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DE1110338B - Photoelectrically operating device for determining the position of a point of light moving in a plane - Google Patents

Photoelectrically operating device for determining the position of a point of light moving in a plane

Info

Publication number
DE1110338B
DE1110338B DEG28591A DEG0028591A DE1110338B DE 1110338 B DE1110338 B DE 1110338B DE G28591 A DEG28591 A DE G28591A DE G0028591 A DEG0028591 A DE G0028591A DE 1110338 B DE1110338 B DE 1110338B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
point
mirror
light
semiconductor
grain boundary
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEG28591A
Other languages
German (de)
Inventor
Rolf K Mueller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Mills Inc
Original Assignee
General Mills Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Mills Inc filed Critical General Mills Inc
Publication of DE1110338B publication Critical patent/DE1110338B/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F77/00Constructional details of devices covered by this subclass
    • H10F77/95Circuit arrangements
    • H10F77/953Circuit arrangements for devices having potential barriers
    • H10F77/957Circuit arrangements for devices having potential barriers for position-sensitive photodetectors, e.g. lateral-effect photodiodes or quadrant photodiodes

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Description

Photoelektrisch arbeitende Einrichtung zur Feststellung der Lage eines sich in einer Ebene bewegenden Lichtpunktes Die Erfindung betrifft eine photoelektrisch arbeitende Einrichtung zur Feststellung der Lage eines sich in einer Ebene bewegenden Lichtpunktes.Photoelectrically operating device for determining the position of a light point moving in a plane The invention relates to a photoelectrically working device for determining the position of a moving in a plane Light point.

Es ist bekannt, für eine eindimensionale Feststellung der Lage eines Lichtpunktes einen eine Korngrenze aufweisenden Halbleiterkörper zu verwenden, da sich bekanntlich die transversale photoelektrische Spannung ändert, wenn ein Lichtpunkt die Korngrenze überquert (vgl. hierzu z. B. den Aufsatz von G. L. P e a r s o n in Physical Review, Vol. 76, S. 459, 1949, sowie die amerikanische Patentschrift Nr. 2740901). Der Anwendungsbereich solcher eindimensionaler Feststellungssysteme ist indessen naturgemäß beschränkt.It is known for a one-dimensional determination of the location of a To use a light point having a grain boundary semiconductor body, since As is known, the transverse photoelectric voltage changes when a point of light crosses the grain boundary (see e.g. the article by G. L. P e a r s o n in Physical Review, Vol. 76, p. 459, 1949 and the American patent No. 2740901). The scope of such one-dimensional detection systems is, however, naturally limited.

Mit der Erfindung soll daher eine zweidimensional arbeitende photoelektrische Einrichtung zur Feststellung der Lage eines sich in einer Ebene bewegenden Lichtpunktes geschaffen werden; der Gegenstand der Erfindung ist eine aus einem Bikristall bestehende dünne Halbleiterplatte, die nur eine einzige geradlinig ausgebildete, die Oberfläche der Halbleiterplatte teilende Korngrenze aufweist, die ferner mit zwei Kontaktpaaren ausgestattet ist, von denen die Kontakte des ersten Paares sperrschichtfrei an den der Korngrenze parallelen Kanten und die Kontakte des zweiten Paares an den zu der Korngrenze senkrechten Kanten der Halbleiterplatte angeordnet und so ausgebildet sind, daß an beiden Kontaktierungsflächen dieses zweiten Paares Sperrschichten gleichen Charakters und entgegengesetzter Sperrichtung entstehen, wobei jedes Kontaktpaar mit einem elektrischen Stromkreis verbunden ist, welcher mit Anzeigemitteln für die in ihm auftretende lichtelektrische Spannung bzw. Stromstärke ausgestattet ist, und deren Oberfläche schließlich von dem Licht des Lichtpunktes durch übliche optische Mittel praktisch punktförmig beleuchtet wird.The invention is therefore intended to be a two-dimensional photoelectric Device for determining the position of a point of light moving in a plane be created; the subject of the invention is one consisting of a bicrystal thin semiconductor plate, which has only a single rectilinear shape, the surface the semiconductor plate has dividing grain boundary, which further with two contact pairs is equipped, of which the contacts of the first pair are free of barrier layer to the edges parallel to the grain boundary and the contacts of the second pair to the Arranged grain boundary perpendicular edges of the semiconductor plate and so formed are that the same barrier layers on both contacting surfaces of this second pair Character and opposite blocking direction arise, with each contact pair is connected to an electrical circuit, which with display means for the photoelectric voltage or current intensity occurring in it is equipped, and their surface finally from the light of the point of light by usual optical Means is practically illuminated in a punctiform manner.

