Устройство для считывания координат светового пятна Советский патент 1992 года по МПК H04N5/335 

но-полевых элементов, блок считывания координатной информации по строкам и блок считывания координатной информации по столбцам.

Недостатками этого устройства являются сложность системы коммутации и синхронизации сигналов, низкое быстродействие и недостаточная надежность.

Целью изобретения является повышение быстродействия, надежности и упрощение конструкции.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для считывания координат светового пятна, содержащем коорди- натно-чувстеительный многоэлементный фотоприемник, чувствительный слой которого выполнен в виде прямоугольной матрицы фоточувствительных инжекционно-полевых элементов, блок считывания координатной информации по строкам и блок считывания координатной информации по столбцам, каждый из блоков считывания координатной информации по строкам и столбцам выполнен в виде двух одновыходных инжекционно- полевых инверторов связи и ячеек, соответствующих строкам в блоке считывания координатной информации по строкам или столбцам в блоке считывания координатной информации по столбцам, при этом каждая ячейка соединена двумя выходами с двумя выходами устройства для считывания координат светового пятна и выполнена в виде трех одновыходных инжекционно-полевых инверторов, двух двухвыходных инжекционно-полевых инверторов и одного трехвыходного инжекционно-полевого инвертора, при этом у первого одновыходного инжекционно-полевого инвертора этой ячейки вход соединен шиной с первыми выходами нечетных фоточувствительных инжекционно- полевых инверторов соответствующей стрс- ки при расположении ячейки в блоке считывания координатной информации по строкам и с вторыми выходами нечетных фоточувствительных инжекционно-полевых элементов соответствующего столбца при расположении ячейки в блоке считывания координатной информации по столбцам, у второго одновыходного инжекционно-полевого инвертора этой ячейки вход соединен шиной с первыми выходами четных фоточувствительных инжекционно-полевых элементов соответствующей строки при расположении ячейки в блоке считывания координатной информации по строкам и с вторыми выходами четных фоточувствительных инжекционно- полевых элементов соответствующего столбца при расположении ячейки в блоке считывания координатной информации по

столбцам, выход каждого из этих одновыходных инжекционно-полевых инверторов ячейки соединен с входом соответствующего двухвыходного инжекционно-полевого

инвертора этой ячейки, а первый выход двухвыходного инжекционно-полевого инвертора этой ячейки, соответствующего нечетным фоточувствительным инжекционно-полевым элементам в строке при расположении ячей0 ки считывания координатной информации по строкам или нечетным фоточувствительным инжекционно-полевым элементам в столбце при расположении ячейки в блоке считывания координатной информации по столбцам,

5 соединен с шиной, подключенной к входу первого одновыходного инжекционно-полевого инвертора связи, входящего в блок считывания координатной информации, в котором расположена ячейка, а первый вы0 ход двухвыходного инжекционно-полевого инвертора, соответствующего четным фоточувствительным инжекционно-полевым элементам в строке при расположении ячейки в блоке считывания координатной

5 информации по строкам или четным фоточувствительным инжекционно-полевым элементам в столбце при расположении ячейки в блоке считывания координатной информации по столбцам, соединен с шиной, подключен0 ной к входу второго одновыходного инжек- ционно-полевого инвертора связи, входящего в блок считывания координатной информации, в котором расположена ячейка, вторые выходы этих двухвыходных ин5 жекционно-полевых инверторов ячейки соединены между собой и с входом трехвыходного инжекционно-полевого инвертора, первый выход которого соединен с вторым выходом аналогичного трехвыходного ин0 жекционно-полевого инвертора соседней слева ячейки, второй выход соединен с первым выходом аналогичного трехвыходного инжекционно-полевого инвертора соседней справа ячейки и подключен к первому виходу

5 устройства для считывания координат светового пятна, связанному с ячейкой, а третий выход подключен к второму выходу устройства для считывания координат светового пятна, связанному с этой же ячейкой и соединен

0 с выходом третьего одновыходного инжекционно-полевого инвертора этой ячейки, вход которого соединен с шиной, подключенной к выходу первого одновыходного инжекционно-полевого инвертора связи блока считыва5 ния координатной информации по столбцам при расположении ячейки в блоке считывания координатной информации по строкам и блока считывания координатной информации по строкам при расположении ячейки в блоке считывания координатной информации по столбцам для четных ячеек и второго инжекционно-полевого инвертора связи - для нечетных ячеек.

На чертеже представлена функциональная схема устройства для считывания коор- динат светового пятна.

