente, a detectores de cuadrantes.

Los detectores de cuadrantes se utilizan en muchas aplicaciones, pero su utilidad puede ser limitada por su longitud de onda de trabajo, que depende del material semiconductor que se utilice para los elementos del detector. Por ejemplo, los detectores que operan a una longitud de onda de láser de 1,064 \mum tienden a comprender materiales basados en silicio que se utilizan cerca de su límite de longitud de onda larga. Es conocido el "extender" el rango de longitudes de onda de láser de un detector basado en silicio calentando el detector a alrededor de 70ºC. Esto reduce "térmicamente" el intervalo de banda.

Se entenderá fácilmente por la discusión anterior que los detectores basados en silicio no pueden extenderse hasta una longitud de onda de láser de 1,5 \mum "segura para los ojos" tal como ahora se requiere, y que será necesario utilizar otros materiales de detector, por ejemplo Si:Ge, InGaAs y otros materiales de los grupos III/V.

Además, la producción de un detector para que funcione a dos o más longitudes de onda simultáneamente, por ejemplo a 1,064 \mum y 1,5 \mum, requerirá materiales y dispositivos especializados, tales como estructura de emparedado, que son inherentemente difíciles y caros de fabricar con geometrías de cuadrantes.

Por tanto, un objeto de la presente invención es proporcionar una disposición de detector que supere los problemas anteriormente discutidos.

Según un aspecto de la presente invención, se proporciona un método de detectar radiación de una escena utilizando un detector de cuadrantes, comprendiendo el método:

habilitar una función de separación de cuadrantes y funciones de detección óptica independientes.

Según otro aspecto de la presente invención, se proporciona un detector de cuadrantes que comprende:

medios para habilitar una función de separación de cuadrantes; y

medios para habilitar una función de detección óptica, estando los medios para habilitar la función de detección óptica separados de los medios para habilitar la función de separación de cuadrantes.

Se comprenderá fácilmente que el término "función de separación de cuadrantes" se refiere a dividir la radiación entrante para producir cuatro señales de salida y el término "función de detección óptica" se refiere al proceso de recibir radiación en un detector y su subsiguiente conversión en una señal eléctrica por medio del detector.

Ventajosamente, la función de separación de cuadrantes es realizada por un elemento óptico holográfico, y la función de detección óptica es ejecutada por una pluralidad de elementos detectores, estando asociado cada elemento detector con un cuadrante formado por el elemento óptico holográfico.

Preferiblemente, el elemento óptico holográfico tiene capacidad de múltiples longitudes de onda. En este caso, se dispone un juego de elementos detectores para cada longitud de onda y se asocia cada elemento detector con un cuadrante.

Para una mejor comprensión de la presente invención se hará ahora referencia, a título de ejemplo solamente, a los dibujos que se acompañan en los que:

- la figura 1 ilustra una realización de un detector de cuadrantes de base holográfica de acuerdo con la presente invención; y

- la figura 2 ilustra una segunda realización de un detector de cuadrantes de base holográfica que tiene capacidad de múltiples longitudes de onda de acuerdo con la presente invención.

Según la presente invención, se proporciona un detector de cuadrantes en el que la función de separación de cuadrantes está separada de la función de detección óptica a eléctrica. Esto se consigue utilizando un elemento óptico holográfico (HOE) que "enfoca" o dirige luz incidente en el HOE sobre detectores físicamente separados. Esto se muestra en la figura 1.

La figura 1 muestra un elemento óptico holográfico (HOE) 10 que comprende cuadrantes 12, 14, 16, 18, según se ilustra. Asociado con cada cuadrante 12, 14, 16, 18 hay un respectivo detector 22, 24, 26, 28. Cada detector 22, 24, 26, 28 es un detector de una sola longitud de onda y está separado de cada uno de los demás detectores. Cada detector 22, 24, 26, 28 está conectado a su propio procesador individual (no mostrado), que recibe señales de su detector asociado y proporciona una señal de salida indicativa de la radiación recibida por el cuadrante asociado 12, 14, 16, 18 del HOE 10.

