Фотоприемное устройство для считывания оптической информации Советский патент 1983 года по МПК G06K11/00 

(54) ФОТОПРИЕМНОЕ УСТЮЙСТВО ДЛЯ СЧИТЫВАНИЯ ОПТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

Изобретение относится к автоматике и вычислительной TexHHke,

По основному автс св. Vf 947883 известно устройство, содержащее коммутирующий излучатель, матрицы основных и д жопнительных фоточувствительных элементов, источник пита- j ния, злементы нагрузки, усилители считьгеания, блок управления, матрицу -ошозлектронных согласующих переключателей, узел запрета считывания, волоконно-оптический преобразователь, дополнительный стирающий излучатель 10 и дополнительный световод. Каждый злемент дополнительной матрицы последовательно соединен с соответствующим злементом основной матрицы фоточувствиггельных этементов. Каждая строка дополнительной матрицы через15 волоконно-оптический преобразователь оптически связана с коммутирующим излучателем. Дополнительный стирающий излучатель связан через дополнительный световод со всеми элементами дополнительной матрищ 1 фоточувствительных элементов. Блок управления, узел запрета считывания и матрица оптозлектронных сотласующих переключателей включены последовательно. Выходы матрицы оптозлектронных-«. 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 достигнут достаточно высокий уровень отнощення снгнал/щум, так как полная емкость на входе усилителя считывания слагает ся из суммы емкостей последовательно включенных основных и дополнительных фоточувствительных злементов, входящих в один из столбцов фотоприемников. Известно, что отнощение сигнал/щум обратно пропорционально квадрату емкости, щунтирующей вход усилителя.

Цель изобретення - увеличенне надежности устройства путем улучщения отноцюния сигнал/ щум на выходе фотоприемных злементов, т. е. увеличения достовертости считывания.

