8.5.2 Приемники оптического излучения

В СТЗ роботов используются преимущественно селективные фотоэлектрические приемники, чувствительность которых неодинакова к излучению с различной длиной волны или с различным спектральным составом. Промышленность выпускает большое количество приемников различного вида, типа и назначения. Сюда относятся вакуумные фотоэлементы, фотоэлектронные умножители, фоторезисторы, фотодиоды, фототранзисторы и т.п.

8.5.3 Передающие телевизионные трубки и камеры

Телевизионная передающая камера (ТПК) СТЗ робота представляет собой оптико-электронный функциональный преобразователь, который в общем случае содержит:

- вакуумную телевизионную передающую трубку или многоэлементный приемник излучения (МЭПИ);

- оптическую систему, основным элементом которой является объектив;

- блок формирования сигналов развертки;

- блок усиления и преобразования видео сигнала;

- устройство фокусировки и наведения.

Состав и основные характеристики ТПК существенно зависят от ее назначения, объема и характера передаваемой видео информации, условий работы и т.п. В СТЗ роботов находят применение ТПК для черно-белого и цветного изображения, промышленные ТПК, стереоскопические и панорамные.

Отечественная промышленность выпускает широкую номенклатуру ТПК. В них применяются суперортиконы и видиконы. Суперортиконы обладают высокой чувствительностью, но сложны по устройству и в эксплуатации, имеют сравнительно большие размеры. Видиконы имеют значительно меньшие размеры, чем суперортиконы, более просты в эксплуатации, но менее чувствительны и имеют и имеют достаточно высокую инертность. По типу материала используемого в мишенях видиконы иногда называют плюмбиконами, кадмиконами, пириконами, кремниконами и т.п.

Спектральные характеристики ТПК охватывают всю видимую и ближнюю инфракрасную части спектра. Некоторые трубки способны регистрировать изображение в инфракрасной части спектра.

Многоэлементные приемники излучения (МЭПИ) выполняются на основе твердотельной или пленочной технологии. Технологически освоенным фотоприемником, выполняемым на основе пленочной и твердотельной технологии, является фоторезистивный ФЭПИ, содержащий матрицу фоторезисторов. Его достоинством является простота технологии изготовления, а недостатком – ограниченное количество фоточувствительных элементов (из-за роста паразитных перекрестных связей), эффект старения, низкая фоточувствительность и быстродействие.

Более перспективны фотодиодные МЭПИ, имеющие высокое быстродействие и сравнительно высокую чувствительность. Наиболее распространены ФД МЭПИ с матричной структурой, представляющие собой матрицу фотоячеек, объединенных системой вертикальных и горизонтальных шин (рис. 8.7).

Рис. 8.7.

В качестве ключевых элементов, развязывающих между собой фотодиоды, используют полевой транзистор или диод.

ФД МЭПИ имеют сравнительно малый выходной сигнал и требуют использования малошумящих усилительных элементов. От указанного недостатка свободна фототранзисторная МЭПИ. Они одновременно выполняют функции фотоприемника, усилителя и развязывающего элемента. Недостатком ФТ МЭПИ являются значительный разброс коэффициентов усиления транзисторов (до десятков %).

К числу наиболее совершенных МЭПИ относятся приборы с зарядовой связью (ПЗС) и приборы с инжекцией заряда (ПЗИ).