3. Оптоелектронні перетворювачі світла й зображень

Для реалізації оптоелектронного перетворювача використову­ється схема оптрона з оптичними входом і виходом (рис. 6.11).

При засвіченні ділянки фоторезястора його опір зменшується; це призводить до відповідного зростання струму, що протікає через перемикаючу ділянку електролюмінофора, і до підвищення яскра­вості світіння цієї ділянки. Велике значення коефіцієнта підсилен­ня, властиве фоторезиеторам, дозволяє в такому пристрої одержа­ти й значне посилення світла. Свобода у виборі фоторезистивних і випромінювальних матеріалів дає можливість керувати спект­ральними характеристиками приладу. У пристрої на рис. 6.11

Рис. 6.11. Конструкція плівкового двоелектродного підсилювача-перетворговача зображення (а) та його еквівалентна схема (б): 1,2 — шари випромінювача та фотопровідника; З — прозорі електроди; 4 — непрозорий оптичний екран; 5 — скляні обкладки

у якості випромінювача використовується порошковий електро- люмінофор, і цим визначається необхідність використання змінної живлячої напруги.

Перспективні синтезовані тонкоплівкові люмінофори, що ма­ють більшу яскравість, більшу нелінійність вольт-яркісної харак­теристики, високу роздільну здатність, меншу інерційність. Для оптоелектронних перетворювачів придатні світловипромінюваль­ні діоди й лазери, а також фотоприймачі зр-п-переходами, що виго­товляються на різних напівпровідниках.

Принцип оптоелектронного перетворення світла й зображень дозволяє створити ряд важливих і цікавих пристроїв. Це вже роз­глянуті підсилювачі світла, коефіцієнт підсилення в яких може становити 10³...10⁵ на каскад. За необхідності підсилити багато­барвне зображення виробляється стандартна процедура спек­трального розкладання й виділення К-, в-, В-компонентів їхнє роздільне посилення в «червоному», «зеленому» і «синьому» оптроні й синтезування на виході пристрою.

Розходження спектральних характеристик, приймача й випро­мінювача дає основу для створення твердотільного аналога елек­тронно-оптичного перетворювача (ЕОП) інфрачервоного випромі­нювання у видиме, дозволяючи тим самим позбавити системи нічного бачення від недоліків, властивих електронно-променевим трубкам (більші габарити, високовольтність і т. п.).

ІІоелементне посилення зображення дозволяє відокремлювати слабке світлове зображення від його маскуючого фону. При ви­сокій роздільній здатності тонкоплівкових пристроїв це, в остаточ­ному підсумку, дозволяє підвищити контрастність зображення.

При використанні лазерного випромінювача в оптроні здійс­нюється перетворення некогерентного випромінювання на коге­рентне.

Таким чином, оптоелектронні перетворювачі, побудовані на принципі оптрона, можуть виконувати таке: посилення, спект­ральне перетворення, підвищення контрастності, перетворення некогерентного випромінювання на когерентне.

3. Логічні елементи на основі оптронів

За допомогою елементної бази оптоелектроніки можна створю­вати логічні схеми типу «І», «АБО», «НІ», «НІ-АБО» й більш складні, на основі яких синтезуються регістри, налівсуматори, перетворювачі електричних сигналів, тригери, генератори релак­саційних коливань тощо.

Реалізація елементарних логічних функцій може бути проілю­стрована за допомогою оптронної пари: світловипромінювальний діод (СВД) — фоторезистор. Схеми логічних пристроїв «І», « АБО », «НІ» показано на рис. 6.12.

Рис. 6.12. Логічні пристрої «І» (а), «АБО» (б), «НІ» (в)

У схемі «І» (рис. 6.12, а) випромінювання СВД можливо лише при одночасному збудженні входів Б_вх1 і.В_вх2- Для нормальної ро­боти повинні виконуватися нерівності

^пЕф «І-^СВД і> Д, ^>>\²СВД І»

де п — число послідовно включених фотоприймачів; Дф — опір фотоприймачів у режимі фотопровідності; і?_т — темновий опір фотоприймачів.

При виконанні зазначених нерівностей відсутність збудження на будь-якому із входів «замикає» джерело світла. Ці самі нерівнос­ті обмежують максимально можливу кількість входів величиною

„ ^ио -^и''' ^гст

тах * _р *

и ^кф

де и* — робоча напруга СВД.

При паралельному ввімкненні фоторезисторів утвориться схе­ма «АБО» (рис. 6.12, б). Тут сигнал на виході з’являється при впливі світлового потоку на кожному з паралельно увімкнутих фоторезисторів. Максимальна кількість входів п у схемі «АБО» ви­значається зменшенням результуючого темнового опору ІЇ_Т/п до значення, коли напруга на джерелі світла дорівнюватиме або буде більшою за V . При цьому

Оскільки и /17₀ ~ 0,1...0,2, то при ге_тах « 1, відношення Лт/^свд повинно перевищувати 10...100, що найпростіше дося­гається на матеріалах А^ПВ^УІ.

У схемі «НІ» (рис. 6.12, в) при подачі вхідного сигналу на будь- який фотоприймач СВД шунтується й гасне, що відповідає логіч­ному запереченню. Максимальна кількість входів у схемі «НІ» ви­значається сумарним опором паралельно включених фотоприйма­чів, при якому напруга на джерелі світла стає менше II . Тоді

^ и₀ -и* д_т

^тах" и* \ ^ф'

Аналогічні схеми можуть бути виконані й на інших оптронних парах: інжекційних фото діодах, фототранзисторах, фототиристо- рах і т. ін.

Рис. 6,13. Схеми «І» (а) та «АБО» (б) на світлодіодах і фототранзисторах

Варіанти схем «І» та «АБО» показані на рис. 6.13, ай б відповід­но. Принципово ці схеми ие відрізняються від раніше розглянутих.