Способ преобразования многоэлементного оптического изображения в электрические сигналы

 

Союз Советсиик

Социалистические

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ii 905915 (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22)Заявлено 26,07.78 (21) 2649763/18-25 с присоединением заявки М (23) П рноритет

Опубликовано 15. 02. 82. Бюллетень М 6 (53)M. Кл.

Н 01 J 31/50

3Ъсударстееииый комитет

СССР по делам изобретеиий и открытий (53) УДК621. 383. .811(088.8) Дата опубликования описания 15 02 82

И.А.Шилов, А.11.Иечетин, В,11.Милютин, А .Новиков, М.Л.Рослова и В.Б.Федоров ! (72) Авторы изобретения (7I) Заявитель (54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ МНОГОЭЛЕМЕНТНОГО

ОПТИЧЕСКОГО ИЗОБРА1КЕНИЯ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ

СИГНАЛЫ

Изобретение относится к преоб) разованию многоэлементного оптичес кого изображения в электрические сигналы и предназначено для использования, в частности, в устройствах приема оптической информации в быстродействующих оптоэлектронных системах памяти.

Известен способ преобразования многоэлементного оптического изображения в электрические сигналы, при котором устанавливаются оптические связи между элементами изображения и фотоприемными элементами по принципу взаимно однозначного соответствия (число связей равно числу элементов изображения, которое равно числу фотоприемнътх элементов), а электрические сигналы с выводов фотоприемных элементов поочередно подают на выход (выходы) через электрические схемы коммутации l ).

Недостатком такого способа является то, что при большом числе элементов изображения требуется также большое (такое же) число фотоприемных элементов. Это затрудняет построение устройств, реализующих такой способ, особенно в случае, когда для получения высокой чувствительности необходимо иметь усилитель на выходе каждо-!

О

ro фотоприемного элемента.

Известен также способ преобразования многоэлементного оптического изображения в электрические сигналы путем проектирования его на !

5 фотокатод электронно-оптического преобразователя с.однокоординатной электростатической системой отклонения и многоэлементной диодной мишенью с индивидуальными электрическими выходами, причем устанавливают с помощью системы отклонения различные групповые электронно-оптические связи между фотокатодом

905915 где а — ыаг между элементами оптического изображения, — число различных групповых электронно-оптических связей между фотокатодом и элементами мишени, На чертеже представлена схема устройства, при помощи которого реализуется предлагаемый способ. о

Устройство содержит фотокатод 1 фокусирующий электрод 2, анод с диафрагмой 3, двухкоординатную электростатическу>о систему отклонения многоэлементную мишень 5, элементы которой выполнены в виде плоскостных полупроводниковых диодов с индивидуальными электрическими вакуумплотными выводами 6 и размещены в виде рассредото ченной квадратной матрицы, ша которой h равен аЪГ, где а — шаг между элементами оптичес-. кого изображения, проектируемого на фотокатод, F — число различных групповых электронно-оптических связей между фотокатодом и элементами миДля достижения цели устанавливают электронно-оптические связи между фотокатодом и элементами мишени по

50 двум координатам одинаковым образом, причем выполняют электростатическую систему отклонения двухкоординатной и элементы мишени выполнят.в виде рассредоточенной квадратной матри55 цы, шаг которой определяют по формуле

h=o-Fr, и элементами мишени в количестве, равном числу элементов изображения,,целенному на число элементов мишени (2 J.

Недостатком этого способа является то, что электронно-оптические связи между фотокатодом и элементами мишени устанавливают неодинаковым образом по двум координатам: по одной координате различные свя- 10 зи устанавливают путем подачи различных отклоняющих напряжений на однокоарцинатную систему отклонения, а по другой координате число различных связей однозначно оп- 15 ределяется конструкцией устройства, реализующего способ, и равно числу элементов мишени, располагаемых в виде линейки по размеру стро— ки изображения. Это приводит к тому, р0 что число различных отклоняющих напряжений равно числу строк оптического изображения и их величины оказываются большими, что усложняет электрические схемы, управляющие сис- д темой отклонения, и приводит к снижению их быстродеиствия. При этом при больших отклоняющих напряжениях сильнее проявляются аберрации системы отклонения, что ограничивает разрешающую способность устройств, реализующих этот способ. Кроме того, разрешающая способность устройств,:. реализующих этот способ, оказывается связанной с количеством элементов в линейке мишени. При этом чем меньше размер элемента мишени, тем большее количество их должно содержаться в линейке, что при большом числе элементов изображения требует значитель-

0 ного усложнения конструкции из-за. необходимости иметь большое число вакуум-плотных выводов с мишени.

Целью изобретения является повышение быстродействия и разрешающей способности.

Р 112, 2 о

) где N — число элементов изобра>кения

m — число элементов мишени.

Устройство работает следуюшим образом.

На фотокатод 1 проектируется оптическое изображение, Используя эмиссию фотоэлектронов с внутренней поверхности фотокатода 1, образуют электронное изображение. Подвергая воздействию ускоряющего U и фокусирую.1 щего U напряжений электронное изображение переносят из плоскости фотокатода 1 в плоскость А мишени 5.

