Фотосчитывающее устройство

 

ФОТОСЧИТЫВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее фотоэлектричечкий преобразователь , соединенный с входом усилителя-формирователя , отличающееся тем, что, с целью повьшения достоверности считьшания информации и упрощения устройства, оно содержит фотолюминесцентный осветитель, выпрямительный элемент и элемент И, выход которого является выходом устройства , первый вход является первым входом устройства, а второй вход соединен с выходом усилителя-формирователя , вход выпрямительного элемента является вторым входом устройства , выход выпрямительного элемента соединен с входом фотоэлектрического преобразователя, который оптически связанс фотолюминесцентным осветителем . 05 О) 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУВЛИК (19) (И) ф1Ю G06K7 14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3419854/24-24 (22) 09.04.82 (46) 15.06.85. Бюл. Ф 22 (72) В.И.Думицкий (53) 681. 327. 12 (088. 8) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (54) (57) ФОТОСЧИТЫВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее фотоэлектричечкий преобразователь, соединенный с входом усили— теля-формирователя, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности считывания информации и упрощения устройства, оно содержит фотолюминесцентный осветитель, выпрямительный элемент и элемент И, выход которого является выходом устройства, первый вход является первым входом устройства, а второй вход соединен с выходом усилителя — формирователя, вход выпрямительного элемента является вторым входом устройства, выход выпрямительного элемента соединен с входом фотоэлектрического преобразователя, который оптически, м связан с фотолюминесцентным осветителем.

1161968

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано, например в устройствах ввода информации с перфоносителя. %

Цель изобретения — повышение достоверности считывания информации и упрощение устройства.

На чертеже изображена функциональная схема фотосчитывающего устройст- 16 ва.

Фотосчитывающее устройство содержит фотолюминесцентный осветитель 1, оптически связанный с фотоэлектрическим преобразователем 2, который соединен с входом усилителя-формирователя 3 и с выходом выпрямительного элемента 4, вход которого является входом 5 устройства, считывающий вход 6 устройства соединен с первым входом элемента И 7, второй вход

его соединен с выходом усилителяформирователя 3, а выход элемента И 7 является выходом 8 устройства, перфоноситель 9 располагается между . 25 фотоэлектрическим преобразователем 2 и фотолюминесцентным осветителем 1, который располагается на подложке 10.

Фотоэлектрический преобразователь (диод 2) выполнен, например на крис- ЗО талле из арсенида галлия †алюмин, и способен работать либо как светоизлучающий диод, либо как лавинный фотодиод. Фотоэлектрический преобразователь представляет двойную гете-З роструктуру спектр фотоприема s =0,560,96 мкм, излучение 9 =0,92 мкм, гетероструктура типа GaAs-A1>Ga As.

Фотолюмине сцентный осветитель — фотолюминофор антистоксовский, например О на основе „ЗЬ, Е 1 ОИ, с красным цветом свечения % 0,65 мкм, возбуждается ИК излучением с A =0,90,97 мкм. Длительность послесвечения фотолюминофора зависит от типа легирующих добавок и их концентраций. Длительность послесвечения приведенного типа фотолюминофора не менее 10 мкс.

Эффективность фотоэлектрического Я преобразования приведенной выше оптопарыг-1Е. Для получени такой эффективности фотоэлектрический преобразователь имеет сферическую излучающую поверхность и мезаструкту-И ру

Фотосчитывающее устройство рабо- тает следующим .образом.

В исходном состоянии на входе 5 высокий уровень управляющего напряжения — "Логическая 1", а на вхо- . де 6 - HHsкий 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".

Пусть 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 вЂ 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. Выпрямительный элемент 4 запирается и становится высокоомной нелинейной !

3 11619 нагрузкой фотоэлектрического преобразователя 2, переключающегося в режим фотоприемника. Величина отрицательного управляющего напряже ния на электродах фотоэлектричес- 5 кого преобразователя 2 (на входе усилителя-формирователя 3) скачком снижается до значения фотоЭДС, вызванной обратным диффузионным фотопотоком фотолюминофора 1, а вели- 1р чина фототока остается в цепи фотоэлектрического преобразователя 2, например без изменений. Усилительформирователь 3 остается в закрытом состоянии. С некоторой задержкой 15 после включения фотоэлектрического преобразователя 2 в режим фотоприема подают на вход 6 устройства высокий уровень сигнала считывания, который поступает на первый вход 20 элемента И 7, и на его выходе появляется сформированный информационный сигнал фронта — "Логический 0".

Длительность сигнала считывания, например, в несколько раз меньше 2S длительности послесвечения люминофора 1, поэтому после снятия сигнала считывания с входа 6 усилитель-формирователь 3 еще некоторое время находится в выключенном состоянии под действием убывающей фотоЭДС фотоприемника 2, а длительность сигнала на выходе 8 устройства при этом равна длительности считывающего сигнала управления. При снятии сигнала считывания с первого входа элемента И

35 на его выходе формируется высокий уровень = "Логическая 1", а через некоторое время фотолюминофор 1 гаснет, положительный потенциал на входе

Ю усилителя-формирователя 3 возрастает, последний отпирается, и на его выходе появляется низкий уровень — "Логи-. ческий 0".

Так происходит формирование и счи- 5 тывание информации с перфоносителя 9 при 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

68 заметно ослабленным (например в О раз) . Поэтому обратный диффузионный фотопоток практически полностью

I задерживается перфоносителем 9. И при смене 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 появляется высокий уровень положительного напряжения, который и открывает уситель 3, и на его выходе появляется низкий уровень сигнала - Логический 0". Через некоторое время задержки на входе 6 появляется короткий импульс считывания. На первом входе элемента И 7 — высокий уровень — "Лочическая 1", а на втором входе

"Логический 0", на выходе элемента И 7 — подтверждение высокого уровня сигнала считывания — "Логическая 1", соответствующего отсутствию пробивки в пер(юносителе 9.

В результате использования фотоэлектрического преобразователя (свето-фотодиода) и фотолюминесцентного осветителя отпадает необходимость в светофильтрах и в световоде, что делает фотосчитывающее устройство более простым, надежным и дешевым.

Кроме того, предлагаемое фотосчитывающее устройство характеризуется более высокой достоверностью считывания информации за счет как минимум четырехкратного ослабления носителем информации фотопотока.

Половинное ослабление перфоносителем мощности. светового потока осуществляется при прямом напранлении фотопока, большее ослабление перфоносителем происходит при обратном направлении диффузионного фотопотока.

В результате соотношение сигнал/помеха на входе усилителя-формирователя более возрастает, что повышает достоверность считывания. Отпадает необходимость в дополнительной отстройке фотоэлектрического преобразователя, в то время как в прототипе необходим подбор резисторов нагрузки фотоприемника.