Фотоприемное устройство для считывания оптической информации

Фотоприемное устройство для считывания оптической информации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(72) Автор изобретения

Л. П. Чайковский у п

Ф

Институт электроники АН Белорусской ССР (7I ) Заявитель (54) ФОТОПРИЕМНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧИТЫВАНИЯ

ОПТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

Изобретение относится к автоматике и вычис. лительной технике.

По основному авт. св. И 947883 известно устройство, содержащее коммутирующий излучатель, матрицы основных н дополнительных фоточувствительных элементов, источник питания, элементы нагрузки, усилители считывания, блок управления, матрицу "оптоэлектронных согласующих переключателей, узел запрета считывания, волоконно-оптический преобразователь, дополнительный стиракиций излучатель 10 и дополнительный световод. Каждый элемент дополнительной матрицы последовательно соединен с соответствующим элементом основной матрицы фоточувствительных элементов. Каж дая строка дополнительной матрицы через 15 волоконно — оптический преобразователь оптически связана с коммутирующйм излучателем.

Дополнительный стирающий излучатель связан через дополнительный световод со всеми элементами дополнительной матрицы фоточувствительных элементов. Блок управления, узел запрета считывания и матрица оптоэлектронных согласующих переключателей. включены последо2 .вательно. Выходы матрицы оптоэлектронных согласующих переключателей соединены с соответствующими входами усилителей считывания, а блок управления подключен к коммутирующему и дополнительному стирающему излучателям.

Недостаток устройства состоит в недостаточной надежности, обусловленной тем, что не может быть достигнут достаточно высокий уровень отношения сигнал/шум, так как полная емкость на входе усилителя считывания слагается из суммы емкостей последовательно включенных основных и дополнительных фоточувствительных элементов, входящих в один иэ столбцов матрицы фотоприемников. Известно, что отношение сигнал/шум обратно пропорционально квадрату емкости, шунтирующей вход усилителя.

Цель изобретения — увеличение надежности устройства путем улучшения отношения ситнал/ шум на выходе фотоприемных элементов, т. е. увеличения достоверности считывания.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены дополнительнык волоконно7644 4 дна 10 — 20 мкм и затем наносились полупроз3 98 оптический преобразователь и светоклапанный модулятор, входы которого соединены с выходами блока управления, а выходы через дополнительный волоконно — оптический преобразователь связаны с матрицей основных фотоэлементов.

На фиг. 1 подана схема устройства; на фиг. 2 — схема блока управления.

Устройство содержит матрицу 1 основных фоточувствительных элементов, матрицу 2 дополнительных фоточувствительных элементов, фоточувствительные элементы 3 основной матрицы, фоточувствительные элементы 4 дополнительной матрицы; волоконно — оптический преобразователь 5, светоклапанный модулятор 6, согласующий волоконно — оптический преобразователь 7, коммутирующий излучатель 8, блок 9 управления, узел 10 запрета считывания, матрица 11 оптоэлектронных согласующих переключателей, усилители 12 считывания, элементы 13 нагрузки, источник 14 питания, дешифратор 15, согласующий эмиттерный повторитель 16, ключ — формирователь 17, логический элемент ИЛИ вЂ” НЕ 18, электронньй ключ 19.

В фотоприемном устройстве каждый фоточувствительный элемент 3 дополнительной матрицы 2 соединен последовательно с соответствующим фоточувствительным элементом 4 основной матрицы 1, а каждый фоточувствительный элемент 3 дополнительной матрицы 2 через волоконно — оптический преобразователь 5 связан g коммутирующим излучателем 8. Каждая из строк светоклапанного модулятора 6 оптически связана с помощью согласующего волоконно — оптического преобразователя 7 с матрицей основных фоточувствительных элементов 1. Выходы блока 9 управления подключены к входу узла 10 запрета считывания, выходы которого связаны с входами матрицы

11 оптоэлектронных согласующих переключателей, и к светоклапанному модулятору 6..

Выходы матрицы оптоэлектронных переключателей 11 подключены к входам усилителей 12 считывания, которые подсоединены к нагрузочным сопротивлениям 13, включенных в цепь источника 14 питания.

Согласующий волоконно — оптический преобразователь 7 состоит из полимерных световодов

Входные торцы образуют матрицу, а выходные расположены в виде строки, причем световоды, |входные торцы которых образуют столбец матрицы, объединены.

Светоклапанный модулятор 6 состоит из элементов, каждый из которых представляет

GaAs — модулятор излучения, функционирующий на основе эффекта Франца — Келдыша. Элементы изготовлялись из пластин полуизолирующего

GaAs, в которых с помощью метода фотолитографии вытравливались канавки с толщиной рачные электроды.

