Приемник теплового изображения

 

Изобретение относится к технике измерения параметров инфракрасного излучения, конкретно к матричным приемникам теплового изображения на основе пироэлектрических детекторных элементов. Цель изобретения - упрощение приемника теплового излучения. Приемник теплового изображения содержит модулятор 1 излучения, матрицу 2 пироэлектрических детекторных элементов 3.1...3N, прибор 4 с зарядовой связью, генератор 5 тактовых импульсов, блоки 6.1...6N считывания, входной диод 7, потенциальный затвор 8, затвор 9 накопления, первый и второй изолирующие затворы 10, 11, питающий диод 12. Упрощение приемника теплового излучения достигается за счет исключения блока выделения сигнала и соединения в каждом блоке считывания 6 через второй изолирующий затвор 11 питающего диода 12 с затвором 9 накопления. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 H 04 N 5/ЗЗ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4241315/09 (22) 08.04.87 (46) 23.07.91. Бюл. N 27 (71) Московский институт радиотехники, электроники и автоматики (72) В.И.Петровский, Е,Ф.Певцов и В.В.Чернохохин (53) 621.397 (088.8) (56) J, of зоИд state circuits, vol. 19, М 3, 1984. (54) ПРИЕМНИК ТЕПЛОВОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к технике измерения параметров инфракрасного излучения, конкретно к матричным приемникам теплового изображения на основе пироэлектрических детекторных элементов, „, Я2,„, 1665540 Al

Цель изобретения — упрощение приемника теплового излучения. Приемник теплового изображения содержит модулятор 1 излучения, матрицу 2 пироэлектрических детекторных элементов 3.1...3N, прибор 4 с зарядовой связью, генератор 5 тактовых импульсов, блоки 6.1...6N считывания, входной диод 7, потенциальный затвор 8, затвор 9 накопления, первый и второй изолирующие затворы 10, 11, питающий диод i2. Упрощение приемника теплового излучения достигается за счет исключения блока выделения сигнала и соединения в каждом блоке считывания 6 через второй изолирующий затвор 11 питающего диода 1? с затвором 9 накопления. 3 ил, 1665540

20

Изобретение относится к измерению параметров инфракрасного излучения, конкретно к матричным приемникам теплового иэображения на основе пироэлектрических детекторных элементов, Цель изобретения — упрощение приемника теплового излучения, На фиг.1 представлена структурная электрическая схема приемника теплового йзлучения; на фиг,2 — иллюстрация работы ячейки считывания приемника теплового изображения; на фиг,3 — диаграмма напря сений на затворах ячейки считывания, Приемник теплового изображения содержит модулятор 1 излучения, матрицу 2 пиро лектрических детекторных элементов

41.1...3N, прибор 4 с зарядовой связью (ПЗС), l"енератор 5 тактовых импульсов, блоки

6,1...6N считывания, входной диод 7, потенциальный затвор 8, затвор 9 накопленич, первый 10 и второй 11 изолирующие затворы, питающий диод 12.

Приемник теплового излучения работаЕт следующим образом.

Принимаемое тепловое изображение моделируется модуляторомм 1 излучения, работа которого синхронизирована генерагором 5 тактовых импульсов (фиг,1) и соответствующее тепловое излучение поступает

На матрицу 2 пироэлектрических детекторов элементов. Пусть в момент t>, когда модулятор 1 излучения открывается, на

Затворы ячеек считывания поданы напряжения, обеспечивающие связь входного диода питающим (фиг,2), Их значения в типичном

Случае составляют 10 — 20 В, Тогда заряд, перетекающиЙ из питающего диода на входНой диод 7 компенсирует соответствующее

Изменение потенциала электрода матрицы детекторного элемента- 3,1...3N, В момент времени, соответствующий наибольшему отКрытию модулятора 1 излучения, когда изменения поляризации детекторного элемента

- достигает максимума (момент tp), на питающий диод 12 подается положительноое напряжение, удаляющее заряды из-под затворов блоков 6.1„,6М считывания. Тем самым обеспечивается равенство потенциалов нижнего электрода матрицы 2 пироэлектрического детекторного элемента и потенциального затвора 8, Значение напряжения на питающем диоде 12 в этот момент определяется из условия обеспечения полного удаления зарядов из-под затворов за время, составляющее 0,01 периода накопления сигналов.