Vorzugsweise besteht der Halbleiterkörper aus Germanium und sind die Sperrschichten des zweiten Kontaktpaares durch anlegierte Indiumkontakte gebildet.The semiconductor body is preferably made of germanium and are the Barrier layers of the second pair of contacts formed by alloyed indium contacts.

Als Anzeigemittel für die beiden photoelektrischen Spannungen bzw. Ströme lassen sich die beiden Ablenksysteme eines in einem rechtwinkligen Koordinatensystem anzeigenden Kathodenstrahloszillographen verwenden. Auch Voltmeter u. dgl. sind anwendbar.As a display means for the two photoelectric voltages or Currents can be the two deflection systems one in a right-angled coordinate system Use cathode ray oscilloscope to display. Also voltmeters and the like are applicable.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind als optische Mittel zur Abbildung des Lichtpunktes auf die Halbleiteroberfläche eine Abbildungslinse und ein Planspiegel oder statt beider ein Abbildungsspiegel verwendet, wobei der Spiegel in -beiden Fällen kardanisch gelagert ist. . Die beiden Drehachsen des Spiegels können durch auf Stromrichtung in entgegengesetztem Sinne ansprechende Servomotoren verstellt werden.In a further embodiment of the invention, as optical means for Imaging of the light point on the semiconductor surface and an imaging lens a plane mirror or an imaging mirror instead of both, the mirror is gimbal-mounted in both cases. . The two axes of rotation of the mirror can be achieved by servomotors responding in the opposite sense to the direction of the current adjusted.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung dienen als Anzeigemittel für die beiden Ausgangsspannungen bzw. -ströme der Halbleiterplatte die beiden Servomotoren der kardanischen Lagerung des Spiegels, von denen der eine in den ersten Kontaktkreis, der andere in den zweiten Kontaktkreis geschaltet ist. Hierbei sind zweckmäßigerweise Verstärker vorgesehen, welche dann die beiden Ausgangsspannungen der Halbleiterplatte den Servomotoren verstärkt zuführen.In an advantageous further development of the invention, they serve as display means the two servomotors for the two output voltages or currents of the semiconductor board the gimbal bearing of the mirror, one of which is in the first contact circle, the other is connected to the second contact circuit. Here are expedient Amplifier provided, which then the two output voltages of the semiconductor board to feed the servomotors more intensively.

Die Laufrichtungen der Servomotoren sind vorzugsweise so gewählt, daß die durch sie bewirkte Drehung des Spiegels um beide Drehachsen derart mit einer Verringerung der Ausgangsspannungen bzw. -ströme beider Kontaktpaare verbunden ist, daß durch die Spiegeldrehung der Lichtpunkt auf der Halbleiterfläche dem als Nullpunkt eines Koordinatensystems wirkenden Mittelpunkt der Oberfläche nähergeführt wird.The running directions of the servomotors are preferably chosen so that the rotation of the mirror caused by them about both axes of rotation so with one Reduction of the output voltages or currents of both contact pairs is connected, that through the mirror rotation the point of light on the semiconductor surface acts as the zero point a coordinate system acting center of the surface is brought closer.

Der Halbleiterplatte kann ein Koordinatensystem zugeordnet werden, dessen eine Achse durch die Korngrenzengeradeund dessen andere, darauf senkrecht stehende Koordinate durch die auf der Korngrenzengeraden senkrechte Mittelgerade der Halbleiterplatte definiert ist. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können Registriermittel vorgesehen sein, welche die Winkelstellungen des Spiegels in beiden Drehrichtungen in Abhängigkeit von der Zeit aufzeichnen.A coordinate system can be assigned to the semiconductor plate, one axis through the grain boundary line and the other, perpendicular to it standing coordinate through the center line perpendicular to the grain boundary line the semiconductor disk is defined. In a further embodiment of the Invention registration means can be provided, which the angular positions of the Record mirror in both directions of rotation as a function of time.

Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungs- -beispieles in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 eine schematische, perspektivische Darstellung einer Ausführungsform der Einrichtung nach der Erfindung, Fig. 2 eine graphische Darstellung der transversalen photoelektrischen Spannung als Funktion der Lichtpunktanlage für eine gegebene Lichtintensität und einen bestimmten Lichtpunktdurchmesser und Fig.3 eine graphische Darstellung der seitlichen photoelektrischen Spannung für zwei verschiedene Lichtpunktlagen, aber bei gleicher Lichtintensität und gleichem Lichtpunktdurchmesser.The invention is based on an exemplary embodiment in connection explained in more detail with the drawings. 1 shows a schematic, perspective Representation of an embodiment of the device according to the invention, FIG. 2 a graph of the transverse photoelectric voltage as a function the light point system for a given light intensity and a certain light point diameter and Fig. 3 is a graph of lateral photoelectric voltage for two different light point positions, but with the same light intensity and the same Light spot diameter.

In Fig. 1 ist der Halbleiterkörper allgemein mit 10 bezeichnet. Obwohl sich andere halbleitende Materialien wie Silizium und die 111-V-Stoffe verwenden lassen, sei für die folgenden Erörterungen angenommen, daß der Körper 10 eine kleine Platte rechtwinkligen Querschnittes aus Germanium mit n-Leitfähigkeit ist. Die Platte 10 ist in Fig. 1 mit Bezug auf die übrige Vorrichtung stark vergrößert dargestellt; sie kann beispielsweise 6 mm lang, 2 mm breit und 0,5 mm dick sein. Die Platte 10 hat bei 12 eine Korngrenze, die sich rechtwinklig zu ihrer Hauptachse erstreckt. Kontakte 14, 16 eines ersten Kontaktpaares sind sperrschichtfrei an den Seitenkanten der Platte angeordnet. Zwei Indiumkontakte 18, 20 sind an entgegengesetzten Seiten der Korngrenze 12 anlegiert.In FIG. 1, the semiconductor body is designated generally by 10. Even though use other semiconducting materials such as silicon and the 111-V substances let it be assumed for the following discussions that the body 10 is a small Plate of rectangular cross-section made of germanium with n-conductivity. The plate 10 is shown greatly enlarged in FIG. 1 with respect to the rest of the device; it can for example be 6 mm long, 2 mm wide and 0.5 mm thick. The plate 10 has a grain boundary at 12 which extends at right angles to its major axis. Contacts 14, 16 of a first contact pair are free of a barrier layer on the side edges arranged on the plate. Two indium contacts 18, 20 are on opposite sides the grain boundary 12 is alloyed.

Um eine praktische Awendung der Erfindung bei der Verfolgung eines Lichtpunktes zu veranschaulichen, sei angenommen, daß das bewegliche Ziel die Form einer kleinen Lichtquelle 22 hat. Wie mit den Pfeilen 24, 26 angedeutet, kann sich die Zielquelle oder der Zielpunkt 22 in beiden Dimensionen einer Ebene in entgegengesetzten Richtungen bewegen.In order to have a practical application of the invention in the pursuit of a To illustrate the point of light, assume that the moving target is the shape a small light source 22 has. As indicated by arrows 24, 26, can the target source or the target point 22 in both dimensions of a plane in opposite directions Move directions.

Der Zielpunkt 22 kann verschiedenartigsten Ursprung haben. Beispielsweise kann er ein Stern, ein an einem Luftfahrzeug angebrachtes Licht, eine von einem beweglichen Maschinenwerkzeug getragene, z. B. der Beleuchtung dienende, Lichtquelle und anderes mehr sein.The target point 22 can have a wide variety of origins. For example he can be a star, a light attached to an aircraft, one of a movable machine tool worn, e.g. B. the lighting, light source and other things.

Licht vom Zielpunkt 22 wird durch eine ortsfest angeordnete Sammellinse 28 auf einen Planspiegel 30 gerichtet. Von diesem wird das Licht in Form eines kleinen praktisch punktförmig begrenzten Flecks 32 auf die Halbleiterplatte 10 reflektiert.Light from target point 22 is passed through a fixedly arranged converging lens 28 directed at a plane mirror 30. From this the light is in the form of a small one practically punctiform limited spot 32 is reflected on the semiconductor plate 10.