Устройство для считывания координат светового пятна содержит координатно-чув- ствительный многоэлементный фотоприемник 1, блок 2 считывания координатной информации по строкам и блок 3 считывания координатной информации по столбцам. При этом чувствительный слой координатно-чув- ствительного многоэлементного фотоприемника 1 выполнен в виде прямоугольной матрицы фоточувствительных инжекционно-полевых элементов 4. Первые выходы нечетных фоточувствительных инжекционно-полевых элементов 4 каждой стройки соединены шинами 5, а четных-соответственно шинами 6, вторые выходы нечетных фоточувствительных инжекционно-полевых элементов 4 каждого столбца соединены шинами 7, а четных - соответственно шинами 8. При этом каждый из блоков 2, 3 считывания координатной информации соответственно по строкам и столбцам выполнен в виде двух одновыход- них инжекционно-полевых инверторов связи 9, 10(11,12) и ячеек 13, соответствующих строкам в блоке 2 считывания координатной информации по строкам или столбцам в бло- кеЗ считывания координатной информации по столбцам. При этом каждая ячейка 13 блока 2 считывания координатной информации по строкам соединена двумя выходами с соответствующими двумя выходами 14, 15 устройства для считывания координат светового пятна, а каждая ячейка 13 блока 3 считывания координатной информации по столбцам соединена двумя выходами с со- ответствующими двумя выходами 16, 17 устройства для считывания координат светового пятна. Каждая ячейка 13 блока 2 считывания координатной информации по строкам выполнена в виде трех одновыходных инжекционно-полевых инверторов 18-20, двух двухвыходных инжекционно-полевых инверторов 21, 22 и одного трехвыходного инжекционно-полевого инвертора 23. Каждая ячейка 13 блока 3 считывания координатной информации по столбцам выполнена в виде трех одновыходных инжекционно-полевых инверторов 24-26, двух двухвыходных инжекционно-полевых инверторов 27,28 и одного трехвыходного инжекционно-полевого инвертора 29.

При этом у первого одновыходного инжекционно-полевого инвертора 18 (24) ячейки 13 вход соединен шиной 5 с первыми выходами нечетных инжекционно-полевых

элементов 4 соответствующей строки при расположении ячейки 13 в блоке 2 считывания координатной информации по строкам и шиной 7 с вторыми выходами нечетных инжекционно-полевых элементов 4 соответствующего столбца при расположении ячейки 13 в блоке 3 считывания координатной информации по столбцам, у второго одновыходного инжекционно-полевого инвертора 19 (25) ячейки 13 вход соединен шиной 6 с первыми выходами четных фоточувствительных инжекционно-полевых элементов 4 соответствующей строки при расположении ячейки 13 в блоке 2 считывания координатной информации по строкам и с вторыми выходами четных фоточувствительных инжекционно-полевых элементов 4 соответствующего столбца при расположении ячейки 13 в блоке считывания координатной информации по столбцам. Выход каждого из этих одновыходных инжекционно-полевых инверторов 18 (24) и 19(25) ячейки 13 соединен с входом соответствующего двухвыходного инжекционно-полевого инвертора 21 (27) и 22 (28) этой ячейки 13, а первый выход двухвыходного инжекционно-полевого инвертора 21 (27) этой ячейки 13, соответствующего нечетным фоточувствительным инжекцион- но-полевым элементам 4 в строке при расположении ячейки 13 считывания координатной информации по строкам или нечетным фоточувствительным инжекцион- но-полевым элементам в столбце при расположении ячейки в блоке 3 считывания координатной информации по столбцам, соединен с шиной 30 (31), подключенной к входу первого одновыходного инжекционно-полевого инвертора 9 (11) связи, входящего в блок считывания координатной информации, в котором расположена ячейка 13. Первый выход двухвыходного инжекционно-полевого ин вертора 22 (28), соответствующего четным фоточувствительным инжекционно-по- левым элементам 4 в строке при расположении ячейки 13 в блоке 2 считывания координатной информации по строкам или четным фоточувствительным инжекционно-полевым элементам 4 в столбце при расположении ячейки в блоке 3 считывания координатной информации по столбцам, соединен с шиной 32 (33), подключенной к входу второго одновыходного инжекционно-полевого инвертора 10 (12) связи, входящего в блок считывания координатной информации, в котором расположена ячейка. Вторые выходы этих двухвыходных инжекционно-полевых инверторов 21,22 (27,28) ячейки 13 соединены между собой и с входом трехвыходного инжекционно-полевого инвертора 23 (29), первый выход которого соединен с вторым

