слоев и подключения электродов к источникам пита ния в трехэлектродном преобразователе показана на рис. 8.7. Внутри слоя фотопроводника находятся вит ки сетчатого электрода 4, на которые подается напря жение Ui в противофазе с напряжением U2, подаваемым на прозрачный электрод 2. В этом случае часть напря жения 0 2, оказавшаяся приложенной к электролюмино фору в «темновом» состоянии фотопроводника вследст вие его емкостной проводимости, может быть полностью
Преобразуемое изображение
Т |
" Г |
|
т |
■/ |
/ ' у / /у |
б /,{ у / |
У f t |
У///ХУ///} |
у/У /А Ш л УУУУАш я |
\ |
i |
I |
Выходное |
изображение |
|
Рис. 8.7. Схема расположения |
рабочих слоев |
преобразователя |
с управляющей сеткой:- |
|
/ —■стекло; 2 — прозрачный электрод; 3 — пленка диэлектрика; 4 — витки сетки; 5 — слой фотопроводника; 6 — непрозрачный слой; 7 — отражающий слой; 8 — электролюминесцентный слой; 9 — прозрачный электрод; 10 — стёкло.
скомпенсирована напряжением Ui. В результате фоновое свечение исчезнет, и преобразованное изображение бу дет иметь высокую контрастность. Световая характери стика преобразователя для такого режима работы пока зана на рис. 8.8 (кривая 1).
Если напряжение Ui выбрано так, чтобы компенсиро вать действие U% в условиях максимальной освещеннос ти фотопроводника, то уменьшение освещенности на вхо де будет сопровождаться увеличением яркости свечения электролюминофора (кривая 2). В этом режиме работы преобразователь передает спроектированное на фотопро водник изображение в негативной форме. Возможен и
промежуточный режим (кривая 3), когда характер пе редачи изображения (негатив или позитив) зависит от интенсивности облучения фотопроводника.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таким |
образом, |
введение управляющей |
сетки не |
|
|
|
|
|
|
|
только позволяет |
управлять |
|
|
|
|
|
|
|
контрастностью |
изображе |
|
|
|
|
|
|
|
ния, но и изменять харак |
|
|
|
|
|
|
|
тер передачи. В преобра |
|
|
|
|
|
|
|
зователе |
с |
управляющей |
|
|
|
|
|
|
|
сеткой можно получить раз |
|
|
|
|
|
|
|
решение, |
вполне |
приемле |
|
|
|
|
|
|
|
мое для |
ряда |
практических |
|
|
|
|
|
|
|
применений |
прибора |
(до |
|
|
|
|
|
|
|
10 лин/мм). К существенным |
|
|
|
|
|
|
|
недостаткам |
трехэлектрод |
0,001 |
0,01 |
|
1 |
Ялк |
ной конструкции следует от |
|
|
|
|
|
|
|
нести: |
|
|
|
|
Рис. |
8.8. |
Световые характери |
а) |
дополнительный |
рас |
стики |
макета |
преобразователя |
ход |
мощности, |
вызванный |
изображения |
с управляющей |
введением напряжения [Д; |
сеткой при частоте 1 кгц и раз |
б) сложность самой кон |
личных режимах работы: |
1) С/1=285 В, |
£/2=900 В: |
2) |
£/,=90 В, |
струкции; |
|
|
|
£/2=132 В; |
3) |
£/,=150 В, |
£/„=132 В. |
в) |
падение выходной яр |
кости при компенсации фоно вого свечения. Последнее ограничивает возможность из менения режимов работы усилителя.
Ниже приведены усредненные параметры двух- и трехэлектродных преобразователей.
Двухэлектродные преобразователи [5]:
Л = Ю -2 лк, Р$—4 лк, 5фон=0,05 кд/м2 (нт),
Впр=25 кд/м2 (нт), у = 1,5-г-2, Л'пор=5-ь15.
Трехэлектродные преобразователи [6]:
P i = 5 - 1 0 ~ 2 лк, Р2= Ю лк, 5 ф о н == 0 , 0 2 0 кд/м2 (нт),
В Пр = 2 0 кд/м2 (нт), 7 = 1-4-1,5, V m a x = 2 - r - 2 ,5 , К п о р = 5 - И 0 .
Как видно из этих данных, заметного различия меж ду параметрами двухэлектродных и трехэлектродных преобразователей нет, кроме возможности значительно го изменения у в пределах световой характеристики (см. рис. 8.8). В некоторых случаях (например, в преобразо вателях рентгеновского изображения) это свойство мо жет оказаться полезным.
Рис. 8.9. Эквивалентная схема пре образователя с управляющей сет кой:
R\t С\у Rb C-i, Rz, С%— соответственно параметры участков слоя между витка
|
|
|
|
|
ми сетки, |
над |
сеткой |
и под нею: С* — |
емкость |
диэлектрика |
между фотопро |
водником |
и |
прозрачным |
электродом; |
С$ — емкость |
электролюминесцентного |
и |
промежуточного |
слоев. |
Аналогичность |
усреднен |
ных характеристик двухэлекгродного и трехэлектродно го усилителей изображения
позволяет отказаться от детального расчета трехэлек тродного усилителя. Этот расчет провести крайне трудно вследствие большого числа независимых нелинейных эле ментов, входящих в эквивалентную схему преобразова теля (р'ис. 8.9). Результирующий ток в слое фотопро водника в этом усилителе слагается из поперечных и продольных составляющих токов. Слой фотопроводника состоит из трех частей, в двух из которых фототок идет поперек слоя (участки слоя над сеткой и под ней, пред ставленные элементами C2R2, СУ?3), а в третьей — вдоль
(тонкий участок между соседними участками, представ ленный элементами CiRi). Однако даже такая сложная эквивалентная схема не описывает всех процессов и не точна. Ее некорректность связана с тем, что распределе ние поля в разных частях фотопроводника отличается от распределения однородного поля плоского конденса тора и, самое существенное, нелинейность фотопровод ника не позволяет вообще использовать аналоги в виде ^С-цепочек. По указанным причинам в настоящее время при расчете трехэлектродного усилителя пользуются расчетом, приведенным выше для двухэлектродного уси лителя, и вводят поправки согласно эквивалентной схеме рис. 8.9.