Um der Bewegung der Quelle 22 folgen zu können, ist der Spiegel 30 kardanisch gelagert, und zwar derart, daß er um eine von einem aufrecht stehenden Bügel 34 gebildete horizontale Achse geschwenkt werden kann, während der Bügel seinerseits um eine vertikale Achse drehbar ist. Die Schwenk- oder Drehbewegung des Spiegels 30 um die horizontale Achse ist mittels des Pfeiles 36, diejenige um die vertikale Achse mittels des Pfeiles 38 angedeutet.In order to be able to follow the movement of the source 22, the mirror 30 is gimbaled, in such a way that it is around one of a standing upright Bracket 34 formed horizontal axis can be pivoted, while the bracket in turn is rotatable about a vertical axis. The panning or rotating movement of the mirror 30 around the horizontal axis is indicated by arrow 36, the one around the vertical Axis indicated by arrow 38.

Die Drehung des Spiegels 30 um die vertikale Achse wird mittels eines Servomotors 40 am Sockel des Bügels 34 bewirkt, während die Vertikaldrehung mittels eines Servomotors 42 erfolgt, der an dem Bügel so gelagert ist, daß er zusammen mit diesem drehbar ist. Die Servomotoren 40, 42 sind in übliche: Weise ausgeführt und werden daher nicht im einzelnen beschrieben. Sie sprechen beide auf Spannungspolarität und außerdem vorzugsweise auf Spannungsamplitude an. Da verhältnismäßig kleine Spannungssignale verarbeitet werden müssen, ist ein Verstärker 44 in den Kreis des Servomotors 40 eingeschleift. Ebenso liegt ein Verstärker 46 im Kreis des Servomotors 42. Eine Seite des Verstärkers 44 ist an den Kontakt 16 angeschlossen, während der Kontakt 14' geerdet ist, so daß dem Servomotor 40 über den Verstärker 44 jedes zwischen den Kontakten 14, 16 auftretende photoelektrische Signal aufgedrückt wird. In ähnlicher Weise ist eine Seite des Verstärkers 46 an den Kontakt 20 angeschlossen und wird durch Verbinden des Kontaktes 18 mit dem Servomotor 42 jedes zwischen den Kontakten 18, 20 entwickelte photoelektrische Signal über den Verstärker 46 an den Servomotor 42 gelegt.The rotation of the mirror 30 about the vertical axis is effected by means of a servomotor 40 on the base of the bracket 34, while the vertical rotation is effected by means of a servomotor 42 which is mounted on the bracket so that it can be rotated together with it. The servomotors 40, 42 are designed in the usual way and are therefore not described in detail. They both respond to voltage polarity and also preferably to voltage amplitude. Since relatively small voltage signals have to be processed, an amplifier 44 is looped into the circuit of the servo motor 40 . Likewise, an amplifier 46 is in the circuit of the servo motor 42. One side of the amplifier 44 is connected to the contact 16, while the contact 14 'is grounded, so that the servo motor 40 via the amplifier 44 any photoelectric signal occurring between the contacts 14, 16 is pressed. Similarly, one side of the amplifier 46 is connected to the contact 20 and by connecting the contact 18 to the servo motor 42, any photoelectric signal developed between the contacts 18, 20 is applied to the servo motor 42 via the amplifier 46.

Die Kurve 50 der Fig. 2 gibt die transversale photoelektrische Spannung als Funktion der Lage des Lichtpunktes 32 wieder. Interessant ist dabei, daß die spezielle Halbleiterplatte 10, von der die Kurve gemäß Fig.2 stammt, eine um 25° schrägliegende Grenze enthält. Die photoelektrische Spannung ist in Fig. 2 in Minivolt gegen die Lichtpunktlage in Millimeter aufgetragen. Es ist deutlich erkennbar, daß dort, wo der Lichtpunkt 32 die Korngrenze 12 kreuzt, eine plötzliche Polaritätsumkehr stattfindet. Die Extremwerte der Kurve 50 treten auf, wenn sich der Umkreis des Lichtpunktes 32 an der Korngrenze befindet.Curve 50 of Fig. 2 gives the transverse photoelectric voltage as a function of the position of the light point 32 again. It is interesting that the special semiconductor plate 10, from which the curve according to FIG. 2 originates, one by 25 ° Contains sloping border. The photoelectric voltage is in mini-volts in FIG applied against the light point position in millimeters. It can be clearly seen that there, where the light point 32 crosses the grain boundary 12, a sudden polarity reversal takes place. The extreme values of curve 50 occur when the perimeter of the Light point 32 is located on the grain boundary.