выходом аналогичного трехвыходного ин- жекционно-полевого инвертора соседней слева ячейки 13, второй выход соединен с первым выходом аналогичного трехвыходного инжекционно-полевого инвертора соседней справа ячейки 13 и подключен к выходу 15 (17) устройства для считывания координат светового пятна, а третий выход подключен к выходу 14 (16) устройства для считывания координат светового пятна, связанному с этой же ячейкой 13, и соединен с выходом третьего одновыходного инжекционно-полевого инвертора 20 (26) этой ячейки (13), вход которого соединен с шиной 34, 35, подключенной к выходу одновыходного инжекционно-полевого инвертора 11 (9) связи блока 3 считывания координатной информации по столбцам при расположении ячейки 13 в блоке 2 считывания координатной информации по строкам и блока 2 считывания координатной информации по строкам, при расположении ячейки 13 в блоке 3 считывания координатной информации по столбцам для четных ячеек 13 вход одно- выходного инжекционно-полевого инвертора 20 (26) соединен с шиной 36 (37), подключенной к выходу одновыходного инжекционно-полевого инвертора 12 (10) связи блока 3 считывания координатной информации по столбцам при расположении ячейки 13 в блоке 2 считывания координатной информации по строкам и блока 2 считывания координатной информации по строкам при расположении ячейки 13 в блоке 3 считывания координатной информации по столбцам.

Устройство для считывания координат светового пятна работает следующим образом.

Устройство определяет координаты светового пятна, размеры и форма котооогэ таковы, что освещенными при произвольном положении пятна в поле прямоугольной матрицы фоточувствительных инжекцион- но-полевых элементов 4 оказываются не более двух соседних и не менее одного фоточувствительного инжекционно-полевого элемента 4 в строке или в столбце. Возможны три ситуации: освещен один фоточувствительный инежекционно-полевой элемент 4 матрицы, освещены два соседних фоточувствительных инжекционно-полевых элемента 4 матрицы, расположенные в одной строке или в одном столбце, освещены четыре соседних фоточувствительных инжекционно-полевых элемента 4, расположенные в двух смежных строках и двух смежных столбцах. Могут быть освещены также три соседних фоточувствительных инжекционно-полевых элемента 4, два из которых расположены в

смежных столбцах и в одной строке, а третий - в одном из этих столбцов и в другой строке. Такая ситуация может возникнуть, когда пятно имеет некруглую форму и не

отличается от случая, когда освещены четыре фоточувствительных инжекционно-полевых элемента 4, как описано выше.

Когда в прямоугольной матрице фоточувствительных инжекционно-полевых эле0 ментов освещен один элемент4, то на входы одновыходного инвертора 18 или 19 (24 или 25) ячейки 9 блока 2 (3) обработки координатной информации по строкам (столбцам) по шине 5 или 6 (7 или 8) в зависимости от

5 того, в четном или нечетном столбце (строке) находится этот освещенный элемент 4, подается логический О), так как объединение шиной выходов фоточувствительных инжекционно-полевых элементов 4 соответствует

0 реализация логической функции И. По другим шинам, которые объединяют выходы неосвещенных фоточувствительных инжекционно-полевых элементов 4, на входы соответствующих инверторов 18, 19, 24, 25

5 подается логическая 1. Таким образом, на входах двухвыходных инжекционно-полевых инверторов 21 (27) ячеек 13 блоков 2, 3 считывания координатной информации соответственно по строкам и столбцам буду

0 логические О, а на входах двухвыходных инжекционно-полевых инверторов 22 (28) - логические 1, если фоточувствительный инжекционно-полевой элемент 4 находится в четном столбце (строке), или логическая

5 1 на входах двухвыходных инжекционно- полевых инверторов 21 (27) и логический О на входах двухвыходных инжекционно-полевых инверторов 22 (28), если освещенный фоточувствительный инжекционно-полевой

0 элемент 4 находится в нечетном столбце (строке). Тогда в первом случае с первого выхода двухвыходного инжекционно-полевого инвертора 21 (27) по шине 30 (31) на вход одновыходного инжекционно-полево5 го инвертора 9(11) связи будет подаваться логический О, а на вход одновыходного инжекционно-полевого инвертора 10 (12) связи по шине 32 (33) - логическая 1, так как эта шина объединяет первые выходы

0 двухвыходныых инжекционно-полевых инверторов 22 (28) ячеек 13, которые соответствуют строкам (столбцам), где все фоточувствительные инжекционно-полевые элементы 4 затемнены.

