Устройство для однострочного считывания изображения Советский патент 1981 года по МПК H04N5/30 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОДНОСТРОЧНОГО СЧИТБ1ВАНИЯ

ИЗОБРАЖЕНИЙ

I

Изобретение относится к телевидению и может быть использовано в системах считывания информации и твердотельных видиконах.

Известно устройство, в котором для разложения изображения используется граница нулевого напряжения в полупроводнико- 5 вом слое с двумя р-п переходами, формируемая путем баланса .распределенного вдоль слоя постоянного и приложенного поперек слоя пилообразного напряжений. Это устройство послужило основой для создания целого семейства аналогичных устройств },

Однако скорость считывания в этом устройстве ограничена временем жизни носителей заряда . Кроме того, оии технологически сложны и, следовательно, ненадежны.

Наиболее близким к предлагаемому яв- j ляется устройство конденсатбрного типа для однострочного считывания изображений (ФЭПИКОН), содержащее блок управления оптическим считывающим лучом, блок проецирования изображений, фотоэлектрический датчик, состоящий из слоя фотоэлек- 20 трета, заключенного между двумя прозрачными электродами, первый из которых подключен к одному полюсу источника постоянного напряжения, а второй - через нагрузочное сопротивление к другому полюсу источника питания. В ФЭПИКОНе используется эффект поляризации .фотоэлектрета, а считывание производится узким световым лучом 2.

Недостатками известного устройства являются узкий рабочий диапазон спектра, низкая чувствительность и ограниченная скорость считывания.

Цель изобретения - повышение чувствительности устройства, увеличение скорости считывания и расширение спектрального диапазона считываемых изображений.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для однострочного считывания изображений, содержащем блок управления оптическим считывающим лучом, блок проецирования изображений, фотоэлектрический датчик, первый электрод которого подключен к первому зажиму источника постоянного напряжения, а второй- через нагрузочное сопротивление ко второму зажиму источника постоянного напряжения, фотоэлектрический датчик выполнен в виде однослойной пластины однородного полупроводника, причем электроды нанесены на ее торцы, ко второму электроду подключен дифференцирующий блок, а пятно считывающего оптического луча превыщает размеры пластины. На чертеже представлена структурная схема устройства. Устройство содержит блок 1 управления оптическим считывающим лучом, состоящий из источника 2 света, зеркального объектива 3, диафрагмы 4, поворотного 5 и сканирующего. 6 зеркал, блока 7 сканирования, блок 8 проецирования изображения, однослойную пластину 9 однородного полупроводника, ее электроды 10 и 11, источник 12 постоянного напряжения, нагрузочное сопротивление 13 и дифференцирующий блок 14. Устройство работает следующим образомВ отсутствие оптического считывающего луча сопротивление полупроводника R Rp S/p(, где р - удельное сопротивление, характеризующее малый участок вблизи сечения полупроводника плоскостью х const (ось X ориентирована вдоль пластины полупроводника; о и 1 - координаты начала и конца пластины; S - площадь сечения пластины). Проецируемое изображение создает избыточную концентрацию носителей заряда Дп(х), соответственно изменяется и величина Я (х) - р - Др(х), где ро- темновое удельное сопротивление, не зависящее от X для однородного полупроводника; Ар(х) пропорционально Дп(х). Будем считать, что в облученной считывающим лучом области , т. е. облучение эквивалентно укорочению полупроводника на длину засвеченной области. Если граница области засветки перемещается со скоростью V, координата его спустя отрезок времени t после того, как граница прощла начало образца, есть v-t. Сопротивление в момент t ,,v-t R(t) Ro.(x)dx Дифференцируя U iR (ток i const), получим )(v.t). Скорость V всегда может быть выбрана достаточно большой так, чтобы величиной можно было пренебречь, тогда А -BAj(v-t), где А ivS-j{,H В iv-S - константы. Таким образом, с точностью до постоянной составляющей А, получаемый после дифференцирования 11 сигнал пропорционален изменению удельного сопротивления Л/ в точКе пластины, соответствующей положению фронта засвеченной области в данный момент времени t. Перемещение этого фронта обеспечивает развертку изображения. Предлагаемое устройство использует в отличие от ФЭПИКОНа другой физический при.нцип: засвеченные сканирующим (формирующим границу «свет-тень) световым потоком участки полупроводниковой пластины исключаются из полного сопротивления Rf, , при этом производная. R по времени дает удельное сопротивление/ на границе «свет-тень, определяемое распределением освещенности в сканируемом изображении. Таким образом,используется только явление фотопроводимости, присущее всем полупроводникам в их естественном состоянии, без какой-либо специальной обработки. Это существенно отличает устройство от ФЭПИКОНа (используемый там фотоэлектретный эффект присущ ограниченному классу веществ) и обеспечивает возможность применения предлагаемого устройства для решения широкого круга задач, которые не могут быть решены с помощью ФЭПИКОНа или какого-либо другого из известных твердотельных аналогов телевизионных трубок. В первую очередь это относится к сканированию изображений, формируемых инфракрасным излучением. Предлагаемое устройство успешно справляется с этой задачей: для ее решения в качестве фоточувствительной пластины просто используется полупроводник с подходящей спектральной областью чувствительности. Так, для сканирования тепловых изображений в тепловизионных системах часто используется спектральная область 2-б мкм, в которой хорощо работают фотоприемники из InSb. Другой положительный эффект заключается в повышении чувствительности предлагаемого успройства в сравнении с ФЭПИКОНом. Для уверенном регистрации изображения удельное сопротивление фоточувствительного слоя ФЭПИКОНа р должно измениться в несколько раз (кратность измерения/ под действием светового потока изображения должна равняться 30), в то время как обычные полупроводниковые фотосопротивления уверенно регистрируют световые потоки, вызывающие изменение f на доли процента. Кроме того, предлагаемое устройство предъявляет меньше требований к фоточувствительному материалу (в принципе, пригоден любой полупроводник, конкретный выбор осуществляется из соображений, связанных со спектральной областью чувствительности), и к электродам (резкое сокращение площади, отсутствие требования прозрачности). Это существенно упрощает тех