In jedem Falle wird von der Polaritätsumkehr der transversalen photoelektrischen Spannung Gebrauch gemacht, um die Laufrichtung des Servomotors 40 zu steuern.. Entsteht keine Spannung, befindet sich de: Punkt 32 an der Korngrenze 12, und eine Richtigstellung des Spiegels 30 ist nicht nötig. Wenn andererseits der Punkt 32 z. B. nach rechts verschoben wird. entsteht ein positives Signal, das eine Drehung des Bügels 34 im Uhrzeigersinn entsprechend dem betreffenden Pfeil 38 hervorruft. Eine solche Drehung stellt den Spiegel 30 derart ein, daß der Punkt 32 in eine Nullstellung zurückgeführt wird, die sieh mit der Korngrenze 12 deckt. Wird statt dessen der Punkt 32 von der Korngrenze aus nach links (Fig.1) verschoben, findet, da ein negatives Signal entsteht, eine Nachführung in entgegengesetzter Richtung statt.In any case, use is made of the polarity reversal of the transverse photoelectric voltage in order to control the direction of travel of the servomotor 40. If no voltage is produced, the point 32 is located at the grain boundary 12, and a correcting of the mirror 30 is not necessary. On the other hand, if the point 32 is e.g. B. is shifted to the right. a positive signal is produced which causes the bracket 34 to rotate clockwise in accordance with the relevant arrow 38. Such a rotation adjusts the mirror 30 such that the point 32 is returned to a zero position which coincides with the grain boundary 12. If instead the point 32 is shifted to the left from the grain boundary (FIG. 1), since a negative signal is generated, tracking in the opposite direction takes place.

In Fig. 3 ist in zwei gesonderten Kurven 54 und 5F die seitliche photoelektrische Spannung als Funktion der Lichtpunktlage dargestellt. Die Kurve 54 stammt von einem Lichtpunkt 32, der sich längs der Korngrenze 12 bewegt, ganz so, wie er es in Fig. 1 zu tun scheint. Mit anderen Worten würde der mit 32 bezeichnete Lichtpunkt die Korngrenze 12 decken und sich z. B. vom Indiumkontakt 18 zum gegenüberliegenden Indiumkontakt 20 bewegen. Die Kurve 56 hingegen stammt von einem Lichtpunkt, der sich parallel zur Korngrenze 12, im vorliegenden Ausführungsbeispiel in einem Abstand von 0,2 mm rechts von der Korngrenze, bewegt. Das Auftreten der seitlichen photoelektrischen Spannung hängt im Gegensatz zu dem durch die Kurve 50 dargestellten Transversaleffekt vom Abstand der Indiumkontakte 18 und 20 ab und nimmt mit abnehmendem Abstand zu. Der seitliche Photoeffekt steht mit der p-leitfähigen Inversionsschicht an der Korngrenze 12 in Zusammenhang.In Fig. 3, the lateral photoelectric voltage is shown as a function of the light point position in two separate curves 54 and 5F. The curve 54 originates from a point of light 32 which moves along the grain boundary 12, just as it appears to be doing in FIG. 1. In other words, the point of light designated by 32 would cover the grain boundary 12 and z. B. move from the indium contact 18 to the opposite indium contact 20. The curve 56, on the other hand, originates from a point of light that moves parallel to the grain boundary 12, in the present exemplary embodiment at a distance of 0.2 mm to the right of the grain boundary. In contrast to the transverse effect represented by curve 50, the occurrence of the lateral photoelectric voltage depends on the distance between indium contacts 18 and 20 and increases with decreasing distance. The lateral photo effect is related to the p-conductive inversion layer at the grain boundary 12.