5 Во втором случае логический О подается по шине 32 (33) на вход одновыходного инжекционно-полевого инвертора 10 (12) связи, а на вход одновыходного инжекционно-полевого инвертора 9 (11) связи по шине 30 (31) - логическая 1. Так как вторые выходы двухвыходных инжекционно-полевых инверторов 21, 22 (27, 28) ячейки 13 объединены, то в любом случае, если в строке (столбце) содержится освещенный фоточубст- вительный инжекционно-полевой элемент 4, в соответствующей ячейке 13 блока 2,3 считывания координатной информации построкам (столбцам) на вход трехвыходного инжекци- онно-полевого инвертора 23 (29) будет подаваться логический О, а если все элементы этой строки (столбца) затемнены - логическая 1, тогда на выходах 14, 15, 16, 17 таких ячеек 13 будут логические О.

С выходов одновыходных инжекционно-полевых инверторов связи 12 (10) под- аются сигналы логической 1 на входы одновыходных инжекционно-полевых инверторов 20 (26) нечетных ячеек 13 блока обработки координатной информации по строкам (столбцам), если освещенный эле- мент находится в четной строке (столбце) и четных ячеек 13, если освещенный элемент находится в нечетной строке (столбце). Таким образом, на выходе 14 (16) ячейки 13 блока обработки координатной информа- ции по строкам (столбцам), соответствующей строке (столбцу), содержащей освещенный фоточувствительный инжекционно-полевой элемент сформируется логическая 1. На выходе 15 (17) этой ячейки будут логические О, так как он соединен с выходом трехвыходного инжекционно-по- левого инвертора 23 (29) соседней ячейки 13, а на выходах трехвыходных инжекционно-полевых инверторов 23 (29) ячеек 13, со- ответствующих строкам (столбцам), не содержащим освещенный фоточувствитель ный инжекционно-полевой элемент 4, сформируются логические О, как было указано выше.

Если в строке (столбце) освещены два соседних элемента, то логический О сформируется на выходах двухвыходных инжекционно-полевых инверторов 21, 22 (27, 28) ячейки 13 блока обработки координатной ин- формации по строкам (столбцам), соответствующей этой строке (столбцу), и через одновыходные инжекционно-полевые инверторы 9 (11), 10 (12) на входы одновыходных инверторов 26 (20) поступит логическая 1.

Таким образом, на выходах 16 (14) всех ячеек 13 блока обработки координатной информации по столбцам (строкам) будет логический О. Логическая 1 будет на выходе 17 (15), который соединен с выходами трех- выходных инжекционно-полевых инверторов 29 (23) тех ячеек 13, которые соответствуют столбцам (строкам), содержащим освещенные элементы. Таким образом, при произвольном расположении пятна в поле

матрицы фоточувствительных инжекционно-полевых элементов 4 уровень логической 1 появляется только на одном выходе блока 2 обработки координатной информации по строкам и на одном выходе блока 3 обработки координатной информации по столбцам, что соответствует координате светового пятна.

Формула изобретения Устройство для считывания координат светового пятна, содержащее координатно- чувствительный многоэлементный фотоприемник, чувствительный слой которого выполнен в виде прямоугольной матрицы фоточувствительных инжекционно-полевых элементов, блок считывания координатной информации по строкам и блок считывания координатной информации по столбцам, о т- личающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, надежности и упрощения конструкции, в нем каждый из блоков считывания координатной информации по строкам и столбцам выполнен в виде двух одновыходных инжекционно-полевых инверторов связи и ячеек, соответствующих строкам в блоке считывания координатной информации по строкам или столбцам в блоке считывания координатной информации по столбцам, при этом каждая ячейка соединена двумя выходами с двумя выходами устройства для считывания координат светового пятна и выполнена в виде трех одновыходных инжекционно-полевых инверторов, двух двухвыходных инжекционно-полевых инверторов и одного трехвыходного инжекционно-полево- го инвертора, при этом у первого одновыход- ного инжекционно-полевого инвертора этой ячейки вход соединен шиной с первыми выходами нечетных фоточувствительных инжекционно-полевых элементов соответствующей строки при расположении ячейки в блоке считывания координатной информации по строкам и с вторыми выходами нечетных фоточувствительных инжекционно-полевых элементов соответствующего столбца при расположении ячейки в блоке считывания координатной информации по столбцам, у второго одновыходного инжекционно-полевого инвертора этой ячейки вход соединен шиной с первыми выходами четных фоточувствительных инжекционно-полевых элементов соответствующей строки при расположении ячейки в блоке считывания координатной информации по строкам и с вторыми выходами четных фоточувствительных инжекционно-полевых элементов соответствующего столбца при расположении ячейки в блоке считывания координатной информации по столбцам, выход каждого из этих одновыходных инжекционно-полевых инверторов