При этом те фотоэлектроны, траектории которых заканчиваются на m элементах полупроводниковой мишени, возбуждают в них электрические сигналы, которые поступают на выходы 6.

На пути от анода 3 до мишени фото- электроны подвергают воздействию электрического поля отклоняющих пластин 4, с помощью которого траектории фотоэлектронов отклоняют пропор ционально разности потенциалов е 0> и ЬП у, приложенных к пласти— нам 4. Разности потенциалов h Uy u A Uу задают такими, чтобы установить требуемую групповую электронно-оптическую связь между фотокатодом 1 и m элементами мишени 5, т,е, чтобы на

m элементах мишени 5 заканчивались

5915 6 действие. При заданном числе элемен. тов мишени m и заданном размере оптического иэображения H H разрешающая способность при известном

5 способе определяется величиной

d=H/m, так как элементы мишени располагают в виде линейки по размеру строки изображения. При предлагаемом способе размер элемента а не связан с Н и m u его можно выби2. рать по размеру меньшим, чем Н/m и тем самым повысить разрешающую способность ° При этом лишь необходимо соответственно чвеличить число групповых связей (и! м уды.

Итак, возможность устанавливать электронно-оптические связи между

20 фотокатодом и элементами мишени одинаковым образом по двум координатам позволяет при предлагаемом способе получить большее быстродействие и разрешающую способность, чем при изЭ о обечпечивает повышение инвестном. т огоформативности преобразования мног— элементного оптического изображения в электрические сигналы. Следовательно, предлагаемый способ является полезным для применения в устрой30 ствах считывания информации в оптоэлектронных запоминающих устройСледовательно, в процессе работы устройства происходит преобразование параллельно поступающих

N оптических сигналов в последова2. тельность из F групп no m лектрических сигналов.

Таким образом, при заданном размере НхН оптического изображения отклонения производятся на меньших расстояниях: +h/2 против +Н/2.

Это уменьшает влияние аберрации сис темы отклонения, что. благоприятно сказывается на разрешающей способности. При этом при меньшем диапазо не отклонения уменьшается и требуемая величина отклоняющих напряжений. Тогда при заданных активных элементах электрических схем, управляющих системой отклонения, можно получить большее быстродействие этих схем, так как потребуется переключать меньшие по величине напряжения.

Кроме того, при заданном числе й.r) элементов оптического изображения число отклонений, осуществляемое одной парой пластин (как Х, так и У), равно = = — тогда KRK при Н3 50

Vn вестном способе число отклонении по одной (единственной) координате равно F= —, т.е. в Й/m раз больше. Я.

Поэтому требования к стабильности и точности отклоняющих напряжений ослаблена в N/m раз, что позволяет упростить электрические схемы, управляющие системой отклонения, и соответственно повысить их быстро55 траектории именно тех фотоэлектронов> которые эмиттированы под воздействием тех m элементов оптического изображения, которые требуется -преобразовать в электрические сигналы в данный момент времени.

Для того чтобы преобразователь

Э

2 в электрические сигналы другие m элементов изображения и т,д, последовательно во времени на пластины подают ряд пар значений разностей потенциалов (Ь Х 6 94, (АНХ, Ь и т.д. Число разных значений потенциалов ЬО (Л0у) выбирают равным

f V= а диапазон изменения U< (й0у)

m задают в пределах, обеспечивающих отклонение электронного изображения в плоскости А мишени 5 на рас— стоянии +n/2(h=fa). Разрешающую споСобность задают выбором размера элемента мишени, который целео сообразно делать равным Q ствах.

Формула изобретения

Способ преобразования многоэлементного оптического изображения в электрические сигналы путем проектирования его на фотокатод электронно-оптического поеобразователя соднокоординатной электростатической системой отклонения и многоэлементной диодной мишенью с индивидуальными электрическими выходами, причем устанавливают с помощью системы отклонения различные групповые электронно-оптические связи между фотокатодом и элементами мишени в количестве, равном числу элементов изобр ажения деленному на число элемен.Э тов мишени, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения быстродействия и разрешающей способности, устанавливают электроннооптические связи между фотокатодом и элементами мишени по двум координатам одинаковым образом, причем выполняют электростатическую сйсте- .. му отклонения двухкоординатной и эле905915

Составитель Н.Григорьева

Редактор N.Веселова Техред А.Бабинец Корректор Л.Лзятко

Заказ 388/69 Тираж 757 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал IШ1! "Патент™, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 менты мишени выполняют в виде рассредоточенной квадратной матрицы, шаг которой определяют из формулы фсС1 Л гдето — шаг между элементами оптического изображения,"

F — - число различных групповых электронно-оптических связей между фотокатодом и элемента ми мишени.

Ис г чники информ гиии принятые во внимание при экспертизе

1. Weimer P,К. at a! I . А. sel (scanned. Solid-State )mage Sensor.

Proec. IEEE, № 9, ч. 55, 1967, р ° 1591-1620.

2. Авторское свидетельство СССР № 356664, кл. G 06 К 9/12, 1972. (прототип).