(57)【要約】【課題】本発明は、例えば電磁波や音波のような、信号波の振幅と位相を記録して処理する方法に関する。【解決手段】変調信号源が信号波を生成し、伝導媒体または反射および／または散乱の結果として物体を通過してその経路上で信号波が変更され、受信デバイスにより受信され、該信号波の変調とよく定義された関係を有する変調信号を用いて信号波キャリアを有さない変調デバイスを手段として直接復調され、該変調された信号波の振幅および該信号波と該変調信号波の変調位相の位相関係が記録されて評価される。センサーでは該信号波に感応し、受信デバイスでは波動エネルギー粒子が直接的または間接的に該信号波エネルギーにより、該変調信号に適合した縦ゆれ振動の振動エネルギーを有する、縦揺れプロセスにおいて生成され、該センサーの受信エレメントの少なくとも二つの区別し得るグループに供給され、記録され、任意に増幅されて、出力ユニットの少なくとも一つの読み出し出力により、和および／または相関信号の形式で、対応する該区別し得る受信エレメントの少なくとも一つの対応するグループに伝達される。
2004512679.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号波の振幅と位相を検出して処理するプロセスであって、
信号源が変調された信号波を生成し、
伝導媒体または物体を通過中に該信号波がその経路上で、反射および／または散乱により変更され、
受信装置により受信されて該信号波の変調とよく定義された関係を有する変調信号で、信号波キャリアを用いない変調デバイスを手段として直接復調され、
該被変調信号波の振幅および該信号波と該変調信号の変調位相の位相関係について検出されて評価され、
受信装置のセンサーでは、信号波に感応し、該信号波エネルギーを手段として直接的または間接的に波動エネルギー粒子が生成され、
該変調信号に適合する波動エネルギー発振器を有する発振プロセスで、
少なくとも二つの区別し得るセンサー上の受信エレメントのグループに供給され、検出され、任意に増幅され、該受信エレメントのグループに対応する読み出しユニットの少なくとも一つの読み出し出力に、和および／または相関信号の形式で伝達されるものにおいて、
該受信エレメントの少なくとも一つのグループに、該変調信号が直接印加されることを特徴とする方法。
【請求項２】
該受信エレメントのグループは、望ましくは連結された指型構造を有するものが用いられていることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
該受信エレメントはストリップ／指形式に構成され、設けられたセンサー表面が対応する数と長さのそのような受信エレメントにより充填されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
該受信エレメントのグループの双方が、該変調信号をプッシュ−プルで非対称に印加されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項５】
該変調信号および該読み出し信号の分離が、スキャンニングネットワークを経由して起こることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
該受信エレメントのグループのただ一つに、該変調信号が直接印加され、該受信エレメントの二つのグループ間を流れる電流が直接的に、または累積された電荷の形式で間接的に、他の変調されない受信エレメントのグループに対して測定／評価されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項７】
該変調されない受信エレメントのグループの読み出しが、低抵抗の読み出しネットワークを経由して、望ましくは逆変調信号の容量的かつ補償的な付加のもとに行われることを特徴とする、請求項６記載の方法。
【請求項８】
該変調された信号波により生成された該波動エネルギー粒子が、例えば半導体材料内のアバランシェ効果によるような、または真空中の二次電子増倍によるような、増倍により増幅されることを特徴とする、請求項１乃至５の内一つに記載の方法。
【請求項９】
該対称的な変調および読み出し構造における変調周波数が、該キャリア周波数とは明らかに異なり、および望ましくは少なくとも１００倍の因子で異なっていることを特徴とする、請求項１乃至６の一つに記載の方法。
【請求項１０】
信号波の振幅と位相を検出して処理するデバイスであって、
変調された信号波を生成する信号源と、
伝導媒体および／または物体を通過中に、該信号波がその経路上で、反射および／または散乱により変更される受信装置と、
該信号波の変調とよく定義された関係を有する変調信号を印加される、該受信装置の変調デバイスと、
該受信装置内のセンサーであって、該信号波に感応し、該信号波のエネルギーにより波動エネルギー粒子が直接的または間接的に生成されるセンサーと、を有するものにおいて、
該変調デバイスは、該センサーの少なくとも二つの受信エレメントのグループへの、変調信号に適合した波動エネルギー発振器を有する、および和および／または相関信号の伝達のための、読み出しユニットの少なくとも一つの対応する読み出し出力を有する、発振プロセスにおける波動エネルギー粒子を供給するようにように設計されたものにおいて、
該受信エレメントの少なくとも一つのグループが、該変調信号に直接接続されていることを特徴とするデバイス。
【請求項１１】
該受信エレメントは、望ましくは連結された構造である、指型であることを特徴とする、請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１２】
受信エレメントの二つのグループが、該変調デバイスの二つのプッシュ−プルの変調された端子の内の一つに各々接続されることを特徴とする、請求項１０または１１に記載のデバイス。
【請求項１３】
受信エレメントの双方のグループに対し、スキャンニング読み出しネットワークが設けられ、差動増幅器を経由して、結合コンデンサーに一時的に保存された受信エレメントのそれぞれのグループの電荷を、望ましくは読み出すことを特徴とする、請求項１２に記載のデバイス。
【請求項１４】
受信エレメントの二つのグループが設けられ、その内一つのみが該変調デバイスに接続されていることを特徴とする、請求項１０または１１に記載のデバイス。
【請求項１５】
読み出し電極の変調されないグループにおける、変調信号の容量的クロストークを避けるために、このグループの逆変調信号の容量的補償回路が設けられていることを特徴とする、請求項１４に記載のデバイス。
【請求項１６】
該センサーは電磁波に感応する半導体（光半導体）であることを特徴とする、請求項１０乃至１５の一つに記載のデバイス。
【請求項１７】
該受信エレメントは、電子増倍器に接続されているか、またはアバランシェ半導体エレメントを有することを特徴とする、請求項１６に記載のデバイス。
【請求項１８】
該信号源は電磁放射の変調源であり、望ましくは狭いスペクトル領域内で、ラジオ波領域から遠赤外線までのスペクトルから変調電磁波を放射することを特徴とする、請求項１０乃至１７の一つに記載のデバイス。