Оно зависит от конкретной конструкции затворов, величины сигнального заряда и рабочих уровней напряжений ПЗС 4, Поскольку предполагаемое значение периода Т---.0,04 с (стандартная частота телевизионного кадра), то на основании анализа соответствующее значение напряжения на питающем диоде .12 может составлять удвоенное значение рабочего напряжения на затворах 9 — 11 (т.е. в типичном случае 30-40 В) Затем в момент тз изолируют питающий диод от затвора накопления, подавая соответствующее напряжение на изолирующий затвор 10. После того, как модулятор 1 излучения прерывает падающее излучение, поляризация матрицы 2 пироэлектрического детекторного элемента начинает уменьшаться, меняет знак и становится отрицательной, а соответствующий этому изменению сигнальчый заряд стекает в затвор накопления

9, Период накопления заряда заканчивается в момент следующего открытия модулятора

1 излучения, а величина заряда, накопившегося под затвором 9 накопления, точно равна изменению поляризации, т.е. Детектируемому сигналу и не зависит от разброса параметров потенциальных затворов 8 различных блоков 6.1...6Я считывания, Следующим тактом, благодаря соответствующему изменению чапряжений на затворах 9 и 11 в момент Т4 этот заряд передается в ПЗС 4 и после чего N блоков 6,1„.6.N считывания возвращаются в исходное состояние.

На фиг.3 представлена соответствующая тактовая диаграмма напряжений на управляющих электродах ячейки считывания и на модуляторе 1 излучения, задание котоpblx Осуществляется с помощью генератора тактовых импульсов, задающего также Tàêтовые управляющие напряжения на затворы ПЗС, Выделенные таким образом сигналы, представляющие собой зарядовые пакеты, величина зарядов в которых пропорциональна температуре соответствующих точек источника излучения или фона, затем подвергаются в ПЗС 4 обычным (стандартным)

Операциям, преобразующим эти сигналы в форму, удобную для последующей обработки, и поступают на выход приемника.

В предлагамом приемнике теплового изображения как и в известном для соединения матрицы пироэлектрических детекторных элементов с интегральной схемой, содержащей ПЗС и ячейки считывания, используется метод перевернутого монтажа, а элементы ячейки считывания создаются с помощью операций стандартной технологии изготовления ПЗС, В результате предлагаемый приемник сохраняет все свои достоинства прототипа, связанные с реализацией твердотельного приемника изображения на основе ПЗС и матрицы пироэлектрических детекторных элементов при одновременном снижении трудоемкости изготовления из-эа упроще1665540

Фиг,2 ния конструкции (упрощается схема ячейки считывания и не требуется устройств выделения сигнала на выходе ПЗС).

Формула изобретения 5

Приемник теплового изображения, содержащий последовательно расположенные и оптически связанные модулятор излучения и матрицу пироэлектрических детекторных элементов, прибор с зарядовой связью (ПЗС), ге- 10 нератор тактовых импульсов, N блоков считывания, каждый из которых содержит питающий диод, входной диод, потенциальный затвор, первый и второй изолирующие затворы и затвор накопления, при этом вход каждо- 15 го блока считывания соединен с соответствующим выходом матрицы пироэлектрических детекторных элементов, а первый, второй и третий выходы генератора тактовых импульсов подключены к входам управления соответственно модулятора излучения, блоков считывания и ПЗС, информационные входы которого подключены к соответствующим выходам блоков считывания, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью упрощения приемника теплового излучения за счет исключения блока выделения сигнала, в каждом блоке считывания питающий диод соединен через второй изолирующий затеор с затвором накопления.

Фапружюие

Составитель В, Лапшов

Редактор М, Бланар Техред М.Моргентал Корректор Э. Лончакова

Заказ 2401 Тираж 404 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва., Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101