Demgemäß wird, während ein transversaler photoelektrischer Effekt auftritt, wenn sich der Lichtpunkt 32 zwischen den sperrschichtfreien Kontakten 14 und 16 bewegt, ein seitlicher photoelektrischer Effekt beobachtet, wenn sich der Punkt zwischen den Indiumkontakten 18 und 20 bewegt. In beiden Fällen ergibt sich eine Polaritätsumkehr, wenn der Lichtpunkt über die Koordinatenachsen eines Koordinatensystems bewegt wird, dessen eine, dem transversalen photoelektrischen Effekt zugeordnete Koordinate durch die Korngrenze 12 und dessen andere, dem seitlichen photoelektrischen Effekt zugeordnete Koordinate durch die auf der Korngrenze senkrechte Mittelgerade zwischen den Kontakten 18, 20 bestimmt ist. Wie ersichtlich, ist die entwickelte seitliche photoelektrische Spannung für irgendeine gegebene Abweichung von der Mittelgeraden am größten, wenn der Lichtpunkt auf der Korngrenze liegt (Kurve 54). Die maximale Spannung für einen gegebenen Abstand von der Korngrenze 12 tritt auf, wenn sich der Lichtpunkt 32 nahe einem der Indiumkontakte 18, 20 befindet.Accordingly, while a transverse photoelectric effect occurs when the light spot 32 is between the barrier-free contacts 14 and 16 moved, a lateral photoelectric effect observed, as the point between indium contacts 18 and 20 moves. In both cases there is a polarity reversal when the point of light over the coordinate axes of a coordinate system is moved, one of which, the transverse photoelectric Coordinate assigned to the effect by the grain boundary 12 and its other, the lateral one Photoelectric effect associated with the coordinate perpendicular to the grain boundary Center line between the contacts 18, 20 is determined. As can be seen, the developed lateral photoelectric voltage for any given anomaly largest from the center line when the point of light lies on the grain boundary (curve 54). The maximum stress for a given distance from the grain boundary 12 occurs when the light spot 32 is close to one of the indium contacts 18, 20.

Infolgedessen entsteht, wenn der Punkt 32 zu einer Stelle, z. B. oberhalb der Mittelgeraden verschoben worden ist, ein positives Spannungssignal, das es erfordert, daß der Spiegel 30 entsprechend dem Pfeil 36 im Uhrzeigersinn geschwenkt wird. Diese Bewegung erfolgt mittels des Servomotors 42, wenn letzterer das verstärkte Signal empfängt. Das Umgekehrte tritt selbstverständlich ein, wenn der Punkt 32 unter die Mittelgerade gelangt, da sich dann, wie aus den Kurven 54, 56 hervorgeht, die Polarität umkehrt und der Servomotor 42 in entgegengesetzter Richtung läuft, um den Punkt 32 anzuheben.As a result, when point 32 comes to a location, e.g. B. above the center line has been shifted, a positive voltage signal that requires that the mirror 30 is pivoted clockwise according to the arrow 36. These Movement takes place by means of the servomotor 42 when the latter receives the amplified signal receives. The reverse occurs, of course, when the point 32 falls below the The center line is reached, since then, as can be seen from the curves 54, 56, the polarity reverses and the servo motor 42 runs in the opposite direction to the point 32 to lift.

Claims (10)

