Приемник теплового изображения Советский патент 1991 года по МПК H04N5/33 

О

о ел ел J о

Изобретение относится к измерению параметров инфракрасного излучения, конкретно к матричным приемникам теплового изображения на основе пироэлектрических детекторных элементов.

Цель изобретения - упрощение приемника теплового излучения.

На фиг.1 представлена структурная Электрическая схема приемника теплового излучения; на фиг.2 - иллюстрация работы ячейки считывания приемника теплового изображения; на фиг.З - диаграмма напря- Жений на затворах ячейки считывания.

Приемник теплового изображения содержит модулятор 1 излучения, матрицу 2 пиро- лектрических детекторных элементов 3.1...3N, прибор 4 с зарядовой связью (ПЗС), генератор 5 тактовых импульсов, блоки $.1.,.6N считывания, входной диод 7, потенци- $льный затвор 8, затвор 9 накопления, первый 10 и второй 11 изолирующие затворы, питающий диод 12.

Приемник теплового излучения работает следующим образом

Принимаемое тепловое изображение моделируется модуляторомм 1 излучения, работа которого синхронизирована генератором 5 тактовых импульсов (фиг.1) и соответствующее тепловое излучение поступает на матрицу 2 пироэлектрических детекторов элементов. Пусть в момент ti, когда модулятор 1 излучения открывается, на йэтворы ячеек считызэния поданы напряжения, обеспечивающие связь входного диода J: питающим (фиг.2). Их значения в типичном Случае составляют 10-20 В. Тогда заряд, Перетекающий из питающего диода на входной диод 7 компенсирует соответствующее Изменение потенциала электрода матрицы детекторного элемента- 3.1...3N, В момент Времени, соответствующий наибольшему открытию модулятора 1 излуиения, когда изменения поляризации детекторного элемента достигает максимума (момент t2), на питающий диод 12 подается положительноое напряжение, удаляющее заряды из-под затворов блоков 6.1...6N считывания. Тем самым обеспечивается равенство потенциалов нижнего электрода матрицы 2 пироэлектрического детекторного элемента и потенциального затвора 8. Значение напряжения на питающем диоде 12 в этот момент определяется из условия обеспечения полного удаления зарядов из-под затворов за время, составляющее 0,01 периода накопления сигналов. Оно зависит от конкретной конструкции затворов, величины сигнального заряда и рабочих уровненй напряжений ПЗС 4.

Поскольку предполагаемое значение периода Т--0.04 с (стандартная частота телевизионного кадра), то на основании анализа соответствующее значение напряжения на питающем диоде 12 может составлять удвоенное значение рабочего напряжения на за- творах 9-11 (т.е. в типичном случае 30 - 40 В). Затем в момент т.з изолируют питающий диод от затвора накопления, подавая соответствующее напряжение на изолирующий затвор 10. После того, как модулятор 1 излу- чения прерывает падающее излучение, поляризация матрицы 2 пироэлектрического детекторного элемента начинает уменьшаться, меняет знак и становится отрицательной, а соответствующий этому изменению сиг- 5 нальный заряд стекает в затвор накопления 9, Период накопления заряда заканчивается в момент следующего открытия модулятора 1 излучения, а величина заряда, накопившегося под затвором 9 накопления, точно равна 0 изменению поляризации, т.е. детектируемому сигналу и не зависит от разброса параметров потенциальных затворов 8 различных блоков 6.1 ...6.N считывания, Следующим тактом, благодаря соответствующему измене- 5 нию напряжений на затворах 9 и 11 в момент t4 этот заряд передается в ПЗС 4 и после чего N блоков 6.1...6.N считывания возвращаются в исходное состояние.

На фиг.З представлена оответстзую- 0 тая тактовая диаграмма напряжений на управляющих электродах ячейки считывания и на модуляторе 1 излучения, задание которых осуществляется с помощью генератора тактовых импульсов, задающего также так- 5 товые управляющие напряжения на затворы ПЗС.

Выделенные таким образом сигналы, представляющие собой зарядовые пакеты, зеличина зарядов в которых пропорцио- 0 нальна температуре соответствующих точек источника излучения или фона, затем подвергаются в ПЗС 4 обычным (стандартным) операциям, преобразующим этч сигналы в форму, удобную для последующей обработ- 5 ки, и поступают на выход приемника.

В предлагамом приемнике теплового изображения как и в известном для соединения матрицы пироэлектрических детекторных элементов с интегральной схемой, 0 содержащей ПЗС и ячейки, считывания, используется метод перевернутого монтажа, а элементы ячейки считывания создаются с помощью операций стандартной технологии изготовления ПЗС. В результате предлагаемый 5 приемник сохраняет все свои достоинства прототипа, связанные с реализацией твердотельного приемника изображения на основе ПЗС и матрицы пироэлектрических детекторных элементов при одновременном снижении трудоемкости изготовления из-за упрощения конструкции (упрощается схема ячейки считывания и не требуется устройств выделения сигнала на выходе ПЗС).

Формула изобретения Приемник теплового изображения, содержащий последовательно расположенные и оптически связанные модулятор излучения и матрицу пироэлектрических детекторных элементов, прибор с зарядовой связью (ПЗС), генератор тактовых импульсов. N блоков считывания, каждый из которых содержит питающий диод, входной диод, потенциальный затвор, первый и второй изолирующие затворы и затвор накопления, при этом вход каждо0

го блока считывания соединен с соответствующим выходом матрицы пироэлектрических детекторных элементов, а первый, второй и третий выходы генератора тактовых импульсов подключены к входам управления соответственно модулятора излучения, блоков считывания и ПЗС, информационные входы которого подключены к соответствующим выходам блоков считывания, отличающийся тем, что, с целью упрощения лриемника теплового излучения за счет исключения блока выделения сигнала, в каждом блоке считывания питающий диод соединен через второй изолирующий затвор с затвором накопления,

Изобретение относится к технике измерения параметров инфракрасного излучения, конкретно к матричным приемникам теплового изображения на основе пироэлектрических детекторных элементов. Цель изобретения - упрощение приемника теплового излучения. Приемник теплового изображения содержит модулятор 1 излучения, матрицу 2 пироэлектрических детекторных элементов 3.1...3N, прибор 4 с зарядовой связью, генератор 5 тактовых импульсов, блоки 6.1...6N считывания, входной диод 7, потенциальный затвор 8, затвор 9 накопления, первый и второй изолирующие затворы 10, 11, питающий диод 12. Упрощение приемника теплового излучения достигается за счет исключения блока выделения сигнала и соединения в каждом блоке считывания 6 через второй изолирующий затвор 11 питающего диода 12 с затвором 9 накопления. 3 ил.

111

I1

1-L-L

Фиг.2

сигм

±± 4

QCUSH

Напряжение

Модулятор

Затвор накопления

Первый изолирующий затвор

Питающий диод

Второй изолирующий затвор

tj tl Врем

Фие.З

п