【請求項１９】
該パッチアンテナは、その出力が一対のダイオードを経由して整流され、結合コンデンサーと接続された、マイクロ波用の受信エレメントとして設けられていることを特徴とする、請求項１８に記載のデバイス。
【請求項２０】
少なくとも二つのパッチアンテナであって、どちらの場合も波長コヒーレントな方法で互いに接続され、少なくとも一つの反平行な一対のダイオードの組を経由して該少なくとも二つのグループが接続された、信号波を受信するパッチアンテナにおいて、該信号波は少なくとも一つの変調信号が結合コンデンサーを経由してあるグループに導入される時に、該反平行な一対のダイオードの組により整流され、かつパッチアンテナの少なくとも一つの他のグループで、該整流／混合された信号波が読み出されることを特徴とする、請求項１，２，３，１８または１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、信号源が被変調信号波を生成し、伝導媒体または物体を通過中に、信号波がその経路上で、反射および／または散乱により変更され、受信装置により受信され、変調デバイス（ＰＭＤ、ＭＭＤ）を用いて、信号波の変調とよく定義された関係を有する変調信号により、信号波キャリアを用いることなく直接復調され、そして被変調信号波の振幅および該信号波と該変調信号の変調位相の位相関係に関して、検出および評価され、受信装置のセンサ−では、信号波に感応し、該信号波のエネルギーにより直接的または間接的に波動エネルギ−粒子が生成され、発振プロセスにおいては、該変調信号に適合する波動エネルギー発振器により、該振幅および位相が該センサ上の受信エレメントの少なくとも二つの区別し得るグループに供給され、検出され、任意に増幅され、受信エレメントの該グループの対応する読み出しユニットから、和および／または相関信号の形式で、少なくとも一つの読み出し出力により発信される、信号波の振幅と位相を検出して処理する方法に関する。
【０００２】
本発明はまた、被変調信号波を生成する信号源と、伝導媒体および／または物体を通過中に、その経路上で、反射および／または散乱により変更される被変調信号用の受信装置と、信号波の変調とよく定義された関係を有する変調信号を、印加される該受信装置の変調デバイスと、該信号波に感応し、波動エネルギー粒子がそこで該信号波のエネルギーにより直接的または間接的に生成される、該受信装置内のセンサと、和および／または相関信号の出力のために、読み出しユニットの少なくとも一つの対応する読み出し出力と、を設けられたものにおいて、該変調デバイスは、該変調信号に適合する波動エネルギー発振器により、発振プロセスにおいて、該波動エネルギー粒子を少なくとも二つの該センサの受信エレメントのキャパシタンスに供給するように設計されているものである、信号波の振幅と位相を検出して処理するデバイスに関する。
【０００３】
【従来の技術】
対応するプロセスおよび対応するデバイスは、ドイツ特許第１９６３５９３２．５により、知られている。入射した変調された光信号により、ＰＭＤで生成されたフォトチャージは、この従来技術によれば、少なくとも二つのフォトゲートを手段とする復調発振プロセスに曝されて、プッシュ−プル受信器で読み出されて評価され、その結果、従来知られていた大きさで同じ効果のデバイスと比較して、受信器のコストと大きさが減少し、このことは多数のピクセル型受信器から３次元画像を生成する、アレイの構築を可能にしている。この例外的な進歩にも拘わらず、そのようなＰＭＤ受信器も改良の可能性を有する。
【０００４】
工業的生産、オートメーション、道路交通、安全工学、および多くのその他の分野における重要な技術的業務は、信号波の伝搬を経由して、即ち非接触での波動の伝搬を手段として、発信されたり反射されたりした信号波についての情報を得ることからなる。そのような業務のための測定手段、特に光の信号波のためのレーザーのレーダー、マイクロ波のためのマイクロ波レーダーおよびＸ線のためのコンピュータ断層撮影写真は、ずっと以前から知られている。自己生成型の信号波に対しては、信号源が適宜の方法で変調される。発信されて反射された信号波の適宜の復調により、対象の情報を得ることが出来る。関連する受信装置は非常に高価で、かつ一般的に一つの受信装置のみを含んでいる。しかしながら、信号波の多くの測定点を測定するためには、スキャナーが用いられる。光の信号波のための従来技術は、例えば「コンピューター画像」アカデミックプレス社発行ＩＳＢＮ−ｏ−１２−３７９７７１の４７４ページｆｆに、記載されている。それは、ドイツ特許第１９６３５９３２．５で初めて記述された、「光学ミキサーデバイス」（ＰＭＤ）である、一つの光学受信装置の位相／持続時間測定の簡略化のための、新規な解決策を記載している。
【０００５】
【発明が解決しようとしている課題】
ＰＭＤの本来的な変調に必要なフォトゲートは、入射光の減衰を引き起こす。さらに、変調ドリフト電界は、フォトチャージの流れ方向に最適には導入されない。この変調フォトゲートを手段とする光電流分布の変調の変調バンド幅は、実際的に約１ＧＨｚに限られている。
【０００６】
特により高い変調バンド幅、より高い正確性、より高い感度を有する、変調フォトゲートを用いない、光学ミキサーデバイスの新しい解決策が求められている。
【０００７】
本発明の目的は、記載された該信号波について、新規で有利なＰＭＤ受信装置の原理を用いて、最初に言及された型式のプロセスおよびデバイスを提供し、改善された特性を有し、用途の領域を拡張し、かつ新規な能力的特性を有するＰＭＤセンサを提案することである。
【０００８】
必要とされる電磁波のための２次元検出器は、可能な限り最高度の時間分解能および帯域幅を有し、コード化された／変調された信号波の位相と振幅を検出可能なものでなければならない。同時にまた、変調信号自身による検出器の特性への悪影響と、それらに伴う構成上の欠点を避けなければならない。それは、同時に高い変換コンダクタンス、高い帯域幅および感度を有しながら、本来的に復調、デコードおよび任意に相関しなければならない。受信された信号波に比例する相関された信号波は、例えば背景放射である、非相関信号波は可能な限り抑制される一方で、かなり低雑音でかつ高い選択性を伴って決定されなければならない。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
該プロセスに関するこの目的を達成するために、受信エレメントの少なくとも一つのグループが、直接変調信号に印加されることが提案される。
【００１０】
デバイスに関して、本発明の目的は、受信エレメントの少なくとも一つのグループが、直接変調デバイスに接続されることにより達成される。
【００１１】
検出器は、便宜上「指型構造」を形成する、多数の協働する検出器のストリップ（受信エレメント）に区分され、混合に必要とされる変調信号の導入は、追加の変調のための指型構造を通して行われるのではなく、受信エレメントそれ自身が少なくとも一つの変調信号を導入するために機能する。特に光学検出器の場合には、光電荷の経路を短くすることにより、高いスイッチング速度を達成し、必要とされるピクセルサイズの柔軟性のために、指構造における実施は特に効果的な測定である。
