Фотосчитывающее устройство

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК а 9) 011 1159 С 06 К 7 14 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ТЕЛЬСТВУ АВТОРСКОМУ люминесцентныи осветител ный элемент и элемент И,держит фот выпрямител выход кото Ф 22 троиства, п входом уст динен с вы(54)(57) ФОТОС содержащее фото зователь, соедин теля-формировате щ е е с я тем, ния достовернос ции и упрощения ЧИТЫВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, ектричечкий преобра нный с входом усиливателя, в та являе ва, выхо соединен я,от что, с целью повышен считывания информа преобразователя, которыи оптическимсвязан с фотолюминесцентным осветителем. устроиства, оно со 9 иай. 12 (08 ого является выходом ус рвый вход является перв ойства, а второй вход с одом усилителя в формирод выпрямительного элеме вторым входом устройст ыпрямительного элемента входом фотоэлектрическоИзобретение относится к автоматикеи вычислительной технике и можетбыть использовано, например в устройствах ввода информации с перфоносителя. 3Цель изобретения - повышение достоверности считывания информациии упрощение устройства.На чертеже изображена функциональная схема фотосчитывающего устройства,Фотосчитывающее устройство содержит Фотолюминесцентный осветитель 1,оптически связанный с Фотоэлектрическим преобразователем 2, который 1соединен с входом усилителя-Формирователя 3 и с выходом выпрямительногоэлемента 4, вход которого являетсявходом 5 устройства, считывающийвход 6 устройства соединен с первым 26входом элемента И 7, второй входего соединен с выходом усилителяформирователя 3, а выход элемента И 7является выходом 8 устройства,перфоноситель 9 располагается между 25фотоэлектрическим преобразователем 2и фотолюминесцентным осветителем 1,который располагается на подложке 10.фотоэлектрический преобразователь(диод 2) выполнен, например на крис- З 6талле из арсенида галлия в алюмин,и способен работать либо как светоизлучающий диод, либо как лавинныйфотодиод. Фотоэлектрический преобразователь представляет двойную гете-Зроструктуру спектр Фотоприема Э =0,5,60,96 мкмизлучение Ъ =0,92 мкм,гетероструктура типа СаАз-А 1 Са Аз.Фотолюмине сцентный осветитель - фотолюминофор антистоксовский, напримерна основе 3 ЗЬ Е 1 ОИ, с краснымцветом свечения 0,65 мкм, возбуждается ИК излучением с% =0,90,97 мкм. Длительность послесвечения фотолюминофора зависит от типалегирующих добавок и их концентраций. Длительность послесвеченияприведенного типа фотолюминофоране менее 10 мкс.1Эффективность фотоэлектрического Япреобразования приведенной вьппеоптопарыг.12. Для получени такойэффективности фотоэлектрическийпреобразователь имеет сферическуюизлучающую поверхность и мезаструкту-ИРуеФотосчитывающее устройство рабо-тает следующим .образом. В исходном состоянии на входе 5 высокий уровень управляющего напряжения - "Логическая 1", а на вхо- . де 6 - йиэкий уровень - "Логический 0". Высокий уровень управлякщего сигнала через выпрямительный элемент 4, который находится в эакры том состоянии, поступает на вход усилителя-формирователя 3 и открывает его, на выходе последнего устанавливается низкий уровень управляющего напряжения - "Логический 0", а на выходе элемента И 7 - высокий уровень сигнала - "Логическая 1".1Пусть на входе 5 устройства появился управляющий сигнал отрицательной полярности, через фотоэлектрический преобразователь 2 и выпрямительский элемент 4 начал протекать управляющий ток, который и производит накачку фотоэлектрического преобразователя 2, включившегося в режим светодиода. Сигналом отрицательной полярности происходит выключение усилителя-формирователя 3, на его выходе появляется высокий уровень управляющего напряжения, который поступает на второй вход элемента И 7. Часть энергии тока накачки фотоэлектрического преобразователя 2 преобразуется в направленное ИК в излучен, которое через информационное отверстие перфоносит,.