Las señales de salida recibida de cada uno de los detectores 22, 24, 26, 28 son procesadas utilizando técnicas de procesamiento convencionales para proporcionar información referente a dónde está un objeto en una escena con relación a los cuadrantes 12, 14, 16, 18. Por ejemplo, una diferencia entre las sumas del par de cuadrantes verticales 12, 14 y el par de cuadrantes verticales 16, 18 proporciona información de azimut referente al objeto con relación al centro del elemento 10, y una diferencia entre las sumas del par de cuadrantes horizontales 12, 18 y el par de cuadrantes horizontales 14, 16 proporciona información de elevación referente al objeto con relación al centro del elemento 10.

Se apreciará que el HOE 10 proporciona una función de separación de cuadrantes que podría ser derivada de, por ejemplo, un patrón generador de ordenador.

Se apreciará que, separando la función de separación de cuadrantes del mecanismo de detección óptica a eléctrica, es decir, la detección óptica y la subsiguiente conversión en una señal eléctrica, cada detector y su procesador asociado pueden ser optimizados sin comprometer a los demás detectores.

Naturalmente, aunque se describen más arriba procesadores individuales, se podría utilizar también un solo procesador que tenga cuatro áreas separadas.

La realización descrita con referencia a la figura 1 opera a una sola longitud de onda. Sin embargo, el HOE puede hacerse funcionar a más de una longitud de onda. Tal HOE se muestra en la figura 2.

La figura 2 muestra un HOE 30 similar al HOE 10 de la figura 1, pero que tiene capacidad de múltiples longitudes de onda. El HOE 30 tiene cuadrantes 32, 34, 36, 38, cada uno de los cuales tiene un primer detector 42, 44, 46, 48 que opera a una primera longitud de onda \lambda_{1} y un segundo detector 52, 54, 56, 58 que opera a una segunda longitud de onda \lambda_{2} asociada con él. Como ejemplo, \lambda_{1} puede ser 1,064 \mum y \lambda_{2} puede ser 1,5 \mum. Como se muestra, los segundos detectores 52, 54, 56, 58 están espacialmente separados de los primeros detectores 42, 44, 46, 48. Nuevamente, cada uno de los primeros y segundos detectores 42, 44, 46, 48, 52, 54, 56, 58 puede ser optimizado sin comprometer a ninguno de los demás detectores.

El HOE 30 mostrado en la figura 2 tiene la ventaja de que pueden formarse imágenes a dos longitud de onda diferentes, \lambda_{1} y \lambda_{2}. Se apreciará que se puede diseñar un HOE para que funcione a más de dos longitud de onda y que se prevé un juego de detectores para cada longitud de onda adicional.

Los elementos ópticos holográficos pueden hacerse en grandes tamaños y a bajo coste y, por tanto, son alternativas viables a los detectores de cuadrantes conocidos.

Aparte de su uso en un detector de cuadrantes según se ha descrito más arriba, los HOEs pueden tener aplicación también en otros sistemas electro-ópticos.

Claims (9)

1. Un método de detectar radiación de una escena utilizando un detector de cuadrantes, comprendiendo el método:

habilitar una función de separación de cuadrantes y funciones de detección óptica independientes.

2. Un método según la reivindicación 1, que incluye además disponer un elemento óptico holográfico en calidad de la función de separación de cuadrantes y una pluralidad de elementos detectores para la función de detección óptica, asociándose cada elemento detector con un cuadrante formado por el elemento óptico holográfico.

3. Un método según la reivindicación 2, en el que el elemento óptico holográfico tiene capacidad de múltiples longitudes de onda.

4. Un método según la reivindicación 3, que comprende además disponer un juego de elementos detectores para cada longitud de onda.

5. Un detector de cuadrantes que comprende:

medios para habilitar una función de separación de cuadrantes; y

medios para habilitar una función de detección óptica, estando los medios para habilitar la función de detección óptica separados de los medios para habilitar la función de separación de cuadrantes.

6. Un detector según la reivindicación 5, en el que los medios para habilitar la función de separación de cuadrantes comprenden un elemento óptico holográfico.

7. Un detector según la reivindicación 6, en el que los medios para habilitar la función de detección óptica comprenden una pluralidad de elementos ópticos detectores, estando asociado cada elemento detector con un cuadrante formado por el elemento óptico holográfico.

8. Un detector según la reivindicación 6, en el que el elemento holográfico tiene capacidad de múltiples longitudes de onda.

9. Un detector según la reivindicación 8, en el que los medios para habilitar la función de detección óptica comprenden una pluralidad de elementos detectores dispuestos en juegos para cada longitud de onda, estando asociado cada elemento detector con un cuadrante formado por el elemento óptico holográfico.