Устройство для считывания изображений

Устройство для считывания изображений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для построения автоматических систем определения координат. Цель изобретения - расширение области применения устройства за счет обеспечения возможности считывания координат точечных изображений. Указанная цель достигается в устройстве, содержащем матрицу фоточувствительных МДП-ячеек, МДП-ключи, истоки которых соединены с выходами светочувствительных МДП-ячеек, блок сканирования строк, выходы которого подключены через соответствующие шины опроса к затворам МДП-ключей, формирователь сигналов считывания, информационный выход которого соединен с выходом блока сканирования столбцов, а выход является выходом устройства, и блок управления, выходы которого подключены к управляющим входам блоков сканирования столбцов и строк, благодаря тому что оно содержит формирователь разнополярных сигналов, выходы которого подключены к первой и второй управляющим шинам МДП-ячеек, а управляющий вход - к соответствующему выходу блока управления, причем матрица фоточувствительных МДП-ячеек содержит дополнительные МДП-ключи, истоки которых подключены к дополнительным выходам фоточувствительных МДП-ячеек, затворы соединены с выходами блока сканирования строк, а стоки через дополнительные шины считывания подключены к дополнительным информационным входам блока сканирования столбцов. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 06 К 11/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4339913/24-24 (22) 07. 12.87 (46) 30.09.90. Бюл. Р 36 (7 1) Физический институт им. П.Н.Лебедева и Институт проблем управления

АН СССР (72) Е.M.Беломестнов, В.Д.Зотов, И.С.Литвин, В.Н.Селезнев (SIJ) и Волфрам Шарф (On) (53) 681.327.12(088.8) (56) Патент США М 3465293, кл. 340-166, опублик. 1970.

Патент Великобритании Р 1254543, кл. Н 1 К, опублик. 1975.

МОП-формирователь сигналов изображения с подавлением паразитных помех. — Электроника (русск. пер.), 1976, Ф 16, с. 13-15. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧИТЫВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИИ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для построения автоматических систем определения координат. Цель изобретения — расширение области применения устройства за счет обеспечения возможности считывания координат точечных изображений. Указанная цель достигается в устройстве, Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, а также .может быть использовано для построения автоматических систем измерения координат.

Цель изобретения — расширение области применения за счет обеспечения

„„SU„,; 1596359. А1

2 содержащем матрицу фоточувствителЬных

>ЩП-ячеек, МДП-ключи, истоки которых соединены с выходами светочувстви-,. тельных ЩП-ячеек, блок сканирования строк, выходы которого подключены через соответствующие шины опроса к затворам ИДП-ключей, формирователь сигналов считывания, информационный . выход которого соединен с выходом блока сканирования столбцов, а выход является выходом устройства, и блок управления, выходы которого подключены к управляющим входам блоков скани,.рования столбцов и строк, благодаря тому, что оно содержит формирователь разнополярных сигналов, выходы которого подключены к первой и второй управляющим шинам ИДП-ячеек, а управляющий вход — к соответствующему выходу блока управления, причем матрица фоточувствительных HPI-ячеек содержит дополнительные HEI-ключи, истоки которых подключены к дополнительным выходам фоточувствительных

1ЩП-ячеек, затворы соединены с выходами блока сканирования строк, а стоки через дополнительные шины считывания подключены к дополнительным информационным входам блока.сканиро вания столбцов, 1 з.п. ф-лы, 6 ил. воэможности считывания координат то" чечных изображений в пределах рабочей области каждой фоточувствительной ячейки устройства.

На фиг. 1 изображена схема устройства для считывания изображений; на фиг. 2 — схема конструкции фоточув1596359 ствительной ячейки; на фиг. 3 - одна иэ возможных схем блока управления; на фиг. 4 - одна из возможных схем формирователя разнополярных сигналов; на Фиг. 5 - одна из возможных схем формирователя сигналов считывания; на фиг. 6 — временная диаграмма, поясняющая работу устройства.

Устройство для считывания изображений (фиг. 1) содержит фоточувствительные ИДП-ячейки 1, снабженные выходами 2 и дополнительными выходами 3, 1Щ1-ключи 4 с истоками 5, стоками 6 и затворами 7, блок 8 сканирования строк 5 и блок 9 сканирования столбцов, формирователь 10 сигналов считывания, формирователь 11 разнополярных сигналов, блок 12 управления, шины 13 и 14 опроса, первые l5 и вторые 16 управляющие шины, дополнительные NДП-ключи 17 с истоками 18, стоками 19 и затворами 20, шчны 21 считывания и дополнительные шины 22 считывания. При

;этом фоточувствительная ЩП-ячейка 25 (фиг. 2) содержит полупроводниковый слой 23, информационный электрод 24, управляющий электрод 25, информационный электрод 26,.подложку 27, электрод 28, подключенный к второй управляющей шине 16, полулроводниковый слой 29 и слой 30 диэлектрика.