【００１２】
マイクロ波信号についても同様に、非常に短い波長のために、対応する高い受信能力を有する十分大きい断面を得るために、多数の受信エレメントが必要になる。一般的にこの目的は、信号波の極性に従う配列に由来して、指型構造を形成する、矩形／指型形状のパッチアンテナにより達成される。
【００１３】
信号波としては、ラジオ領域から遠紫外線までの実際に採用可能な全部のスペクトルの電磁波のみならず、例えば音波、特に超音波と同様に、適宜の検出器の場合にはＸ線またはガンマ線放射も同様に考慮される。
【００１４】
「波動エネルギー粒子」は、一般的に電子および／またはホールである。それらは例えば、感光性の半導体材料上への放射の衝突により例えば光電子として直接的に、例えばマイクロ波によるアンテナ内の電荷移動により、またはピエゾ電気材料内で電子音響相互作用により間接的に、生成されることが出来る。
【００１５】
受信エレメントは、電荷量、または対応する電流のどちらかとして蓄えられている、結果としてのチャージキャリアを検出する、電荷の生成および／または移動に対応する、コンデンサーおよび／またはダイオードのエレメント／端子に相当するものである。該配列、切替えおよび少なくとも一つの受信エレメントのグループの変調は、測定信号の累積時間中に、変調されなかった、または該受信エレメントの変調に対し相関を持たない信号波に基づいて生成された全ての波動エネルギー粒子が、該測定信号に寄与しない場合が生じ、その結果として、変調された信号のみがほとんど排他的に測定結果に寄与する。
【００１６】
受信エレメントのグループは、少なくとも一つの各々の受信エレメントからなるが、望ましくは各々が多数の受信エレメントを有すべきである。
【００１７】
既知のＰＭＤにおいては、検出電極が一般的に検出された信号の読み出しのためにのみ動作されるが、本発明に従えば、検出器の「自己変調」（ＳＭ）およびそれによる「自己変調ＰＭＤ」（ＳＭ−ＰＭＤ）が存在する。この自己変調を実行するために、二つの方法が提案されるが、それらは検出器の型式と測定業務に従って、ともに利点を有する。
【００１８】
対称ＳＭ−ＰＭＤ（ＳＳＭ−ＰＭＤ）の場合は、図１に示されているように、ショットキー／ＭＳＭ（メタル半導体メタル）技術のＳＭ−ＰＭＤの例を用いており、並行に多数回切り替えられた、例えば陽極と陰極である２種類の電極が、望ましくは、変調源Ｍのプッシュ−プル変調信号±ｕｍ（ｔ）およびスキャンニング読み出しネットワークを経由した読み出しを有する、カップリングネットワークＫＮ１，ＫＮ２のキャパシタンスＣｍを経由した、対称的な配置に並べられている。
【００１９】
非対称ＳＭ−ＰＭＤ（ＡＳＭ−ＰＭＤ）の場合は、例えば図２のＡ１である、ある型式の電極が片側のみで能動的に変調され、一方それぞれの場合の反対側である、他の型式の電極Ａ２が、測定回路ＡＳに接続された低抵抗の読み出しネットワークＡＮを経由して、受動的にのみ混合プロセスに関連させられており、これらは同時に混合プロセスの結果である電荷は、変調信号により大きく妨害されずに読み出される、ということを意味する。
【００２０】
本発明のその他の利点、特徴および可能な用途は、以下の望ましい具体例の記述と添付の図面に基づいて、明解にされる。
【００２１】
【発明の実施形態】
【実施例】
図１は、具体的にショットキー／ＭＳＭ（メタル半導体メタル）技術で現された、対称ＳＭ−ＰＭＤ（ＳＳＭ−ＰＭＤ）を示す。この場合、並行に多数回切り替えられた、例えば陽極と陰極である２種類の電極が、望ましくは、変調源Ｍのプッシュ−プル変調信号±ｕｍ（ｔ）を有する、カップリングネットワークＫＮ１，ＫＮ２のキャパシタンスＣｍを経由して、対称的な配置に並べられている。入射信号波１１は、ここでは光学信号Ｐｏｐｔ（ｔ）であり、感光性半導体材料３へのショットキー遷移の陽極としての、ここでは金属電極である読み出し電極の間を、同じ（３）に入射して、光ホ−ルと光陽電子を生成する。電極Ａ１、Ａ２の型式との変調信号の位相／極性に依存して、これらは電極により読み出される。相対的に高い変調電圧±ｕｍ（ｔ）は、カップリングネットワークＫＮ１，ＫＮ３を経由して、同じ電極でこの対称な回路構成に導入され、それと共にそれより振幅が数オーダー小さい混合／相関信号が、該信号波１１の変調と該混合および／または変調信号ｕｍ（ｔ）との間の特に位相および持続時間の差に関して、引き続いて評価するために、同様に読み出しネットワークＡＮ１、ＡＮ２を経由し、後段の評価回路ＡＳを経由して読み出される。これに必要な接続は深刻な読み出しの問題を引き起こし、可能な用途を狭めている。
【００２２】
読み出しネットワークＡＮは、本発明によれば、例えばローパスである、スペクトル的に分離するネットワークを経由してではなく、端子９を経由して接続されることが出来る、評価回路ＡＳに接続されたスキャンニング読み出しネットワークＡＮを経由して、変調信号と該読み出し信号を分離する。該混合と相関のプロセスの持続時間の適宜の累積の後に、望ましくは変調をスイッチオフすることにより、カップリングコンデンサＣｍにそれまで蓄えられた反対称電荷を迅速に読み出し、該読み出しプロセスに関与した回路が、望ましくはリセット回路で次の測定周期のために電気的なグラウンド状態にリセットされた直後に、望ましくはそれらを評価回路ＡＳの差動増幅入力に伝達する。
【００２３】
必要なスキャンニングおよびリセット制御プロセスは、図７に示されているような、中央システム制御ユニットＳＳＴにより、望ましくは多数のＰＭＤピクセルについて並行に、望ましくは実行される。スキャンニング読み出しプロセスが有利であることは、とりわけ変調信号の周波数領域が原理的に、適宜の信号分離のために、該変調信号の振幅より数オーダー低くなければならない、ローパスのカットオフ周波数により限られないことを意味している。
【００２４】
必要な大きな抵抗値とキャパシタンスの値、およびそれらの必要なピクセルの表面は、実際的にシステムオンチップとして、経済的に集積化できないので、ローパスを避けることは、評価回路と共に読み出しネットワークの、半導体技術に関する集積化の可能性に対して、経済的に大いに重要である。さらに、高抵抗のノイズが、避けられる。
【００２５】
非対称ＳＭ−ＰＭＤ（ＡＳＭ−ＰＭＤ）の場合は、例えば図２のＡ１である、ある型式の電極が片側のみで能動的に変調され、一方それぞれの場合の反対側である、他の型式の電極Ａ２が、測定回路ＡＳに接続された低抵抗の読み出しネットワークＡＮを経由して、受動的にのみ変調プロセスに関連させられており、これらは同時に混合プロセスの結果である電荷は、変調信号により大きく妨害されずに読み出される、ということを意味する。該読み出し電極Ａ２上の、Ａ１の変調信号の容量的なクロストークの低さは、Ａ２上の逆変調信号の容量結合を有する補償回路により、さらに削減されることが出来る。図２は、ショットキー技術における、ＡＳＭ−ＰＭＤ構造の具体例を用いて、該プロセスを実行するための可能なデバイスを示す。この場合の読み出しネットワークＡＮは、望ましくは、散乱容量として一般的にいかなる場合も効果的なグラウンドに対する容量と、リセット可能な容量Ｃｆまたはインバータアンプのフィードバック分岐における並行ＲＣ回路を有するトランスインピーダンスアンプを含むことが出来る。