Блок 9 управления содержит дешифратор

15, согласующие змиттерные повторители 16, ключи — формирователи 17, логические элементы ИЛИ вЂ” НЕ 18, электронные ключи 19. Выходы дешифратора 15 подсоединены через согласующие эмиттерные повторители 16 к ключам — формирователям 17, выходы которых под1р ключены к входам электронных ключей 19 и

I логическим элементам ИЛИ вЂ” НЕ 18. Логические элементы 18 подключены к ключу — формирователю 17, который электрически связан с излучателем 8 и узлом 19 запрета считывания.

Выходы электронных ключей 19 подключены к входам светоклапанного модулятора 6.

Узел 10 запрета считывания содержит группу ключей — формирователей . В коллекторную цепь выходного транзистора каждого из ключей70 формирователей включен один из светодиодов матрицы 11 оптоэлектронных согласующих переключателей.

Матрица 11 оптоэлектронных согласующих переключателей выполнена на основе оптопар, каждая.из которых состоит из гетеросветодио. да, фотодиода и электронного ключа, которые выполнены в виде гибридной сборки иэ трех кристаллов.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал с дешифратора 15 через согласующие эмиттерные повторители 16 поступает на входы ключей — формирователей 17, выходы которых подключены к входам электронных ключей 19, и входам логической схемы ИЛИ—

НЕ 18. Сигнал с выхода логического элемента

18 поступает на вход ключа — формирователя 17, выход которого подключен к излучателю 8 и блоку 10 запрета считывания. Электронный ключ 19 осуществляет включение одной из строк светоклапанного модулятора 6.

4р

Управляющий сигнал с блока 9 управления подается на одну из строк светоклапанного модулятора 6 и обеспечивает увеличение коэффи;и циента пропускания данной строки. С помощью согласующего волоконно — оптического преобразователя 7 часть информационной картины (строка) воздействует на фоточувствительные элементы 4 основной матрицы 1. Считывание информации достигается в результате воздействия сигнала с блока 9 управления на излучатель 8, излучение которого с помощью волоконно-оптического преобразователя 5 воздействует на фоточувствительные элементы 3 дополнительной матрицы 2. Это обеспечивает параллельное считывание информации с фото55 чувствительных элементов основной матрицы.

Сигналы снимаются с элементов 13 нагрузки, включенных в цепь источника 14 питания, и усиливаются усилителями 12 считывания.

987б44

В данном устройстве излучатель 8 выполняет одновременно как функцию коммутирующего элемента, так и функцию подготовки к считыванию следующей строки информационной картины, т. е. осуществляет стирание в результате дозарядки собственных емкостей фоточувствительных элементов 4 основной матрицы 1. Чтобы уменьшить величину шума на входе усилителей считывания и исключить влияние помех, в промежутках времени между моментами считывания осуществляется стробирование усилителей 12 считывания. Это достигается за счет подачи управляющего сигнала с блока

9 управления на узел 10 запрета считывания.

Узел 10 запрета считывания вырабатывает сигна-1% лы, которые поступают на входы матрицы 11 согласующих оптоэлектронных переключателей.

Сигналы с выходов каждого иэ оптоэлектронных переключателей поступают на входы усилителей 12 считывания. Узел 10 запрета считыва- зп ния отключает усилители считывания на время, в течение которого происходит накопление заряда на собственных. емкостях фоточувствительных элементов 4 основной матрицы 1 под воздействием информационного излучателя. 25

Технико — экономический эффект заключается в увеличении достоверности считанной информа.ции, за счет увеличения соотношения сигнал/ шум на выходе фотоприемников.

Увеличение отношения сигнал/шум обуслов- щ лено тем, что в предлагаемом решении е лкость на входе усилителей считывания определяется емкостью одной цепочки из последовательно включенных фоточувствительных элементов основной и дополнительной матрицы фотоприемников (Сц). Тогда как в известном решении емкость на входе увеличителей считывания равна емкости цепочки фотоприемников, умноженной иа число строк в. фотоприемной матрице

{n). Величяиу отношения сигнал/ШУМ можно

В опреде шть для обоих случаев соответственно: где К, В, С вЂ” коэффициенты, не зависящие от величины емкости.

Следовательно, в предлагаемом решении обеспечивается увеличение отношения сиг 4<В-п Н

Ф4 нап/шум в +6 2 рю.

Уменьшение емкости на входе усилителей считывания достигается в результате введения в устройство светоклапанного модулятора и согласующего волоконно-оптического преобразователя, что позволило в и раз уменышпь число фоточувствительных элементов в основной и дополнительной матрице фотоприемников.

Формула изобретения

Фотоприемное устройство для считывания оптической информации по авт. св. У 947883, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения достоверности считывания, в устройство введены дополнительный волоконно — оптический преобразователь и светоклапанный модулятор, входы которого соединены с выходами блока управления, а выходы через дополнительный волоконно — оптический преобразователь связаны с матрицей основных фотоэлементов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР и 947883, кл. G 06 К 11/00, 1980.