Схема блока управления (фиг.3) состоит из тактового генератора 31, счетчика 32 и дешифратора 33 .

Схема формирователя 11 разнополярных сигналов (Аиг. 4) образуют сумматор 34, источник 35 напряжения смещения, источник 36 разнополярных напряжений, коммутатор 37 и разделительный конденсатор 38.

Схема формирователя 10 сигналов считывания (фиг. 5) содержит диод 39, аналого-цифровые преобразователи 40 и 41, нагрузку 42, разделительный кон- 5 денсатор 43 и диод 44.

Истоки 5 ЩД-ключей 4 соединены с выходами 2 фоточувствительных 1ЩПячеек 1, а истоки 18 дополнительных

NpTt-ключей 17 — с выходами 3 соответ50 ствующих ЪЩП-ячеек 1. Блок 8 сканирования строк подключен через. соответствующие шины 13 и 14 опроса к затворам 7 и 20 соответствующих ИДП-ключей

4 и 17. Информационные входы блока 9 сканирования столбцов соединены с соответствующими стоками 6 и 19 ЩПключей 4 и 17 через шины 2 1 и 22 считывания, Информационный вход Формирователя 10 сигналов считывания соединен с выходом блока 9 сканирования столбцов, а выход является. выхо-, дом устройства. Выходы блока 12 управления связаны с соответствующими управляющими входами блоков 8 и 9 сканирования строк и столбцов и формирователя 11 разнополярных сигналов °

Устройство работает следующим образом..

Генератор тактовых импульсов Аормирует периодическую последовательность тактовых импульсов. При включении устройства источник 35 напряжения смещения формирует напряжение, величина и полярность которого достаточны для обогащения основными носителями заряда поверхностей полупроводниковых слоев 23 и 29, обращенных к слою 30 диэлектрика. Это напряжение подается в Аоточувствительные ЦЩ1ячейки 1 через электроды 28, соединенные с второй управляющей шиной 16.

На первом такте -с выхода источника 36 разнополярных напряжений через коммутатор 37 и разделительный конденсатор 38 на первую управляющую шину 15, соединенную с управляющими электродами 25 каждой фоточувствительной МДП-ячейки, подается напря-. жение первой полярности. Сигналы, формируемые блоком 12 управления и поступающие на управляющие входи блока 8 сканирования строк и блока 9 сканирования столбцов, показаны на фиг. 6. Сигналы подключения соответствующих выходов Аоточувствительных ГЩП-ячеек поступают на затвор 7. ,Г или 20 соответствующих ГЩП-ключеи 4 и 17, подключая все выходы фоточувствительных МДП-ячеек одной строки к соответствующим шинам 21 и 22 считывания. После этого в блоке 9 сканирования столбцов производится последовательный опрос всех выходов фоточувствительных HJ(!I-ячеек в первой строке. Затем при поступлении следующего импульса в блок 8 сканирования строк, .выходы ЩП-ячеек 1 подключаются к соответствующим шинам считывания для следующей строки с последующим опросом этих шин при помощи блока 9 сканирования столбцов.

При осуществлении опроса выход каждой ячейки через соответствующую ши- ну опроса подключлется к нагрузке

42 формировате,чя 10 сигналов считывания, в котором импульсный сигнал rlpo5 1596359 ходит через разделительный конденсатор 43 в.одно из плеч в зависимости от полярности этого сигнала. Разделение сигналов разной полярности осуще5 ствляется диодами 39 и 44. Таким образом, опрашиваются все фоточувствительные ячейки при одной полярности управляющего напряжения на первых управляющих шинах 15. 10

На втором такте процедура опроса всех ячеек повторяется аналогичным образом (фиг.6) при переключении напряжения, подаваемого на первые управляющие шины 15 на полярность, обрат- 15 ную полярности, прикладываемой на первом такте. Выделение сигналов координат точечных изображений осуществляс ется во внешних устройствах следующим образом, основанным на способе функционирования фоточувствительных к

МДП-ячеек устройства считывания изображения: с

Х =A 2-В/2-x (1) У

25 н

Х2ь =А25+В/2-х 2ь ь (2) х, -С/(1+Р„ /Р7ьJ, (4) Р I

74 + и Р, — аналогичные информационные токи, поступающие на нагрузку через электрод 26.

Отдельная ячейка функционирует л дующим образом.

При обогащении поверхности полуроводникового слоя 29, обращенной слою 30 диэлектрика, основными ноителями заряда остальной объем этого лоя 29 обедняется, что значительно величивает эффективное время жизни еранновесных носителей заряда, сгеерированных в этом слое излучением, ормирующим изображение точечного сточника. Импульсы напряжения, приладываемого к первой управляющей шине 15 (и соединенному сией электро, ду 25), вызывают дрейф неравновесных носителей зарядов вдоль поверхности полупроводникового слоя 29. При этом амплитуды выходных токон, Р и Р

26 не зависят друг от друга, а пропорциональны только координатам точечных изображений и интенсивности освещения. Определение координат по зависимостям (1)-(4) позволяет выделять чисто координатную информацию независимо от интенсивности освещенности любого из точечных изображений.