ля 9 поступает на Фотолюмино - Фор 1. Под действием направленного ИК-излучения излучателя 2 происходит возбуждение Фотолюминофора 1, последний осуществляет преобразование ИК-фотопотока, например в красное диффузионное (равномерно рассеянное) излучение, которое и направляется в обратном направлении через то же информационное отверстие к опти,ческому входу (выходу) фотоэлектрического преобразователя 2, который производит преобразование обратного фотопотока в фототок. Так как ток накачки излучателя 2 намного больше фототока, то на работу излучателя возникший Фототок заметного влияния не оказывает. Как только излучение фотолюминофора достигает установившегося значения, на вход 5 устройства подают высокий уровень "Логическая 1" управляющего напряжения положительной полярности. Выпрями- тельный элемент 4 запирается и становится высокоомной нелинейной311619нагрузкой фотоэлектрического преобразователя 2, переключающегосяв режим фотоприемника. Величина отрицательного управляющего напряжения на электродах фотоэлектрического преобразователя 2 (на входеусилителя-формирователя 3) скачкомснижается до значения фотоЭДС, вызванной обратным диффузионным фотопотоком фотолюминофора 1, а величина фототока остается в цепи фотоэлектрического преобразователя 2,например без изменений. Усилительформирователь 3 остается в закрытомсостоянии. С некоторой задержкой 15после включения фотоэлектрическогопреобразователя 2 в режим фотоприема подают на вход 6 устройства высокий уровень сигнала считывания,который поступает на первый вход 20элемента И 7, и на его выходе появляется сформированный информационный сигнал фронта - "Логический 0".Длительность сигнала считывания,например, в несколько раз меньше 25длительности послесвечения люминофора 1, поэтому после снятия сигналасчитывания с входа 6 усилитель-формирователь 3 еще некоторое время находится в выключенном состоянии поддействием убывающей фотоЭДС фотоприемника 2, а длительность сигнала навыходе 8 устройства при этом равнадлительности считывающего сигналауправления. При снятии сигнала считывания с первого входа элемента И35на его выходе формируется высокийуровень - "Логическая 1", а через некоторое время фотолюминофор 1 гаснет,положительный потенциал на входеЮусилителя-формирователя 3 возрастает,последний отпирается, и на его выходепоявляется низкий уровень - "Логи-.ческий О".Так происходит формирование и считывание информации с перфоносителя 9при наличии пробивки в ней. При отсутствии пробивки в перфоносителе 9 режим работы .устройства несколько изменяется. В этом случае направленный ИК-фотопоток излучателя 2 проходит через перфоноситель 68заметно ослабленным (напримерв О раз). Поэтому обратный диффузионный фотопоток практически полностьюзадерживается перфоносителем 9. И присмене полярности управляющего сигнала на входе 5 выпрямительный элемент 4 и фотоэлектрический преобразователь 2 закрываются, их внутренние сопротивления возрастают (до сотен кОм), в результате на входе усилителя-формирователя 3 появляетсявысокий уровень положительногонапряжения, который и открывает уситель 3, и на его выходе появляетсянизкий уровень сигнала - Логический О". Через некоторое время задержки на входе 6 появляется короткийимпульс считывания. На первом входеэлемента И 7 - высокий уровень - "Лочическая 1", а на втором входе"Логический О", на выходе элемента И 7 - подтверждение высокого уровня сигнала считывания - "Логическая 1",соответствующего отсутствию пробивкив пер 1 юносителе 9.В результате использования фотоэлектрического преобразователя (свето-фотодиода) и фотолюминесцентногоосветителя отпадает необходимостьв светофильтрах и в световоде, чтоделает фотосчитывающее устройствоболее простым, надежным и дешевым.Кроме того, предлагаемое фотосчитывающее устройство характеризуетсяболее высокой достоверностью считывания информации за счет как минимумчетырехкратного ослабления носителеминформации фотопотока,Половинное ослабление перфоносителем мощности. светового потока осуществляется при прямом напранлениифотопока, большее ослабление перфоносителем происходит при обратномнаправлении диффузионного фотопотока.В результате соотношение сигнал/помеха на входе усилителя-формирователя более возрастает, что повышаетдостоверность считывания. Отпадаетнеобходимость в дополнительной отстройке фотоэлектрического преобразователя, в то время как в прототипенеобходим подбор резисторов нагрузкифотоприемника.