ячейки соединен с входом соответствующего двухвыходного инжекционно-полевого инвертора этой ячейки, а первый выход двухвыходного инжекционно-полевого инвертора этой ячейки, соответствующего нечетным фоточув- ствительным инжекционно-полевым элементам в строке при расположении ячейки считывания координатной информации по строкам или нечетным фоточувствительным инжекционно-полевым элементам в столб- це при расположении ячейки в блоке считывания координатной информации по столбцам, соединен с шиной, подключенной к входу первого одно выходного инжекционно-полевого инвертора связи, входящего в блок считывания координатной информации, в котором расположена ячейка, а первый выход двухвыходного инжекционно-полевого инвертора, соответствующего четным фоточувствительным инжекционно-полевым элементам в строке при расположении ячейки в блоке считывания координатной информации по строкам или четным фоточувствительным инжекционно-полевым элементам в столбце при расположении ячей- ки в блоке считывания координатной информации по столбцам, соединен с шиной, подключенной к входу второго одновыходно- го инжекционно-полевого инвертора связи, входящего в блок считывания координатной информации, в котором расположена ячейка, вторые выходы этих двухвыходных ин- жекционно-полевых инверторов ячейки соединены между собой и с входом трехвыходного инжекционно-полевого инвертора, первый выход которого соединен с вторым выходом аналогичного трехвыходного инжекционно-полевого инвертора соседней слева ячейки, второй выход соединен с первым выходом аналогичного трехвыходного инжекционно-полевого инвертора соседней справа ячейки и подключен к первому выходу устройства для считывания координат с вето во го пятна, связанному с ячейкой, а третий выход подключен к второму выходу устройства для считывания координат светового пятна, связанному с этой же ячейкой и соединен с выходом третьего одновыходного инжекционно-полевого инвертора этой ячейки, вход которого соединен с шиной, подключенной к выходу первого одновыходного инжекционно-полевого инвертора связи блока считывания координатной информации по столбцам при расположении ячейки в блоке считывания координатной информации пс строкам и блока считывания координатной информации по строкам при расположений ячейки в блоке считывания координатно информации по столбцам для четных яч&ал и второго инжекционно-полевого инвертора связи - для нечетных ячеек.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, а именно к устройствам для обработки оптических изображений. Целью изобретения является повышение быстродействия, надежности и упрощение конструкции. Устройство для считывания координат светового пятна содержит координатно-чувствительный мноИзобретение относится к автоматик и вычислительной технике, а именно к устройствам для обработки оптических изображений. Известно устройство - адресуемая матрица фотоприемников, содержащее матрицу адресуемых фотоприемников, которая включает выходную шину, общую для всех фотоприемников, шину смещения, общую для всех фотоприемников, адресные шины строк, адресные шины столбцов, земляную шину, соединенную с каждым фотоприемгоэлементныйфотоприемник, блоксчитыва- ния координатной информации по строкам и блок считывания координатной информации по столбцам. При этом чувствительный слой координатно-чувствительного многоэлементного фотоприемника выполнен в виде прямоугольной матрицы фоточувствительных инжекционно-полевых элементов. При этом каждый из блоков считывания координатной информации соответственно по строкам и столбцам выполнен в виде двух одновыходных инжекционно-полевых инверторов, связи и ячеек, соответствующих строкам в блоке считывания координатной информации по строкам или столбцам в блоке считывания координатной информации по столбцам. Причем каждая ячейка соединена двумя выходами с двумя выходами устройства для считывания координат светового пятна и выполнена в виде трех одновыходных инжекционно-полевых инверторов, двух двухвыходных инжекционно-полевых инверторов и одного трехвыходного инжекционно-полевого инвертора. 1 ил. СО с VI со Ю ел о 4 ником, и соответствующую адресную схему связанную с каждым фотоприемником и содержащую шесть МОП транзисторов. Недостатком этого устройства являются невысокие разрешающая способность и надежность. Известно устройство для считывания координат светового пятна, содержащее ко ординатно-чувствительный многоэлемент ный фотоприемник, чувствительный слой которого выполнен в виде прямоугольной матрицы фоточувствительных инжекцион