Устройство для считывания изображений Советский патент 1990 года по МПК G06K11/00 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, а также .может быть использовано для построения автоматически { систем измерения координат.

Цель изобретения - расширение области применения за счет обеспечения

возможности считывания координат то чечных изображений в пределах рабочей области каждой фоточувствительной ячейки устройства.

На фиг. 1 изображена схема устройства для считьшания изображений; на фиг. 2 - схема конструкции фоточувствительной ячейки; на фиг. 3 - одна из возможных схем блока управления; на фиг. 4 - одна из возможных схем формирователя разнополярных сигналов иа фиг. 5 - одна из возможньк схем формирователя сигналов считывания; на фиг. 6 - временная диаграмма, поясняющая работу устройства, Устройство для считывания изображений (фиг. 1) содержит фоточувствительные ГЩП-ячейки 1, снабженные вых дами 2 и дополнительнь1ми выходами 3, М7и1-ключи 4 с истоками 5, стоками 6 затворами 7, блок 8 сканирования стро и блок 9 сканирования столбцов, формирователь 10 сигналов считывания, формирователь 11 разнополярных сигналов, блок 12 управления,, шины 13 и 14 опроса, первые 15 и вторые 16 управ- ляйщие шины, дополнительные М,Т11-клю чи 17 с истоками 18, стоками 19 и за творами 20, шины 21 считывания и до полнительные шины 22 считывания. При iэтом фоточувствительная МДП-ячейка (фиг. 2) содержит полупроводниковый слой 23, информационный электрод 24, управляющий электрод 25, информацион ный электрод 26,. подложку 27, электрод 28, подключенный к второй управляющей шине 16, полупроводниковый слой 29 и слой 30 диэлектрика. Схема блока управления (фиг.З) состоит из тактового генератора 31, счетчика 32 и дешифратора 33.Схема формирователя 11 разнополяр ных сигналов (фиг. 4) образуют сумматор 34, источник 35 напряжения сме щения, источник 36 разнополярных напряжений, коммутатор 37 и разделительный конденсатор 38. . Схема формирователя 10 сигналов считьюания (фиг. 5) содержитдиод 39 аналого-цифровые преобразователи 40 и 41, нагрузку 42, разделительный кон денсатор 43 и диод; 44. Истоки 5 1рЩ-ключей 4 соединены с выходами 2 фоточувствительных НТПячеек 1, а истоки 18 дополнительных М/Ш-ключей 17 - с выходами 3 соответствующих 1ТП-ячеек 1 . Блок 8 сканирования строк подключен через, соответствующие пщны 13 и 14 опроса к затворам 7 и 20 соответствуюй их М/Щ-ключей 4 и 17, Информационныевходы блока 9 сканирования столбцов соединены с соответствующими стоками 6 и 19 НДПключей 4 и 17 через шны 21 и 22 считывания. Информационньй вход формирователя 10 сигналов считьтания соединен с выходом блока 9 сканирования стол.бцов, а выход является выхо- , домустройства. 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 формирует периодическую последовательность тактовых импульсов. При включении устройства источник 35 напряжения смещения фортрует 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 фоточувствительные ЦТПячейки 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 напряжение первой полярности. Сигналы, формируемые блоком 12 управления и поступающие на управляю1чие входы блока 8 сканирования строк и блока 9 сканирования столбцов, показаны на фиг. 6. Сигналы подключения соотвeтcтвyюI д x выходов фоточувствительных НЦП-ячеек поступают на затвор 7 или 20 соответствующих М,ЦП-ключеи 4 и 17, подключая все выходы фоточувствительных НТП-ячеек одной строки к соответствующим шинам 21 и 22 считывания. После этого в блоке 9 сканирования столбцов производится последовательный опрос всех выходов фоточувствительных МДП-ячеек в первой строке. Затем при поступлении следующего импульса в блок 8 сканирования строк, .выходы тп-ячеек 1 подключаются к соответствуюршм шинам считывания для следующей строки с последуюш м опросом этих шин при помощи блока 9 сканирования столбцов. При осуществлении опроса выход каж дои ячейки через соответствующую шину опроса подключается и нагрузке 42 формироэате.ая 10 сигналов считывания, в котором импульсный сигнал проходит через разделительный конденсатор 43 в-одно из плеч в зависимост от полярности этого сигнала. Разделе ние сигналов разной полярности осуще ствляется диодами 39 и 44. Таким обр зом, опрашиваются все фоточувствител ные ячейки при одной полярности упра ляющего напряжения на первых управляющих шинах 15. На втором такте процедура опроса всех ячеек повторяется аналогичным образом (фиг.6) при переключении напряжения, подаваемого на первые упра ляющие шины 15 на полярность, обратную полярности, прикладываемой на пе вом такте. Выделение сиг-налов коорди нат точечных изображений осуществляется во внешних устройствах следующим образом, основанным на способе функционирования фоточувствительных ЩП-ячeeк устройства считывания изоб ражения : Х,А; 2-В/2-х; ; xi, А; +В/2-хг,; х;,с/(нр1;/Ри); хггс/сн ;;/ -;, где i - номер фоточувствительной яче ки в строке начиняя с ячейки опрашиваемой первой; X - координата единичного точечного изображения, расположен ного в пределах i-й фоточувствительной ячейки между электродами 24 и 25; X - координата единичного точечного изображения, расположен ного ме/сду электродами 25 и. 26; А - координата центра управляющего электрода 25 i-й фоточувствительной ячейки; В - ширина управляющего электрода 25; С - расстояние между ближними краями электродов 24 и 25 (равно расстоянию между элек родами 25 и 26); х - расстояние между центром точечного изображения и ближним к электроду 24 краем электрода 25; расстояние между центром соответствующего точечного изо ражения и ближним к злектроду 26 краем электрода 25; р - амплитуда информационного тока, проходящего через сопротивление 42 нагрузки при пер вой полярности напряжения на первой управляющей шине ijoK поступает через электрод 24 и соответствующую цепь счи- . тывания); 74 амплитуда информационного то- ка при противоположной полярности;и Р. - аналогичные информационные токи, поступающие на нагрузку через электрод 26. Отдельная ячейка функционирует следующим образом. При обогащении поверхности полупроводникового слоя 29, обращенной к слою 30 диэлектрика, основными носителями заряда остальной объем зтрго слоя 29 обедняется, что значительно увеличивает э(1)фективное время жизни неравновесных носителей заряда, сгенерированных в этом слое излучением, формирующим изображение точечного источника. Импульсы напряжения, прикладываемого к первой управляющей шине 15 (и соединенному с ней электро|ду 25), вызывают дрейф неравновесных носителей зарядов вдоль поверхности полупроводникового слоя 29. При амплитуды выходных токов, Рj, ь не зависят друг от друга, а пропорциональны только координатам точечных изображений и интенсивности освещения. Определение координат по зависимостям (1)-(4) позволяет выделять чксто координатную информацию независимо от интенсивности освещенности любого из точечных изображений. Блок 12 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 управляю1цие напряжения разных полярностей, поступающие на первые 15 и вторые 16 управляющие шины В. формирователе 10 сигналов считывания осуществляется разделение сигналов разньк полярностей и их аналого-цифровое преобразование для последующего вьщеления координат во внешних устройствах. Таким образом, устройство считывания изображений формирует сигналы