PATENTANSPROCHE: 1. Photoelektrisch arbeitende Einrichtung zur Feststellung der Lage eines sich in einer Ebene bewegenden Lichtpunktes, gekennzeichnet durch eine aus einem Bikristall bestehende dünne Halbleiterplatte, die nur eine einzige geradlinig ausgebildete, die Oberfläche der Halbleiterplatte teilende Korngrenze aufweist, die ferner mit zwei Kontaktpaaren ausgestattet ist, von denen die Kontakte des ersten Paares sperrschichtfrei an den der Korngrenze parallelen Kanten und die Kontakte des zweiten Paares an den zu der Korngrenze senkrechten Kanten der Halbleiterplatte angeordnet und so ausgebildet sind, daß an beiden Kontaktierungsflächen dieses zweiten Paares Sperrschichten gleichen Charakters und entgegengesetzter Sperrichtung entstehen, wobei jedes Kontaktpaar mit einem elektrischen Stromkreis verbunden ist, welcher mit Anzeigemitteln für die in ihm auftretende lichtelektrische Spannung bzw. Stromstärke ausgestattet ist, und deren Oberfläche schließlich von dem Licht des Lichtpunktes durch übliche optische Mittel praktisch punktförmig beleuchtet wird. PATENT CLAIM: 1. Photoelectrically operating device for detection the position of a point of light moving in a plane, characterized by a thin semiconductor plate consisting of a bicrystal that is only one rectilinear grain boundary dividing the surface of the semiconductor plate has, which is also equipped with two pairs of contacts, of which the contacts of the first pair free of barrier layer on the edges parallel to the grain boundary and the Contacts of the second pair at the edges of the semiconductor plate perpendicular to the grain boundary are arranged and designed so that on both contacting surfaces this second Pair of barrier layers of the same character and opposite blocking direction arise, each pair of contacts being connected to an electrical circuit, which with display means for the photoelectric voltage or current intensity occurring in it is equipped, and its surface finally from the light of the point of light is lit practically point-like by conventional optical means. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper aus Germanium besteht und daß die Sperrschichten des zweiten Kontaktpaares durch anlegierte Indiumkontakte gebildet sind. 2. Establishment according to claim 1, characterized in that the semiconductor body is made of germanium and that the barrier layers of the second pair of contacts by alloyed indium contacts are formed. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Anzeigemittel für die beiden photoelektrischen Spannungen bzw. Ströme die beiden Ablenksysteme eines in einem rechtwinkligen Koordinatensystem anzeigenden Kathodenstrahloszillographen verwendet sind. 3. Device according to claim 1 and 2, characterized in that as display means for the two photoelectric voltages or currents, the two Deflection systems of a cathode ray oscilloscope displaying in a rectangular coordinate system are used. 4. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als optische Mittel zur Abbildung des Lichtpunktes auf die Halbleiteroberfläche eine Abbildungslinse und ein Planspiegel oder statt beider ein Abbildungsspiegel verwendet sind, wobei der Spiegel in beiden Fällen kardanisch gelagert ist. 4. Device according to claim 1 and 2, characterized in that as an optical means for imaging the light point on the semiconductor surface an imaging lens and a plane mirror, or an imaging mirror instead of both are used, the mirror is gimbaled in both cases. 5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Drehachsen des Spiegels durch auf Stromrichtung in entgegengesetztem Sinne ansprechende Servomotoren verstellt werden. 5. Establishment according to claim 4, characterized in that the two axes of rotation of the mirror adjusted by servomotors responding in the opposite sense to the direction of current will. 6. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Anzeigemittel für die beiden Ausgangsspannungen bzw. -ströme der Halbleiterplatte die beiden Servomotoren der kardanischen Lagerung des Spiegels dienen, von denen der eine in den ersten Kontaktkreis, der andere in den zweiten Kontaktkreis geschaltet ist. 6. Device according to claim 1 to 5, characterized in that as a display means the two servomotors for the two output voltages or currents of the semiconductor board serve the gimbal bearing of the mirror, one of which is in the first Contact circuit, the other is connected to the second contact circuit. 7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Verstärker vorgesehen sind, welche die beiden Ausgangsspannungen der Halbleiterplatte den Servomotoren verstärkt zuführen. B. 7. Establishment according to claim 6, characterized in that amplifiers are provided which Feed the two output voltages of the semiconductor plate to the servomotors in an amplified manner. B. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufrichtungen der Servomotoren so gewählt sind, daß die durch sie bewirkte Drehung des Spiegels um beide Drehachsen derart mit einer Verringerung der Ausgangsspannungen bzw. -ströme beider Kontaktpaare verbunden ist, daß durch die Spiegeldrehung der Lichtpunkt auf der Halbleiterfläche dem als Nullpunkt eines Koordinatensystems wirkenden Mittelpunkt der Oberfläche nähergeführt wird. Device according to Claims 1 to 7, characterized in that the running directions the servomotors are chosen so that the rotation of the mirror caused by them around both axes of rotation with a reduction in output voltages and currents both contact pairs is connected, that by the mirror rotation the light point on of the semiconductor surface is the center point acting as the zero point of a coordinate system the surface is brought closer. 9. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterplatte ein Koordinatensystem zugeordnet wird, dessen eine Achse durch die Korngrenzengerade und dessen andere, darauf senkrecht stehende Koordinate durch die auf der Korngrenzengeraden senkrechte Mittelgerade der Halbleiterplatte definiert ist. 9. Device according to claim 1 to 8, characterized characterized in that the semiconductor plate is assigned a coordinate system, one axis through the grain boundary line and the other, perpendicular to it standing coordinate through the center line perpendicular to the grain boundary line the semiconductor disk is defined. 10. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 9, gekennzeichnet durch Registriermittel, welche die Winkelstellungen des Spiegels in beiden Drehrichtungen in Abhängigkeit von der Zeit aufzeichnen.10. Device according to claim 1 to 9, characterized by registration means, which the angular positions of the mirror in both directions of rotation record as a function of time.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1280434B (en) * 1962-08-06 1968-10-17 Bendix Corp Photo element for photoelectric position display

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