Поставленная цель достигается тем, тго в устройство введены дополнительный волококнооптический преобразователь и светоклапанный модулятор, входы которого соединены с выходами блока управления, а выходы через дополнительный волоконно-оптический преобразо цатель 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 дополни тельной матрицы, волоконно-оптический преобразователь 5, светоклапанный модулятор 6, согласзтощий волоконно-оптический преобразователь 7, коммутирующий излучатель 8, блок управления, узел 10 запрета считывания, матрица 11 оптоэлектронных согласующих переключателей, усилители 12 считьгеания, элементы 13 нагрузки, источник 14 питания, дешифратор 15, согласующий эмиттерный повторитель 16, ключ-формирователь 17, логический элемент ИЛИ-НЕ 18, электронный ключ 19. В фотоприемном устройстве каждый фоточзлвствительный 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 связан f коммутирующим излучателем 8„ Каждая из строк светоклапанного модзшятора 6 оптически связана с помощью согласующего волоконно-оптического преобразователя 7 с матрицей основных фотоошствительных элементов 1. Выходы блока 9 управления подклю чены к входу уапа 10 запрета СЧИТЫВЕМИЯ, выходы которого связаны с входами матрицы И оптоэлектронных согласующих переключателей, и к светоклапанному модулятору 6. . Выходы матрицы оптоэлектронных переключателей 11 подключены к входам усилителей 12 считывания, которые подсоединены к нагрузоч ным сопротивлениям 13, включенных в цепь источника 14 питания. Согласующий волоконно-оптический преобразователь 7 состоит из полимерных световодо Входные торцы образуют матрицу, а выходные расположены в виде строки, причем световоды Ьходные торцы которых образуют столбец ма рицы, объеданены. Светоклапанный модулятор 6 состоит из элементов, каждый из которых представляет GaAs-модулятор излучения, функционирующи на основе эффекта Фраща-Келдыша, Элемент изготовлялись из пластин полуизолирующего GaAs, в которых с помощью метода фотолитографии вытравливались канавки с толщиной дна 10-20 мкм и затем наносились полупрозрачные злектродьь Блок 9 управления содержит деашфратор 15, согласующие эмиттерные повторители 16, ключи-формирователи 17, логические элементы ИЛИ-НЕ 18, электронные ключи 19. Выходы дещифратора 15 подсоединены через согласующие эмиттерные повторители 16 к ключам-формирователям 17, выходы которых подключены к входам электронных ключей 19 и логическим элементам ИЛИ-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 считьгеания содержит группу ключей -формирователей . В коллекторную цепь выходного транзистора каждого из ключейформирователей включен один из светодиодов матрищ 1 11 оптоэлектронных согласующих переключателей. Матрица 11 оптоэлектронных согласующих переключателей выполнена на основе оптопар, каждая из которых состоит из гетеросветодиода, фотодиода и электронного ключа, которые вьшолнены в виде гибридной сборки из трех кристаллов. Устройство работает следующим образом. Сигнал с дещифратора 15 через согласующие эмиттерные повторители 16 поступает на входы ключей-формирователей 17, выходы которых подклю чены 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 считьшания. Электронный ключ 19 осуществляет включение одной из строк светоклацанного модулятора 6. Управляющий сигнал с блока 9 управления подается на одну из строк светоклапанного модулятора 6 и обеспечивает увеличение коэффи- i циента пропускания данной строки. С помощью согласующего волоконно-оптического преобразователя 7 часть информационной картины (строка) воздействует на фоточувствительные элементы 4 основной матрицы 1. Считьшание 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 фоточувствительных элементов основной матрицы. Сигналы снимаются с элементов 13 нагрузки, включенных в цепь источника 14 питания, и усиливаются усилителями 12 считывания. 598 8данном устройстве излучатель 8 вьшолняетодновременно как функцию коммутирующего элемента, так н 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 стробирова ние усилителей 12 считывания. Это достигается за счет подачи управляющего сигнала с блока 9управления на узел 10 запрета считьгаания. Узел 10 запрета считывания вырабатьтает а1гна лы, которые поступают на входы матрицы 11 согласующих оптозлектронных переключателей. Сигналы с выходов каждого из оптоэлектронных переключателей поступают на входы усили телей 12 считьюания. Узел 10 запрета считывания отключает уонлители считывания на время, в течение которого происходит накопление заряда на собственных емкостях фоточувствнтельных элементов 4 основной матрицы 1 под воздействием информационного излучателя. Технико-экономический эффект заключается в увеличении достоверности считанной информа ции, за счет увеличения соотношения сигнал/ шум на выходе фотоприемников. Увеличение отношения сигнал/шум обусловлено тем, что в предлагаемом.решении еи1кость на входе усилителей считьшания определяется емкостью одаой цепочки из последовательно включенных фоточувствительных элементов основной и дополнительной 1 атрицы фотоприемшпсов (Сц). Тогда как в иэвестиом решении емкость на входе увеличителей считывания равна емкости цепочки фотоприемников, умноженной да число строк в. фотоприемной матрице (п). Величину отношения сигнал/шуМ можно опредегшть для обоих случаев соответственно: ,к-( ш V ц с ..), ц;;V B-n. К, В, С - коэффициенты, не зависящие от величины емкости. Следовательно, в предлагаемом решении обеспечивается увеличение отношения сиг ч+в-п с:. нал/тум в Уменьшение емкости на входе усилителей считывания достигается в результате введения в устройство светоклапанного модулятора н согласующего волоконно-оптического преобразователя, чю позволило в п раз уменьшить число фоточувствительных элементов в основной и дополнительной матрице фотоприемников. Формулаизобрете ни я Фотоприемное устройство для статывания оптической информации пО авт. св. К 947883, отличающееся тем, что, с целью увеличения достоверности счнтьтания, в устройство введены дополннтельный волоконно-оптический преобразователь и светоклапанный модулятор, входа которого соединены с выходами блока управления, а выходы через дополнительный волоконно-оптический преобразователь связаны с мат{ищей основных фотоэлементов. Источннкн информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР N 947883, кл. G 06 К 11/00, 1980.

/23

S

fff

S