Введение цветового контраста
Улучшения (уменьшения) и можно достигнуть снижением /Спор [см. формулу (8.33)]. Существенного снижения /Спор можно получить при переходе к цветовому контрасту. Для реализации этой возмож ности на рис. 8.10,а приведена конструкция преобразователя с ме няющимся в зависимости от интенсивности входного сигнала цветом свечения. Изменение цвета достигается использованием чередующих ся синих и красных полосок электролюминофора. Если характери стики отдельных полосок таковы, как на рис. 8.10,5, то при малых
входных сигналах начнет светиться красный электролюминофор. По вышение уровня входного сигнала увеличит долю синего свече ния, и при максимальных сигналах будет преобладать синее све чение. Согласно данным о цветовом пороге различимости [7] коли чество различимых уровней достигает 35—40. Учитывая также до полнительное число различимых градаций, получаем 5—10-кратное улучшение /Сюр, что значительно расширило бы область применения таких приборов.
Для реализации этого преобразователя необходимо •создать узкие чередующиеся полоски красного и синего электролюминофоров. Получение заданных световых характеристик для каждого сорта по лосок возможно путем варьирования толщины слоя электролюмино фора, величины емкости промежуточных слоев и изменения пара метров полосок фотопроводпика. Количественный анализ этих пара-
Рис. 8.10. Электролюминесцентный преобразователь с цветовой инди кацией:
а — конструкция |
преобразователя (Ut и |
С/2 — независимые источники питания; |
/ и 2 — цветные |
полоски электролюминофора; 3 и 4 — соответствующие им уча |
стки фотопроводника); |
б — световые |
характеристики |
преобразователя для |
отдельных |
полосок |
(5 — красного и |
6 — синего электролюминофоров). |
метров оценивается по формулам, приведенным |
выше. Наиболее |
радикальным |
способом управления световыми |
характеристиками |
является разделение проволочных электродов на две группы с 'неза висимым питанием. В этом случае подбором частоты и амплитуды можно сравнительно просто добиться управления формой световой характеристики. Подобный преобразователь (непрактичной гребенча той конструкции) был описан в работе {8] для других условий. Он не нашел применения. Модификация этой идеи на основе преобра зователя с сетчатым электродом с целью повышения различимости малоконтрастных деталей и общего повышения качества изображе ния перспективна.
Целый ряд других направлений (например использование ком пенсационных схем) перспективен с точки зрения получения хороших
светотехнических |
характеристик, но крайне сложен конструктивно |
и технологически. |
Поэтому они здесь не будут анализироваться. |
По-видимому, разработка приборов с улучшенными параметрами будет достигаться как некоторым усложнением конструкций, так и усовершенствованием исходных материалов. Расчеты показывают, что реализация рассмотренных конструкций и вполне разумное улуч шение материалов позволят получить усилители контраста по своим
характеристикам, сравнимые с лучшими известными преобразова телями.
Единственным серьезным недостатком электролюминесцентных преобразователей является инерционность. В гл. 2 указывалось, что инерционность известных фотопроводящих порошковых слоев с не линейной вольт-амперпой характеристикой велика (доли секунды). Однако даже существующие преобразователи находят применение благодаря возможности получения больших рабочих поверхностей, сравнительной простоте эксплуатации и преимуществам, присущим твердотельным устройствам.
Г л а в а 9
УСТРОЙСТВА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
о б р а т н о й о п т и ч е с к о й с в я з и
Впреобразователях изображения с целью сведения инерционности устройства до значения, необходимого для воспроизведения движущихся объектов, принимают ся специальные меры, исключающие попадание излуче ния электролюминофора на фотопроводник в любой точ ке слоя. Для этого слои электролюминофора и фото проводника разделяются непрозрачными пленками, пред отвращающими оптическую связь между ними.
Втехнической литературе описано большое количе ство устройств, основанных на совместном использова нии фотопроводника и электролюминофора^ в которых электрическое взаимодействие основных элементов до полняется оптическим взаимодействием между ними. Если свет от электролюминофора попадает на фотопро водник и увеличивает его проводимость, то между по следовательно соединенными фотопроводником и элек тролюминофором возникает положительная обратная оптическая связь. Свечение электролюминофора может сильно увеличивать проводимость фотопроводника. До статочно очень короткого внешнего импульса, чтобы та кая ячейка оставалась во включенном состоянии до тех пор, пока к ней приложено питающее напряжение.
При наличии оптической обратной связи электролюминеецентные преобразователи могут работать в трех режимах: в режиме усилителя, в режиме лавинного на растания яркости и в оптронном режиме. В последнем случае электролюминофор всегда разгорается после включения почти до максимальной яркости, соответст вующей приложенному напряжению. В этом заключает ся принцип работы многоэлементных запоминающих би стабильных устройств (оптронных элементов памяти и