Блок t2 формирует управляющие импульсы в соответствии с временной диаграммой на фиг. 6. Блоки 8 и 9 осуществляют сканирующий опрос строк и столбцов устройства, формирователь 11 разнополярных сигналов формирует по командам блока 12 управления управляющие напряжения разных полярностей, поступающие на первые 15 и вторые 16 управляющие шины, В формирователе 10 сигналов считывания осуществляется разделение сигналон разных полярностей и их аналого-nH@posoe преобразование для последующего выделения координат во внешних устройстнах.

Таким образом, устройство считывания изображений формирует сигналы (3) где

Х

2Ф

2Ь х

2Ф

Xi

2Ь

30 номер фоточувствительной яче,iки н строке начиная с ячейки опрашиваемой первой; координата единичного точечHoI o изображения, ного в пределах х-й фоточувствительной ячейки между . электродами 24 и 25; координата единичного точечного изображения, расположен- 4р ного между электродами 25 и 26; координата центра управляющего электрода 25 i-й фоточувствительной ячейки; 45 ширина управляющего электрода 25; расстояние между ближними краями электродов 24 и 25 (равно расстоянию между элект- 50 родами 25 и 26); расстояние между центром точечного изображения и ближним к электроду 24 краем электрода 25; 55 расстояние между центром соответствующего точечного изображения и ближним к электроду 26 краем электрода 25; амплитуда информационного тока, проходящего через сопротивление 42 нагрузки при пер-. вой полярности напряжения на первой управляющей шине Ток поступает через электрод 24 и соответствующую цепь считывания); амплитуда информационного то-ка при протиноположной полярности

1596359 считывания, позволяющие определить координаты точечных иэображений в пределах каждой из фоточувствительных ИДП-ячеек 1. При этом расширяется область применения устройства, повьппается его эффективная разрешающая способность беэ уменьшения размеров ячеек.

Устройство считывания реализуется в многослойных полупроводниковых структурах при толщине слоя диэлект- рика 100 — 1000 Х, напряжениях смеще.— ния, вызывающего обогащение основными носителями зарядов понерхности полупроводникового слоя 29 при напряженности менее 10 -10 В/см и напряженности электрического поля вдоль поверхности полупроводникового слоя 29 (между электродами 24, 26 и 25) менее 20

10З-10 В/см. При расстоянии между электродами 24 и 25 в 1 мм время формирования выходного информационного сигнала 10 с. В реальных условиях быстродействие устройства определяет- 25 ся блоком 9 сканирования столбцов.

Полупроводниковые слои. 23 и 29 и подложка устройства могут быть выполнены из различных полупроводниковых материалов. Устройство способно считывать 30 точечные изображения, сформированные когерентным и некогерентным излучениями.

Формула из обре т ения

1. Устройство для считывания изображений, содержащее матрицу фоточувствительных МДП-ячеек, ИДП-ключи, истоки которых соединены с выходами фоточувствительных MW-ячеек, блок ска- 10 нирования строк, выходы которого подключены через соответствующие шины опроса к затворам ИДП-ключей, блок сканирования столбцов, информационные входы которого через соответствующие шины считывания соединены со .стоками

ЩП-ключей, формирователь сигналов считывания, информационный выход которого соединен с выходом блока сканирования столбцов, а выход является ныходом устройства, и блок управления, выходы которого подключены к управляющим входам блоков сканирования столбцон и строк, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения за счет обеспечения считывания координат точечных изображений, оно содержит формирователь разнополярных сигналов, выходы которого подключены к первой и второй управляющим шинам 1ЩП-ячеек, а управляющий вход— к соответствующему выходу блока управления, причем матрица фоточувствительных 1ЩП-ячеек содержит дополнительные 1ЩП-ключи, истоки которых подключены к дополнительным выходам фоточунствительньи ЩП-ячеек, затворы соединены с выходами блока сканиронания строк, а стоки через дополнительные шины считывания подключены к дополнительным информационным входам блока сканирования столбцов.

2.. Устройство по и. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что каждая фоточувствительная ЩП-ячейка содержит два информационных параллельных электрода, являющихся выходами 1ЯП-ячейки, и один управляющий электрод, расположенный мепщу информационнымн электродами, нсе электроды расположены на первом полупроводниковом слое, а второй полупроводниковый слой, отделенный от первого полупроводникового слоя слоем диэлектрика, подключен к второму управляющему электроду.

1596359

Риг. 1

Фиг. Р

1596359

1596359

Фиг. б

Составитель Т.Ничипорович

Техред Л.Олийнык Корректор И.Иуска

Редактор Л.Пчолинская

Заказ 2912 . Тирак 563 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СЧСР

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101