Способ преобразования многоэлементного оптического изображения в электрические сигналы

Союз СоветсиикСоциалистическиеРеспублик ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯ К АРТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(61) Дополнительное к авт. саид-ву -и 905915 22) Заявлено 26, 07. 78 (21) 2649763/18-2с присоединением заявки М 31 1 осударстеениый комитет СССР по делам изобретений(53) УД К 621. 383.811(088 8) юллетен и отк ыт вания описания 15 О 2,опу н, А Ь.Новиков.Л аявител 4) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ МНОГОЭЛЕМЕНТНОГО ОПТИЧЕСКОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ В ЗЛЕКТРИЧЕСК СИГНАЛЫными электричем устанавлимы отклонения члектронно-опфотокатодом различные групповьтические связи межд Изобретение относится к преобразованию 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 фотоприемных элементов), а электрические сигналы с выводов фотоприемных элементов поочередно подают на выход (выходы) через электрические схемы коммутации 13. Недостатком такого способа является то, что при большом числеэлементов изображения требуетсятакже большое (такое же) число ф топриемных элементов. Это затрудняет построение устройств , реализующих такой способ, особенно вслучае, когда для получения высокой чувствительности необходимоиметь усилитель на выходе каждо- Ого фотоприемного элемента.Известен также способ преобразования многоэлементного оптического изображения в электрическиесигналы путем проектирования его н 5фотокатод электронно-оптическогопреобразователя с.однокоординатнойэлектростатической системой отклонения и многоэлементной диодной мишенью с индивидуал ческими выходами, пр вают с помощью систе905915 где а - ыаг между элементами оптического изображения;- число различных групповыхэлектронно-оптических связей между Фотокатодом и элементами мишени,На чертеже представлена схема устройства, при помощи которого реализуется предлагаемый способ,оУстройство содержит Фотокатод 1Фокусирующий электрод 2, анод с диаФрагмой 3, двухкоординатную электростатическую систему отклонениямногоэлементную мишень 5, элементыкоторой выполнены в виде плоскостных полупроводниковых диодов с индивидуальными электрическими вакуумплотными выводами 6 и размещены ввиде рассредоточенной квадратнойматрицы ша которой 1 равен аЪГ,где а - шаг между элементами оптичес-.кого изображения, проектируемого наФотокатод, Г - число различных групповых электронно-оптических связеймежду Фотокатодом и элементами миДля достижения цели устанавливают электронно-оптические связи между Фотокатодом и элементами мишени по50 двум координатам одинаковым образом, причем выполняют электростатическую систему отклонения двухкоординатной и элементы мишени выполнят.в виде рассредоточенной квадратной матри 55 цы, шаг которой определяют по Форму- ле и элементами мишени в количестве,равном числу элементов изображения,,целенному на число элементов мишени 2 ,Недостатком этого способа является то, что электронно-оптическиесвязи между фотокатодом и элементами мишени устанавливают неодинаковым образом по двум координатам:по одной координате различные связи устанавливают путем подачи различных отклоняющих напряжений наоднокоарцинатную систему отклонения, а по другой координате число различных связей однозначно определяется конструкцией устройства, реализующего способ, и равночислу элементов мишени, располагаемых в виде линейки по размеру стро -ки изображения. Это приводит к тому, р 0что число различных отклоняющих напряжений равно числу строк оптического изображения и их величины оказываются большими, что усложняетэлектрические схемы, управляющие системой отклонения, и приводит к снижению их быстродеиствия. При этомпри больших отклоняющих напряженияхсильнее проявляются аберрации системы отклонения, что ограничивает разрешающую способность устройств, реализующих этот способ, Кроме того,разрешающая способность устройств,:.реализующих этот способ, оказывается связанной с количеством элементовв линейке мишени, При этом чем меньшеразмер элемента мишени, тем большееколичество их должно содержаться влинейке, что при большом числе элементов изображения требует значитель-0ного усложненияконструкции из-за,необходимости иметь большое числовакуум-плотных выводов с мишени.Целью изобретения является повышение быстродействия и разрешающейспособности. Р 11 Яо2)где Н - число элементов изображенияи - число элементов мишени.Устройство работает следуюшим образом.