【００２６】
この型式のＰＭＤの特別な利点は、低周波数の帯域幅に限定されない、非周期的な混合および相関の可能性である。
【００２７】
二つのプロセスに共通であることは、信号波１１において求める相関信号成分の、評価における高い選択性と高い感度であって、図１の二つの読み出し電極Ａ１’、Ａ２’上の共通モードの電荷が、変調／スキャンニングプロセスの周波数分離に従い、引き続く評価回路の微分操作により抑制されるノイズおよびバックグラウンド放射のような、非相関信号の良好な抑制である。
【００２８】
ＳＳＭ−ＰＭＤの場合には、被変調信号波とプッシュ−プル変調信号との間の、所望の相関に従う被変調信号の成分は、自動相関関数に従う微分を伴う、プッシュ−プル電流／電荷を自動的に惹起する。
【００２９】
Ａ１’で一方の側に接続されたバイポーラ変調信号ｕｍ（ｔ）を有する、ＡＳＭ−ＰＭＤの場合には、読み出し電極Ａ２’上の非相関信号成分が、中央で大きさが等しく、統合プロセスにおいて互いに他を打ち消す、正負の電流を引き起こす。他方の相関信号成分は、信号波と変調信号との間の所望の相関に従って、自動相関関数により直流、および／または統合の後に電荷／電圧Ｕ△を、自動的に生成する。
【００３０】
図１と図２の具体例を用いた、双方の自己変調変位における、ショットキーダイオード技術を用いて実行される混合と相関の原理は、設定された特別な要請を望ましくは満たすために、他の技術分野において、同様に実施されることが出来る。
【００３１】
例えば、高いスイッチング速度が必要とされない場合には、ショットキーダイオードは不必要である。これらの代わりに、本発明に従う図１、図２のＡ１，Ａ２に対して、例えば対応する陰極ストリップにより、図３に示されているように、ＰＮ接合を採用することが出来る。これはＳＳＭ−ＰＭＤの例を用いて説明され、ここに示されるＰＮ／ＭＥ−ＰＭＤには、それによりさらなる改良が加えられる。この場合、照明中に不必要な暗電流をいずれにせよ避けるべき、読み出し陰極／陽極用の金属シールドが同時に変調プロセスに関与する。この目的のために、図３に従う陰極ストリップＫ１／Ｋ２は、入射光の干渉に対し金属電極ＭＥ１／ＭＥ２により被覆されている。同時に変調信号は、陰極ストリップＫ１，Ｋ２および金属電極ＭＥ１，ＭＥ２の双方に対し、Ｃｋを経由して容量的に結合されている。Ｋ１，Ｋ２の平均ポテンシャルは、光電子に対する読み出しプロセスを加速するために、図３のＭＥ１，ＭＥ２の平均ポテンシャルＵＭＥより、幾分高めに設定されている。残余の回路部品は、基本的に図１，２のそれらと対応する。
【００３２】
ショットキーダイオードとＰＮダイオードとの間の実用上重要な差異は、基板／裏板電極の影響である。
【００３３】
第一の場合、ショットキー接続ストリップにより、高抵抗のｐまたはｎのエピタキシャル層（３）には実際上影響が無く、そして絶縁層を同様に図１の基板上に追加することが出来る。次に電子とホールの双方が、混合プロセスに寄与する。
【００３４】
ＰＮダイオードを有するＳＭ−ＰＭＤの型式の場合には、二つの可能性が存在する：
１．基板が絶縁されることが出来、ＰＮダイオードストリップの被変調極性転換は、ホールと電子の光電流の方向の変化へとつながる。
２．図３に現されているように、陽極Ａにより集められたホールは、ＵＡでマイナスにバイアスされ、混合プロセスに寄与しない。この方法により、より高いスイッチング速度が達成される。
【００３５】
図３のＰＮ／ＭＥ−ＰＭＤは、左で同相（Ｉ）の測定、右で直角位相（Ｑ）の測定、の相関の二つの測定を平行して実行するために、二つ構成される。ＩとＱの値から、信号波１１と変調信号ｕｍ（ｔ）の微分位相を直接決定することが出来る。
【００３６】
発明の上記の型式のさらなる設計において、アバランシェ効果を通して光電流増幅を達成するために、図４では陰極ストリップＫ１，Ｋ２が、適宜のバイアスの場合に、強電界領域でさらに取り囲まれている。可能な限り均一な電界を実現するために、陽極の形状は、陰極ストリップに適合した円筒型にされる。
【００３７】
図５には、感光性の材料３の上面と下面の双方で平行に、混合と相関のプロセスを実行することが出来る、型式の本発明が現されている。図５の「複式ＰＭＤ」は、対向する陽極と陰極により、少なくとも二つの、および望ましくは二つの異なるモードで動作される、平行に配置された、好ましくは多数のＰＩＮダイオードの構成を有する。
１．対向するＰＭＤは独立に、即ち二つの異なる望ましくはプッシュープル変調信号で変調され、そのために、例えばＳＭＭ−ＰＭＤのように実行される混合プロセスは、複式のプッシュ−プル混合を実行する。二つのプッシュ−プル変調信号が直交する場合は、二つの混合プロセスは互いに他に影響し合わない。信号の直交性がないにも関わらず、図５に示されているように、対向する電極が直交する場合にも、それらは互いに影響し合わない。この場合、本発明に従えば、同じ信号波が例えばＣＷ変調を有するＩＱ測定の場合や、またはＰＮコーディングを有する識別子ＡＫＦ測定の場合にしばしば必要とされるような、例えば二つのコード化に関して、多重動作において測定されることが出来る。
【００３８】
キャリア材料（基板）の上面の鏡面メッキにより、量子効率の向上を達成することが出来る。
【００３９】
例えば、通常は長い吸収長さを有し、より深く浸透する赤い光信号が、望ましくは反射層に支持されて、主に該光から遠ざかった面の半導体構造の側で、主に「赤い」光電荷を生成する一方で、通常は低い吸収長さを有する、表面近傍の青い光信号が、主に「青い」光電荷を生成することにより、異なる放射された光信号のスペクトル分離が、該光に面した側で実行されることが出来る。
【００４０】
２．この複式ＰＭＤ構造は、ＭＳＭ−ＰＭＤ構造としての型式で、特に有利である。図１、２を参照して記載されたショットキー／ＭＳＭ構造から始めて、図５の上面の陰極ストリップＫ１，Ｋ２および下面の陽極ストリップＡ３，Ａ４は、ｎ基板上の金属ストリップにより取り替えられ、そして望ましくは以上に記載されたことを伴って、例えば基準のものと目的のものを平行に、高い時間分解能で、特に直交幾何学および直交変調において、独立に動作されることが出来る。
【００４１】
