Пристрій перетворення оптичних зображень в електричні сигнали

Корисна модель відноситься до автоматики і вимірювальної техніки, зокрема до інформаційно-пошукових систем, а також до автоматичних систем опрацювання зображень в реальному часі. Відомий фотоелектронний пристрій для перетворення оптичних сигналів, в якому перетворення відбуваються в метал-діелектрик-напівпровідник (МДП) транзисторній структурі, джерело витоку якої виконує функцію фоточутливого елемента - фотодіода, а канал транзистора - функцію каналу або навантаження (Патент США №3465293, Н. кл. 340-166, опубл. 02.09.69). В коло витоку подають постійну напругу, а в коло затвору - імпульсну, інтегрують фотострум, що протікає через фотодіод, а потім потенціал фотодіоду подають на вхід електричного підсилювача з великим вхідним опором. Інформаційним сигналом є перепад напруги на фотодіоді. Аналог. Вказаний пристрій не забезпечує можливість опрацювання інформації, яка міститься в сигналах оптичних зображень безпосередньо в самій МДП - структурі внаслідок порушення інформації, яку несе оптичний сигнал, темновим струмом фотодіоду при відсутності опромінення світлом МДП- транзисторної структури. Крім того, відомий пристрій для перетворення оптичних сигналів (Ando Т., Yamasaki H., Sugishita Т., Analysis of optical writing mode in solid-state imaging divices with inherent MNOS memory, IEE Proceedings, Vol.133. Pt. I, 1986, - P.7), який містить напівпровідникову підкладку першого типу провідності, в якій вміщено області витоку і стоку другого типу провідності між якими розміщенні керуючий затвор і запам'ятовуючий затвор, в якому оптичні сигнали перетворюють шляхом інжекції зарядів, які генеруються оптичним випромінюванням в фотодіоді, в підзатворний запам'ятовуючий діелектрик МНОП-транзистора. Прототип. Однак цей пристрій не забезпечує можливості опрацювання інформації, яка міститься в сигналах оптичних зображень безпосередньо в самій МДП - структурі, що призводить до необхідності використання додаткових: запам'ятовуючого пристрою, схеми керування пам'ятю, аналого-цифрового перетворювача, диференційного підсилювача, арифметико-логічного пристрою, що обмежує межі застосування способу в комп'ютерних системах опрацювання зображень в реальному часі. В основу корисної моделі поставлено задачу вдосконалення пристрою перетворення оптичних зображень в електричні сигнали шляхом опрацювання інформації, яка міститься в сигналах оптичних зображень безпосередньо в самій МДП - структурі з р-n переходом і розширення області його застосування при одночасному забезпеченні зниження вартості пристроїв за рахунок технології виготовлення МДП інтегральних схем. Поставлена задача вирішується тим, що пристрій перетворення оптичних зображень в електричні сигнали, що містить напівпровідникову підкладку першого типу провідності, в якій вміщуються області витоку і стоку другого типу провідності, між якими розміщений керуючий затвор, згідно корисної моделі вводиться те, що підзатворний запам'ятовуючий діелектрик і запам'ятовуючий затвор розміщенні над витоком. Корисна модель пояснюється фігурами 1-2. На Фіг.1. зображено поперечний розріз пристрою на основі МДП - структури з р-n переходом. На Фіг.2. зображена можлива умовна схема підключення пристрою на основі МДП - структури з р-n переходом. На фігурах і в тексті прийняті такі позначення: 1 - шар SiO2; 2-шар Si3N4; 3 - запам'ятовуючий затвор; 4 - керуючий електрод; 5 - електрод стоку; 6- вихідна шина; 7- напівпровідникова область другого типу провідності (стік); 8 - напівпровідникова підкладка першого типу провідності (загальна шина); 9 - перша керуюча шина; 10 - напівпровідникова область другого типу провідності (витік); I1 - друга керуюча шина. При виконанні пристрою, як зображено на Фіг.1., перетворення оптичних зображень в електричні сигнали здійснюють шляхом послідовного прикладання до запам'ятовуючого затвору - 3 і до керуючого електроду - 4 МДП - структури з р-n переходом електричних полів, які викликають створення нестаціонарних областей просторового заряду поблизу поверхні напівпровідник - діелектрик і в р-n переході і розділення електричних зарядів, які генеруються опроміненням оптичних зображень в нестаціонарних областях просторового заряду і додаткової інжекції зарядів в діелектрик МДП структури і запам’ятовування інжектованих зарядів, а вихідний інформаційний сигнал визначають по зміні амплітуд вихідного фотоструму або фотонапруги за допомогою можливої умовної схеми підключення пристрою, зображеної на Фіг.2. Таким чином досягається суттєве зниження вимог до схем ввімкнення пристрою. Сукупність ознак пропонованої корисної моделі дозволяє опрацьовувати інформацію, яка міститься в сигналах оптичних зображень безпосередньо в самій МДП - структурі з р-n переходом, незалежно від потужності джерел з когерентним та некогерентним випромінюванням і не потребує попереднього опрацювання випромінювання (модуляції). Заявлений пристрій може бути широко використаним за рахунок: • можливості виготовлення пристроїв перетворення оптичних зображень в електричні сигнали методами дешевої технології виготовлення МДП інтегральних схем., • відсутності необхідності виготовлення надвисокоякісних однорідних р-n переходів більшої площі, • високого рівня вихідних сигналів, що виключає необхідність застосування високоякісних попередніх підсилювачів, • можливості роботи з немодульованими джерелами випромінювання низької інтенсивності, що дозволяє використовувати малогабаритні оптичні вузли. Крім цього, запропонований пристрій дозволяє збільшити щільність упакування фоточутливих елементів за рахунок розміщення підзатворного запам'ятовуючого діелектрика і запам'ятовуючого затвора над областю витоку, а також дозволяє оптично керувати записом і стиранням оптичної інформації і можливість порівняння оптичних сигналів з електричними. Таким чином можна здійснювати додавання, віднімання і порівняння оптичних сигналів в пристрої, що суміщає функції фоточутливого елемента і елемента пам’яті. Таким чином, винахідницький задум перетворення оптичних зображень в електричні сигнали за допомогою запропонованого пристрою дозволяє суттєво вдосконалити пристрій перетворення оптичних зображень в електричні сигнали шляхом опрацювання інформації, яка міститься в сигналах оптичних зображень безпосередньо в самій МДП структурі з р-n переходом при одночасному забезпеченні можливості різкого зниження вартості пристроїв за рахунок технології виготовлення МДП інтегральних схем. Переваги: при перетворенні оптичних зображень в електричні сигнали запропонованим пристроєм немає потреби у використанні додаткових: запам'ятовуючого пристрою, схеми керування пам’яттю, аналого-цифрового перетворювача, диференційного підсилювача, арифметико-логічного пристрою.