На Фотокатод 1 проектируется оптическое изобракение, Используя эмиссию фотоэлектронов с внутренней поверхности Фотокатода 1, образуют электронное изображение. Подвергая воздействию ускоряющего О и ФокусирукЪ.1щего О напряжений электронное изображение переносят из плоскости Фото- катода 1 в плоскость А мишени 5, При этом те Фотоэлектроны, траектории которых заканчиваются на щ 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 4. ционально разности потенциаловьЬО и ЬОу, приложенных к пласти - нам 4. Разности потенциалов Ь Их и ЬО задают такими, чтобы установить требуемую групповую электронно-оптичесл кую связь между Фотокатодом 1 и щ элементами мишени 5, т,е, чтобы на21 п элементах мишени 5 заканчивалисьИтак, возможность устанавливатьэлектронно-оптические связи между 20 фотокатодом и элементами мишениодинаковым образом по двум координатам позволяет при предлагаемом способе получить большее быстродействие и разрешающую способность, чем при изЭ о обечпечивает повышение ин-вестном, того-формативности преобразования мног - элементного оптического изображения в электрические сигналы. Следовательно, предлагаемый способ является полезным для применения в устройствах считывания информации в оптоэлектронных запоминающих устройтраектории именно тех фотоэлектронов, которые эмиттированы под воздействием тех в элементов оптического изображения, которые требуется -преобразовать в электрические сигналы в данный момент времени.Для того чтобы преобразовательЭ2 в электрические сигналы другие в элементов изображения и т,д, последовательно во времени на пластины подают ряд пар значений разностей потенциалов 1 ДОХ, ДОу), (ЛО, ЬОу)2 и т.д. Число разных значений потенциалов дО 1 Иу) выбирают равным МГ= - а диапазон изменения дО(АОу)юч фзадают в пределах, обеспечивающих отклонение электронного изображения в плоскости А мишени 5 на расстоянии +и/2(Ь=1 а). Разрешающую споСобность задают выбором размера элемента мишени, который целеосообразно делать равным О Следовательно, в процессе работы устройства происходит преобразование параллельно поступающих М оптических сигналов в последова 2. тельность из Г групп по щ электрических сигналов.Таким образом, при заданном размере НхН оптического изображения отклонения производятся на меньших расстояниях; +Ь/2 против +Н/2. Это уменьшает влияние аберрации системы отклонения, что. благоприятно сказывается на разрешающей способности. При этом при меньшем диапазоне 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 й элементов оптического изображения число отклонений, осуществляемое одной парой пластин (как Х, так и У), равно Г=ЧГ= в ", тогда как при изивестном способе число отклонении по одной (единственной) координате равно Г= вт.е. в Й/а раз больше.Я.Поэтому требования к стабильности и точности отклоняющих напряжений ослаблена в й/щ раз, что позволяет упростить электрические схемы, управляющие системой отклонения, и соответственно повысить их быстро 5915 6действие. При заданном числе элементов мишени в и заданном размереоптического иэображения НН разрешающая способность при известном 5 способе определяется величинойд=Н/в , так как элементы мишени располагают в виде линейки по размерустроки изображения. При предлагаемом способе размер элемента а несвязан с Н и а и его можно выби 2.рать по размеру меньшим, чем Н/щи тем самым повысить разрешающуюспособностьПри этом лишь необходимо соответственно чвеличить числогрупповых связей ,НЬРуды. ствах, Формула изобретения Способ преобразования многоэлементного оптического изображения в электрические сигналы путем проектирования его на фотокатод электронно-оптического поеобразователя с однокоординатной электростатическойсистемой отклонения и многоэлементной диодной мишенью с индивидуальными электрическими выходами, причем устанавливают с помощью системы отклонения различные групповые элевтронно-оптические связи между фото- катодом и элементами мишени в количестве, равном числу элементов изобр ажения деленному начисло элемен.Этов мишени, о т л и ч а ю щ и й - с я тем, что, с целью повышения быстродействия и разрешающей способности, устанавливают электронно- оптические связи между фотокатодом и элементами мишени по двум координатам одинаковым образом, причем выполняют электростатическую сйсте- . му отклонения двухкоординатной и эле90595 Составитель Н.ГригорьеваТехред А.Вабинец Корректор Л.Лзятк тор М.Весело каз 388/6 Тираж 757осударственного комитета СССам изобретений и открытийМосква, Ж, Раушская наб.,одписно ВНИИПИ по д 113035Филиал 1 Ш 1 "1 ятент, г. ужгород, ул, Проектна менты мишени выполняют в виде рассредоточенной квадратной матрицы, шаг которой определяют из формулы)с л=гдеС - шаг между элементами оптического изображения,"Г - число различных групповыхэлектронно-оптических связеймежду фотокатодом и элементами мишени. Ис гочники информации,принятые во внимание при экспертизе