本発明に従うさらに別のＰＭＤ型式のプロセスが、真空ＰＭＤに基づいて実行される。例えば、Ｕｋ＝−１００ボルトのポテンシャルを有する光陰極が、信号波を受信する。この信号波は、真空中で対応する光電子ＰＥＬの信号波に変換される。平行な陽極ストリップＡ１ａ，Ａ２ａが、そのような真空フォトダイオード中で対称的に変調され、読み出しネットワークＡＮ１，２を経由して、本発明に従う陽極レベルで、二つ電極型式Ａ１ａ、Ａ２ａを経由して、光陰極層Ｋにより生成された光電流を読み出すことが出来る。高度増幅が追加で実行される場合にのみ、この無駄は正当化される。これは、図６に従う、陽極ストリップの代わりに対応するストリップにおいて先端を金属化した、マイクロチャンネルプレートＭＣＰにより達成され、それは従来ｕｍ（ｔ）を経由したプッシュ−プルにおいてのように、二つの電極型式への光電子の配分を変調する。この混合プロセスの後に、ＭＣＰのマイクロチャンネルにおいて、二次電子効果により、例えば１０００倍に光電子ＰＥＬが増倍され、Ａ１ｂ，Ａ２ｂを経由した第二陽極レベルｂにおいて、ＭＣＰの反対側で二つの陽極ストリップ型式Ａ１ｂ，Ａ２ｂにより、読み出される。このＭＣＰ光学ミキサーデバイスＭＣＰ−ＰＭＤは、高度増幅の他に、基本的な混合プロセスのマイクロチャンネルの前での、非常に高速な電子のチャンネル配分により、１ＧＨｚ以上の広い帯域幅を有する。
【００４２】
増幅された光電子の読み出しは、陽極ストリップ変調に対にして適用された電荷の読み出しを有するピクセル構造を経由して直接に、または、以下に引き続くピクセルの形式での加速された直接的な読み出しを伴って追加的に、または例えば図１または図２に従う光学ＰＭＤ読み出しを有する燐層を経由して電子光学的に、発生する。
【００４３】
本発明に従う、上記の混合および相関の原理は、上記の単なる例に過ぎない、約１５ＴＨｚ以上の電磁波を用いて実行され、そこでは高エネルギーフォトンによる対創生が技術的に用いられている。本発明に従えば、それはマイクロ波にまで拡張されることが出来る。
【００４４】
約１０ＴＨｚ以下のマイクロ波に対しては、この光電子効果は適用可能ではない。信号波へのアクセスは、アンテナ表面での変位電流により誘起された、アンテナ電流を望ましくは経由して、可能である。本発明に従う混合および相関の該原理は、適宜の型式のＰＭＤ電荷発振器を経由して、マイクロ波に同様に適用可能であり、以下では、マイクロ波に対しては光学ミキサーデバイス（ＰＭＤ）の代わりに、マイクロ波ミキサーデバイス（ＭＭＤ）と称呼される。望ましくは非常に高い、従来は示されていなかった周波数領域に対しての解法を追い求めるために、指型構造のパッチアンテナが望ましくは適切であり、該波長に対向して相対的に大きなＭＭＤピクセルの直径の断面から、該指型構造の波長コヒーレントカップリングを経由して、適宜の電荷発振器の一対のみの読み出し接点にまで、信号波のエネルギーを利用可能にする。この電荷発振器の可能な型式は、ＳＳＭ−ＰＭＤおよびＡＳＭ−ＰＭＤの双方において、例えば図１の逆直列フォトダイオード構造が、望ましくはショットキーダイオードである、二つのダイオードの単一逆平行回路に置換されたものであり、この方法によりＳＳＭ−ＭＭＤ／ＡＳＭ−ＭＭＤが形成される。この方法では、パッチアンテナの全体構造のプッシュ−プルアンテナ信号がバッファされ、例えば図７のダイオードＤ１，Ｄ２の端子に、望ましくは容量的に結合されて、ＳＳＭ（対称自己変調）ＭＭＤを有するブロックダイアグラムとして、対応するデバイスを現す。
【００４５】
マイクロ波のための本発明に従うプロセスでの使用に対しては、信号波は最初に図７のアンテナによりアンテナ電流に変換され、問題にしている変調信号の相対的に低い波長領域について該指型構造の波長コヒーレント接続を理由にして、端子Ｄ１，Ｄ２で利用可能になる。該信号波の位相と振幅を検出するために、最も単純な対称の場合には、多くの個々のアンテナエレメントの、望ましくは対称のアンテナ出力における一対の反平行ショットキーダイオードＤ１，Ｄ２である、ショットキーダイオードのプッシュ−プル整流回路が望ましくは使用される。最も単純な場合で、かつ例えば数ＭＨｚの矩形波信号の変換利得を伴わない場合には、変調信号ｕｍ（ｔ）は変調周波数であり、Ｃｍ領域内の正確な距離測定に適している。それはワイヤ１３を経由して、信号源ＳＱのマイクロ波キャリアのオンオフを切り替える。ＭＭＤ電荷発振器の復調のために、望ましくは結合キャパシタンスＣｍとして、かつ望ましくは該一対のダイオードに対称に重畳された、マイクロ波の誘導性減結合の周波数に適合した誘導性Ｌｍと直列に、カップリングネットワークＫＮｍ１，ＫＮｍ２を経由したプッシュ−プル矩形波電圧＋ｕｍ（ｔ）として、対応する変調信号が生成される。未知の持続時間τまたは位相ψｍによって遅延された入力信号波Ｓｓ（ｔ−τ）は、ダイオードのバイアスの位相位置に依存して、ダイオードＤ１またはダイオードＤ２を通した整流電流を生じ、二つのカップリングキャパシタンスＣｍを充電する。電流の和が積分した電荷の総量をゼロにするように、対称性のために９０°位相のずれた同じ整流電流が、一方向と他の方向に流れる。位相のズレが０°の時に最大の整流電流が一方に流れ、位相のズレが１８０°のときに他の方向に流れる。全持続時間中の関連する相関関数ＡＫＦは、矩形波変調を受けた既知の三角形の形式を有している。カップリングキャパシタンスＣｍの反対称電荷の電流値出力は、望ましくはリセットを伴うスキャンニング回路として読み出される読み出しネットワークＡＮおよび評価回路ＡＳを経由して生成される。そのような短時間でかつそのような低抵抗である積算時間で起こるために、カップリングキャパシタンスでの積算された電荷電圧とダイオードを経由した対応する逆電流が無視できるようになる。非相関の背景放射は、カップリングキャパシタンスＣｍ上に、対称性のために互いに他を補償する電荷を生じ、こうして電荷は例えば図９に示されている制御デバイスと電流補償ＳＫにより、整流可能な対称性のずれを自動的に制御されて、圧縮される。
【００４６】
受信装置はさらに、アンテナと、望ましくは少なくとも一つの画像形成フレネルマイクロ波レンズまたはパラボラミラーレンズと、望ましくはパッチアンテナの画像ピクセルアレイとして構成された望ましくはＭＭＤエレメントのアレイと、さらに読み出しネットワークＡＮと、評価回路ＡＳ、システムコントローラＳＳＴ、ローカル発振器ＬＯから位相制御（位相遅延）およびリードワイヤ１３を経由してｕｍ（ｔ）で変調されたキャリア周波数ｆＴが供給される発振器ＳＱと、から構成されている。図７、９によれば受信装置は、能動的ＭＭＤを有し、周波数変位を生成するための連続的にスキャンされる位相ステージＦＳを望ましくは有し、少なくとも一つの一対のダイオードに伝達され、ローカル発振器ＬＯから望ましくは誘導される、混合信号±ｓｘ（ｔ）用のカップリングネットワークＫＮｘを有する変換利得のためのデバイスを含む。例えばＯＯＫ（オン−オフキーイング）モードである、変換利得を伴わない受動的ＭＭＤの場合における測定を実行する一方で、多数の他の通常の変調型式と同様に、例えば能動モードはＢＰＳ（２相位相シフト）キーイングモードでの測定を可能にする。ＭＭＤアレイの直接の混合結果ｓａ、ｓｂおよびこれから誘導されもの、ＡＫＦ、信号波の位相と振幅が、望ましくは引き続く画像評価に供給される。
【００４７】
変換利得を伴わない静的な持続時間を決定するために、４位相測定を経由して、相関関数ＡＫＦ（τ）および／またはＫＫＦ（τ）＝Ｕ△（τ）の状況が、望ましくは決定される。この目的のために、ＭＭＤ混合デバイスの変調信号が４つのステージ、ψｍｄ＝０°／９０°／１８０°／２７０°または、
