линейный преобразователь оптического сигнала в электрический с зарядовой связью

Формула изобретения

Линейный преобразователь оптического сигнала в электрический с зарядовой связью, содержащий ряд фотодиодов, первые и вторые секции накопления и переноса зарядов, первый и второй считывающие регистры, причем четные фотодиоды связаны зарядовой связью через первую секцию переноса и накопления зарядов с первым считывающим регистром, а нечетные фотодиоды через вторую секцию переноса и накопления зарядов с вторым считывающим регистром, отличающийся тем, что считывающий регистр для четных фотодиодов направлен противоположно считывающему регистру для нечетных фотодиодов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к полупроводниковой электронике и может быть использовано в аппаратуре, предназначенной для сканирования изображений (например, аэрофотосъемка, телекино, факсимильная связь).

Известны линейные приборы с зарядовой связью для получения изображений.

Эти приборы содержат полупроводниковую подложку, покрытую слоем диэлектрика, на котором располагают ряд электродов, образующих регистр на приборах с зарядовой связью (ПЗС-регистр). При подаче напряжения на электроды внутри полупроводника возникает ряд потенциальных ям. Под действием светового сигнала в этих ямах накапливается заряд, несущий информацию о сигнале. Перемещение заряда осуществляется при последовательном изменении напряжения, прикладываемого к каждому электроду. Заряды сдвигаются вдоль ПЗС-регистра до его конца, где их можно считывать и использовать.

Недостатком такого типа линейных приборов с зарядовой связью для получения изображений является низкая точность передачи информации. Это происходит по двум причинам.

Во-первых, ПЗС-регистр подвергается облучению во время считывания накопленных в нем зарядов. Поэтому к каждому заряду, несущему информацию об освещенности определенного элемента прибора, добавляется информация об освещенности других элементов, через которые был перемещен данный заряд во время считывания информации. Эта добавка не является одинаковой для всех накопленных в линейном приборе зарядов.

Во-вторых, передача заряда по ПЗС-регистру происходит с некоторой неэффективностью. При передаче последовательности зарядов по ПЗС-регистру в зависимости от того, насколько заполняет потенциальную яму данный заряд и насколько заполняли потенциальные ямы предшествующие ему заряды, данный заряд при передаче по ПЗС-регистру будет увеличиваться или убывать, т.е. изменение величины передаваемого заряда, вызываемое не эффективностью его передачи, не является одинаковым для всех накопленных в линейном приборе зарядов.

Для того, чтобы устранить первый недостаток, накопление зарядов производят в ряду фотодиодов, а для считывания зарядов используют ПЗС-регистр, защищенный от света и имеющий с фотодиодами зарядовую связь. Однако второй недостаток искажения вследствие неэффективности передачи зарядов, здесь сохраняется в той же мере.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является линейный прибор с зарядовой связью, содержащий ряд фотодиодов и два регистра, в котором четные фотодиоды имеют зарядовую связь с одним регистром, а нечетные с другим. Здесь световое изображение проецируют только на фотодиоды, устраняя тем самым первый указанный недостаток аналогов неравномерную добавку к считываемым зарядам. Второй недостаток, который проистекает из-за не эффективности переноса зарядов, здесь уменьшен вдвое благодаря переносу по двум параллельным регистрам, число ячеек в которых вдвое меньше, чем число фотодиодов. Оба регистра здесь направлены в одну сторону. Поэтому оба регистра вносят одинаковые искажения в выходной сигнал. Передний фронт огибающей сигнальных импульсов заваливается, а задний растягивается, так как захват и освобождение переносимых зарядов имеет определенную инерционность. Кроме искажения формы, это явление приводит к фазовому сдвигу, к смещению положения максимумов и минимумов, что ведет к ошибкам в определении координат объектов, в определении положения спектральных линий, в определении линейных размеров с помощью такого прибора.

Целью изобретения является устранение указанного недостатка, а именно корректировка выходного сигнала.

Это достигается тем, что линейный прибор с зарядовой связью, содержащий ряд фотодиодов и два регистра, в котором четные фотодиоды имеют зарядовую связь с одним регистром, а нечетные с другим, выполнен так, что регистр для четных фотодиодов направлен противоположно регистру для нечетных фотодиодов. Таким образом, предлагаемое исполнение линейного прибора с зарядовой связью обеспечивает конструкции новое свойство более широкие функциональные возможности, т.е. совокупность признаков удовлетворяет критерию существенные отличия.

На чертеже изображена функциональная схема фотоприемника на линейном приборе с зарядовой связью.

Это устройство содержит ряд светочувствительных элементов-фотодиодов 1, секции 2 и 3 накопления и переноса зарядов, считывающие регистры 4 и 5, выходные устройства 6. Четные фотодиоды 1 имеют зарядовую связь через секцию накопления переноса зарядов 2 со считывающим регистром 4, а нечетные фотодиоды 1 имеют зарядовую связь через секцию накопления и переноса зарядов 3 со считывающим регистром 5. Считывающие регистры 4 и 5 имеют противоположное направление для переноса зарядов.

Предложенное устройство работает следующим образом.

Фотогенерированные заряды из фотодиодов 1 уходят в секции накопления и переноса зарядов 2 и 3. После завершения накопления эти заряды переводят в регистры 4 и 5, а в секциях 2 и 3 начинается очередной цикл накопления зарядов. Переведенные в регистры 4 и 5 заряды перемещаются к их выходным устройствам 6 и 7, которые вырабатывают импульсы напряжения выходного сигнала, соответствующие величине считываемых зарядов. Затем считываемые сигналы подвергаются коррекции. Эта коррекция возможна в полуавтоматическом и автоматическом режимах. Суть ее состоит в изменении на обратный порядок следования считанных импульсов от одного из регистров и вложении этих импульсов между импульсами от другого регистра в порядке следования соответствующих им фотодиодов. При полуавтоматическом режиме последовательности сигналов с выходных устройств 6 и 7 синхронно поступают на свое видеоконтрольное устройство (ВКУ). Форма сигнала на каждом ВКУ фиксируется (путем численных отсчетов, срисовыванием или фотографированием). Затем последовательность сигналов с одного из выходных устройств, например устройства 6, зеркально отображается и на него накладывается последовательность сигналов с другого, т.е. выходного устройства 7, в порядке следования фотодиодов 1. Результирующий мультиплексированный сигнал, т. е. огибающая импульсов, имеет одинаковую форму переднего и заднего фронтов, спад которых обусловлен неэффективностью переноса, вследствие чего улучшается качество передаваемого изображения.

В автоматическом режиме последовательности сигналов синхронно поступают с выходных устройств 6 и 7 на свои аналого-цифровые преобразователи, где квантуются и кодируются. Кодированные сигналы поступают в память электронной цифровой вычислительной машины. После однократного опроса информация поступает в процессор, причем информация с одного из выходных устройств 6 или 7 в порядке, обратном ее выводу. Процессор мультиплексирует обе последовательности сигналов. Результирующий сигнал отображается с помощью табулятора, дисплея или графопостроителя и имеет форму, аналогичную получаемой в полуавтоматическом режиме.