считывания, позволяюпше определить координаты точечньк изображений в пределах каждой из Лоточувствительных 1ЩП-ячеек 1. При этом расширяется область применения устройства, повышается его эффективная разрешающая способность без уменьшения размеров ячеек.

Устройство считьшания реализуется в многослойных полупроводниковых структурах при толщине слоя диэлектрика 100 1000 А , напряжениях смещения, вызьшаклцего обогащение основными носителями зарядов поверхности полупроводникового слоя 29 при напряженности менее В/см и напряженности электрического поля вдоль поверхности полупроводникового слоя 29 (между электродами 24, 26 и 25) менее 10-10 В/см. При расстоянии между электродами 24 и 25 в 1 мм время формирования выходного информационного сигнала . В реальных условиях быстродействие устройства определяется блоком 9 сканирования столбцов. Полупроводниковые слои. 23 и 29 и подложка устройства могут быть вьшолнены из различных полупроводниковых материалов. Устройство способно считьшать точечные изображения., сформированные когерентным и некогерентным излучениями.

Формула изобретения

1. Устройство для считывания изображений, содержащее матрицу фоточувствительных МДП-ячеек, МДП-ключи, истоки которых соединены с выходами оточувствительных МЛП ячеек, блок сКанирования строк, выходы которого подключены через соответствующие шины опроса к затворам МИП-ключей, блок

сканирования столбцов, информационные входы которого через соответствующие пшны считьшания соединены со стоками ИТП-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, отличающееся 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 НТП-ячеек, а управляющий вход к соответствующему выходу блока управления, причем матрица фоточувствительных НТП-ячеек содержит дополнительные ВДП-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.

2. Устройство по п. 1, о т л и чающееся тем, что каждая фотбчувствительная НТД-ячейка содержит два информационных параллельных электрода, являюпщхся выходами МДП-ячёйки, и один управляющий электрод, расположенный между информационными электродами, все электроды расположены на первом полупроводниковом слое, а второй полупроводниковый слой, отделен- , ный от первого полупроводникового слоя слоем диэлектрика, подключен к второму управляющему электроду.

15

/

15

15

11

iZ

Ui

6 5 19 1В

8

Л у

1

3

Т

fff

у

М

/(У

V

/5

W2./

/

га

Фиг. 2

Фиг.З

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.

J7

36

4J

HI

42

нм

J4

7

JJ

i

Фиг Л

39

4

JL

Фиг. 5

и

1

Ujs

j

ш

MOJilO и ППП о ППП I

ПпП о 1пП

а,

to

и п

UyU и UU U

Фиг. 6