【数式１】
2004512679.tif 000003
に遅延される。持続時間は、τ＝０．２５Ｔｍ（△│ｍ／（△Ｒｅ＋△│ｍ）であり、ここで△│ｍ＝Ｕ△（９０°）−Ｕ△（２７０°）および△Ｒｅ＝Ｕ△（０°）−Ｕ△（１８０°）である。
【００４８】
図８は、例えば変換利得を伴わない受動的ＭＭＤのための、例えば受動的ＡＳＭ−ＭＭＤである非対称変調および読み出しを有する、受動的ＭＭＤレーダーユニットのピクセルのための、ＭＭＤ混合相関の原理の具体例を、単純化した形式で示す。
【００４９】
コード化された信号波１１＝ＳＥ（ｔ）は、１０−１０００ＧＨｚの周波数領域で、パッチアンテナの指型構造に衝突する。指の幅Ａ１，Ａ２は、λ／２の値またはその奇数倍の共鳴に対して調整されている。この長さは実際には任意であり、極性への独立性が必要である場合には、正方形に形成される。変調源Ｍの変調信号ｕｍ（ｔ）は、指型構造Ａ１上のＣｍに起因している。ここで、変調源Ｍの内部抵抗は、相対的に高いが望ましく、等価回路のｉｍ（ｔ）および内部抵抗ＲＩにより現されている。ここで、混合相関の原理はまた、この場合は少なくとも二つのショットキーダイオードＤ１，Ｄ２の変調された導電率である、変調電荷発振器に基づいている。
【００５０】
読み出しネットワークＡＮの入力上の変調信号のクロストークは、キャパシタンスＣＡＮ、電流補償回路ＳＫおよび電流ｉｋｏｍにより補償され、評価回路ＡＳを経由して、クロストークが最少になるように、規制されることが出来る。
【００５１】
信号波の非相関成分は、交互の非対称自己変調（ＡＳＭ−ＭＭＤ）を有する混合プロセスにより、読み出しネットワークＡＮへの入力で、積分によりゼロとなる交流に帰結する一方で、相関成分は直流に帰結し、自己相関関数ＡＫＦに積分され、ＡＫＦの値、位相と持続時間ψｍ、ｘ、ｙ＝ωτｍ、ｘ、ｙおよび振幅に関して評価回路ＡＳを経由して評価される。ＭＭＤピクセルのアレイは、このようにしてｘ，ｙを経由して３次元のマイクロ波画像を提供する。
【００５２】
変換利得を伴うマイクロ波信号での、本発明に従うプロセスの使用は、図９に示されており、ここでも非対称ＭＭＤとして構成された、「能動的ＭＭＤ」として現されている。プッシュ−プルパッチアンテナは、図８の受動的ＭＭＤのそれのほぼ２倍に対応し、図９では、中間の指型構造Ａ２，Ａ１’が接続されている。信号波１１に付け加えて、望ましくは変調を受けていない混合信号Ｓｘ（ｔ）が、下段では同じ極性で、および上段では反対の極性（１８０°の位相シフト）で、指型構造に衝突する。この目的は、例えば図９のλ／２プレート１０により実現される。受信信号ＳＥ（ｔ）および混合信号Ｓｘ（ｔ）の同位相ヘテロダイン効果により、ＭＭＤの感度はかなり増大される。
【００５３】
図８のように、結合指型構造Ａ２は、変調源Ｍを経由して、相対的に高い抵抗で変調される。
【００５４】
混合結果は、指型のＡ１、Ａ１’にプッシュ−プル信号として現れ、望ましくはスキャンされてミラー積分器で２倍にされる、読み出しネットワークＡＮを経由して読み出され、プラス側の入力のグラウンドへの接続は省略され、マイナス側の入力への高抵抗ブリッジに望ましくは置き換えられることが出来る。上部と下部の変調信号は、同じ極性でＡＮ入力に存在し、出力側のＵ△（ｔ）に対し変調をもたらさない。不可避の非対称性と過変調は、一定温度および部品と電圧の対称性と同様に、二つの測定により達成される：
【００５５】
１．較正測定においては、出力Ａ１，Ａ１’における欠陥信号が最少になるように、電流補償回路ＳＫのそれらが少なくとも１の制御を経由して、調整される。補償電流ｉｋｏｍ、ｉｋｏｍ’は、変調信号の影響を補償する、交流成分と、直流成分とを含んでいる。
【００５６】
２．スキャンニング読み出し回路は、信号振幅にほぼ逆比例して調整される、積算時間を望ましくは用いている。読み出しプロセス中は、変調が望ましくは中断される。
【００５７】
例えば物体が静止して、ドップラー変位がない場合の反射物体のＡＫＦの、求める位相状態を決定するために、伝搬される信号周波数に対する混合信号周波数の適宜の周波数変位が、位相ステップＦＳについて以前に記述されたように、望ましくは生成される。周波数変位を伴う、不連続位相シフトユニットＦｓによる、シャノン比率以上の位相の連続的な切り換えは、ＡＫＦの持続時間スキャン、およびそれによる画像深さを経由した距離の決定に帰結する。
【００５８】
【発明の効果】
以上に記載された本発明に従うＰＭＤ技術とその構造は、従来技術に対して特に以下に述べる利点を有する：
【００５９】
１．　周知のＰＭＤ構造の変調フォトゲートによる光信号の光学的減衰は、完全に無しで済ませられる。追加変調金属電極ＭＥは同時に読み出し電極のために必要な光保護を形成し、かつ金属電極として最高の変調周波数を伝達する：
【００６０】
２．　スキャンニング読み出しを有する本発明に従うＳＳＭ−ＰＭＤの、および減結合読み出しを有するＡＳＭ−ＰＭＤの指型金属と半導体構造は本質的に簡略化され、高度に集積化されることが出来、高感度で、変調および用途の信号に対し帯域幅の拡張を本質的に可能にして、従来技術と比較してその製造に必要なステップはより少なくて良い。
【００６１】
３．　反対方向に変調された電極（例えばＡ１，Ａ２およびＭＥ１，ＭＥ２）として、それ以上の干渉する構造が不必要であり、電極間ギャップおよびフォトチャージの持続時間ははっきりと削減されている。
【００６２】
４．　変調電界は、必要なフォトチャージの移動方向に直接効果を及ぼす。これは、ドリフト速度の増加および対応するより高い変調帯域幅の効果、または変調性能の本質的な限定の可能性を伴う、変調電圧のより効果的な使用に帰結する。
【００６３】
５．　飽和電界強度に達するまで、および空間電荷領域の必要な拡大まで調節可能なので、ＰＮ／ＭＥ−ＰＭＤフォトダイオードのブロッキング電圧は光信号のより大きな浸透深さのための電荷移動を本質的にサポートし、感光性の半導体材料の深度から電荷移動を本質的に加速する。これは、通常のＰＩＮフォトダイオードのバンド幅に対応するバンド幅が達成されることを意味する。このようにして、本発明に従うＰＮ／ＭＥ−ＰＭＤは、同様に長い吸収距離に適している。
【００６４】
６．　ショットキーＰＭＤのフォトダイオード構造は、信号波の浸透深さ／吸収長さが小さい場合に、特に有利である。吸収長さが１−１０μｍの範囲にあり、例えば格子定数が５−１０μｍかつ電極幅が１−５μｍであるストリップ構造の場合には、数ＧＨｚの変調バンド幅が期待される。
【００６５】
７．　種々の技術および半導体材料における平面ストリップ構造は、殆どピクセルサイズに無関係にストリップ幅とそれぞれのフィンガー長さを経由して、設けられるＰＭＤ構造に応じて柔軟に調節されることが出来る。
【００６６】
８．　例えば相対的に高い量子産出と十分な速度である、約４〜７μｍおよび８〜１２μｍ、のスペクトル領域については、ＰＮ／ＭＥ−ＰＭＤは本発明に従ってＩｎＳｂ（インジウム−アンチモン）およびＨｇＣｄＴｅの技術を用いて冷却され、こうしてそれ相応に光学的に安全であり、部分的には霧を貫通する最高の周波数の三次元カメラが実現される。
【００６７】
９．　特に、持続時間の測定を伴わない２次元の熱画像の測定に関しては、本発明に従うＰＭＤカメラは仮想的に冷却された２次元カメラ（ＰＭＤ冷却型熱カメラ）として動作することが出来、入射する熱信号波はＰＭＤ放射の前に、シャッターを経由して変調され、ＰＭＤピクセルアレイは同じ変調信号で変調を受けるが、持続時間が測定されないため、相対的に小さい変調周波数を用いて行われる。この方法により、ＰＭＤ熱カメラの生来のノイズおよび暗電流は、通常の冷却が無しですまされるように、大幅に削減される。同じ原理が、本発明に従い、未知のマイクロ波信号１１を用いた対応する２次元マイクロ波カメラに、同様に適用される。
【００６８】
１０．　以上に記載されたＰＮ／ＭＥ−ＰＭＤ構造は、強電界により、負荷キャリア増倍（アバランシェ効果）を伴う場合に特に適しており、かつＡＰＤ−ＰＭＤとして光電流増幅を経由して、１０−１００倍高い感度を達成する。
【００６９】
１１．　提案されたプロセスおよび該ＰＭＤ部品の利点、およびこれに基づく用途は、多数の発展する用途に関連しており、僅かな用途を考えるのみでも例えばそれらは、
・フェイズロックループ（ＰＬＬ）およびＣＤＭＡ（コード分割多重アクセス）受信器
・３次元測定、ディジタル化写真、ビデオカメラ、３次元ロボット電子眼および３次元距離レーダー
・３次元イメージ処理用の慣性システムと結合した、さらに自動操縦のためにＧＰＳと結合した、操縦者補助・事故回避用の光学マイクロ波結合３次元カメラシステム
・光学ＳＡＲ（合成開口レーダー）干渉計としての３次元ＰＭＤカメラ
・持続時間の測定を伴わないが、高いバックグラウンド光抑制を有する、低変調周波数２次元ＰＭＤカメラ
【図面の簡単な説明】
【図１】
スキャンニング読み出しネットワーク付きの指構造としての、ショットキーダイオード技術を用いた、対称自己変調および読み出し（ＳＳＭ−ＰＭＤ）を有する、本発明に従う平面光学ミキサーデバイスＰＭＤの部分断面図である。
【図２】
指構造としての、ショットキーダイオード技術を用いた、非対称自己変調および読み出し（ＡＳＭ−ＰＭＤ）を有する、ショットキー技術を用いた、本発明に従う平面光学ミキサーデバイスＰＭＤの部分断面図である。
【図３】
２位相混合（０°、９０°／Ｉ／Ｑ）で動作される、読み出しダイオード用のシールドとしてのシールド電極ＭＥの追加の変調を有する、光電子の陰極読み出しを有する、ＰＮ技術を用いた、対称自己変調の、本発明に従う平面光学ミキサーデバイスＰＭＤの部分断面図である。
【図４】
対称自己変調モードで動作される、アバランシェ効果強調場領域を有する、ストリップ形または半球型読み出しダイオードの断面図で示された、平面アバランシェ光学ミキサーデバイス（ＡＰＤ−ＰＭＤ）である。
【図５】
「複式ＰＭＤ」としての、４フェイズＰＭＤ動作のための２面直交ストリップ構造である。
【図６】
後段におけるマイクロチャンネルプレート増幅を有する、ＭＣＰ−ＰＭＤ、真空ＰＭＤである。
【図７】
電荷発振器としての被変調反並行ショットキーダイオードペア、および対称自己変調および追加の混合増幅を有する、マイクロ波混合検出器（ＭＭＤ）のブロックダイアグラムである。（能動型ＭＭＤ）
【図８】
非対称変調および読み出しパッチアンテナ構造の、混合増幅なしのＭＭＤの例である。（受動型ＭＭＤ）
【図９】
非対称変調および読み出しパッチアンテナ構造の、混合増幅を有する、出力での変調信号の補償のための、複式構成プッシュ−プルミキサーを有する、能動型ＭＭＤである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年4月2日(2003.4.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号波の振幅と位相を検出して処理する方法であって、
信号源が、任意に反射および／または散乱により変更される、変調された信号波を生成し、
受信装置により受信され、該信号波の変調とよく定義された関係を有する変調信号を用いてそこで直接復調され、
該信号波のキャリアを用いない変調デバイスにより直接復調され、
該被変調信号波の振幅および該信号波と該変調信号の変調位相の位相関係について任意に検出されて評価されるものであって、
受信装置のセンサーでは、信号波に感応しており、該信号波のエネルギーを手段として直接的または間接的に波動エネルギー粒子が生成され、
該変調信号に適合する波動エネルギー発振器を有する発振プロセスで、
少なくとも二つの区別し得るセンサー上の受信電極に供給され、検出され、任意に増幅され、該受信電極に対応する読み出しユニットの少なくとも一つの読み出し出力に、和および／または相関信号の形式で伝達されるものにおいて、
読み出し電極として、平行に切り替えられる受信エレメント（Ａ１，Ａ２），または（Ｋ１，Ｋ２）のグループが用いられ、
受信エレメント（例えばＡ１またはＡ２）の少なくとも一つのグループに、変調信号が直接印加され、そして出力信号が受信エレメントの少なくとも一つのグループで受信されることを特徴とする方法。
【請求項２】
少なくとも二つの受信エレメントのグループは、どちらの場合も連結された指型構造を形成することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
直流からマイクロ波の周波数の範囲にある帯域幅を有する、高帯域の変調信号が用いられていることを特徴とする、請求項１または２の一つに記載の方法。
【請求項４】
該出力信号が、変調信号を印加されない受信エレメントのグループで受信されることを特徴とする、請求項１乃至３の一つに記載の方法。
【請求項５】
高変調周波数用の該受信エレメントが、多重の平行に切り替えられるストリップ／指型形式で動作され、そのような受信エレメントの対応する数および対応する部品長さに対応して、設けられたセンサー表面／ＰＭＤピクセルを形成することを特徴とする請求項１乃至４の一つに記載の方法。
【請求項６】
多数のＰＭＤピクセルがＰＭＤピクセルアレイを形成し、該ＰＭＤピクセルは出力ネットワークＡＮおよび読み出し回路ＡＳを経由して、望ましくはどちらの場合も同じ変調信号を印加されて、各々が読み出されることを特徴とする、請求項１乃至５の一つに記載の方法。
【請求項７】
受信エレメントの双方のグループが、プッシュ−プルで非対称に、該変調信号を印加されることを特徴とする、請求項１乃至６の一つに記載の方法。
【請求項８】
該変調信号波および該読み出し信号の該分離が、ＡＮおよびＡＳを構成するスキャンニングネットワークを経由して行われることを特徴とする、請求項１乃至７の一つに記載の方法。
【請求項９】
該受信エレメントのグループのただ一つに、該変調信号が直接印加され、該受信エレメントの二つのグループの間を流れる電流が直接的に、または累積された電荷の形式で、他の変調されない受信エレメントのグループに対して間接的に読み出され、引き続いて評価されることを特徴とする、請求項４またはそれに関係する請求項に記載の方法。
【請求項１０】
該変調されない受信エレメントのグループの読み出しが、低抵抗の読み出しネットワークを経由して、望ましくは逆変調信号の容量的かつ補償的な付加のもとに行われることを特徴とする、請求項４乃至９の一つに記載の方法。
【請求項１１】
例えばＡ１，Ａ２／Ｋ１，Ｋ２である該受信エレメントが、最少の散乱容量および最少の暗電流を有するかなり狭い型式で動作され、かつ、変調効果の増幅と補償のためにどちらの場合の受信エレメントも、変調信号と同じ、または望ましくは変調信号より幾分小さい振幅を、グループとして印加される、多数の、より広い、絶縁された、望ましくは金属シールド電極ＭＥ１、ＭＥ２で被覆されていることを特徴とする、請求項１乃至１０に記載の方法。
【請求項１２】
例えば光電子または光ホールのような、該変調信号により生成される波動エネルギー粒子が、例えば半導体材料内のアバランシェ効果によるような、または真空中の二次電子増倍によるような、増倍により増幅されることを特徴とする、請求項１乃至１１の一つに記載の方法。
【請求項１３】
該対称的な変調および読み出し構造における変調周波数が、クロストークを避けるために、コヒーレントまたは非コヒーレントの信号波の該キャリア周波数とは明らかに、および望ましくは少なくとも１００倍の因子で区別されていることを特徴とする、請求項１乃至１２の一つに記載の方法。
【請求項１４】
少なくとも一つのＰＭＤピクセルの該読み出し回路の出力電圧Ｕ△を手段として、変調信号の位相と信号波の位相の差が決定され、大気中または導光体中の伝搬における信号波の伝搬またはエコーの伝搬の測定に用いられることを特徴とする、請求項１乃至１３に記載の方法。
【請求項１５】
少なくとも二つのパッチアンテナであって、互いに波長コヒーレントな方法で互いに接続され、少なくとも一つの反平行な一対のダイオードの組を経由して該少なくとも二つのグループが接続された、信号波を受信するパッチアンテナにおいて、該信号波は少なくとも一つの変調信号が結合コンデンサーを経由してあるグループに導入される時に、該反平行な一対のダイオードの組により整流され、かつパッチアンテナの少なくとも一つの他のグループで、該整流／混合された信号波が読み出されることを特徴とする、請求項１乃至１４の一つに記載の方法。
【請求項１６】
信号波の振幅と位相を検出して処理するデバイスであって、
変調された信号波を生成する信号源と、
反射および／または散乱により任意に変更される該信号波用の受信装置と、
該信号波の変調とよく定義された関係を有する変調信号を印加される、該受信装置の変調デバイスと、
該受信装置のセンサーであって、該信号波に感応性であり、該信号波のエネルギーを手段として波動エネルギー粒子が直接的または間接的に生成されるセンサーと、を有するものであって、
該変調デバイスは、該センサーの少なくとも二つの受信エレメントのグループへの変調信号に適合した波動エネルギー発振器を有する、および和および／または相関信号の伝達のための、読み出しユニットの少なくとも一つの対応する読み出し出力を有する、発振プロセスにおける波動エネルギー粒子を供給するようにように設計されたものにおいて、
該受信電極が各々連結された指型構造を有する、平行に切り替えられる受信電極（Ａ１，Ａ２）または（Ｋ１，Ｋ２）のグループからなり、
例えばＡ１である、該受信エレメントの少なくとも一つのグループが、該変調デバイスＭとの直接広帯域接続を有することを特徴とするデバイス。
【請求項１７】
該受信エレメントはストリップ／指形式に構成され、グループで接触されており、該変調をサポートするシールド電極ＭＥを有するまたは有さない該受信電極が、信号波１１または前で放出された二次波動エネルギー粒子に感応する、同様にストリップ形状の空隙より、狭い幅を望ましくは有することを特徴とする、請求項１６に記載のデバイス。
【請求項１８】
各々が該変調デバイスの二つのプッシュ−プル変調端子の一つと接続された、少なくとも二つの受信エレメントのグループが設けられていることを特徴とする、請求項１６または１７に記載のデバイス。
【請求項１９】
受信エレメントの双方のグループのために、共有のスキャンニング読み出しネットワークが設けられ、望ましくは差動ミラー積分器として構成された差動増幅器を経由して、寄生的かつ不連続なグラウンドおよび結合コンデンサーＣｍに一時的に保存された受信エレメントのそれぞれのグループの電荷を、望ましくは読み出すことを特徴とする、請求項１８に記載のデバイス。
【請求項２０】
スキャンニング読み出しネットワークが受信エレメントのただ一つのグループのために設けられ、対応するデザインの出力ネットワークＡＮを経由して、該変調信号の高周波数成分から適切に分離されていることを特徴とする、請求項１６乃至１８の一つに記載のデバイス。
【請求項２１】
受信エレメントの二つのグループが設けられ、それらの内の一つのみが変調デバイスＭに接続され、他の受信エレメントのグループは望ましくはミラー積分器として構成されたスキャンニング読み出しネットワークと接続されていることを特徴とする、請求項１６乃至２０の一つに記載のデバイス。
【請求項２２】
受信エレメントの変調されないグループ上の変調信号の容量的なクロストークを補償するために、このグループに逆変調信号の容量的補償回路が設けられていることを特徴とする、請求項１６乃至２１の一つに記載のデバイス。
【請求項２３】
該センサーは電磁波に感応する半導体（光半導体）であることを特徴とする、請求項１６乃至２２の一つに記載のデバイス。
【請求項２４】
該受信エレメントは、電子増倍器に接続されているか、またはアバランシェ半導体エレメントを有することを特徴とする、請求項１６乃至２３の一つに記載のデバイス。
【請求項２５】
該信号源は電磁放射の変調源であり、望ましくは狭いスペクトル領域内で、ラジオ波領域のスペクトルから変調電磁波を放射することを特徴とする、請求項１４乃至２４の一つに記載のデバイス。
【請求項２６】
該パッチアンテナは、その出力が一対のダイオードの組を経由して整流され、結合コンデンサーと接続された、マイクロ波用の受信エレメントとして設けられていることを特徴とする、請求項２５に記載のデバイス。
【請求項２７】
受信エレメントの隣り合うグループの該構造は、互いに他に直交して形成されていることを特徴とする、請求項１６乃至２６の一つに記載のデバイス。
【請求項２８】
受信エレメントの異なるグループに印加される変調信号は、互いに他に直交していることを特徴とする、請求項１乃至１５の一つに記載の方法。
【請求項２９】
熱放射に感応するセンサーが使用され、熱源の放射は障害により変更される、ＰＭＤ冷却型の熱カメラにおいて、受信エレメントのグループは、該障害の変調周波数で変調されていることを特徴とする請求項１６乃至２７の一つに記載の装置の使用。
【請求項３０】
フェイズロックループの光電子ミキサーエレメントとしての請求項１６乃至２７の一つに記載の装置の使用。
【請求項３１】
バックグラウウド光を抑制する２次元カメラとしての請求項１６乃至２７の一つに記載の装置の使用。
【国際調査報告】
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