مكشاف موضع ضوئي

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
اذهب إلى التنقل اذهب إلى البحث

مكشاف الموضع الضوئي أو حساس بي إس دي (بالإنجليزية : Position sensitive device أو PSD) هو حساس ضوئي يستطيع قياس موضع نقطة ضوئية أو تحديد مساحة بقعة ضوئية في بعدين .

طريقة عمله[عدل]

تصنف مكشافات الموضع إلى فئتين بحسب طريقة عملهما: النوع الأول يكون السطح الحساس متساويا الحساسية للضوء، يستطيع تقديم قياس مستمر للموضع. والنوع الثاني يكون الحساس مقسما إلى خلايا فلا يمكنه القياس مستمرا وإنما يحس خلية ، خلية . أي أن النوع الثاني ذو الخلايا الحساسة لا يعطي شكلا دقيقا للبقعة ضوئية الساقطة عليه وإنما يمثلها في عدد من الخلايا ، مثل ثلاثة خلايا أو سبعة خلايا أو عشرة خلايا ، بحسب مقاييس خلاياه ومقاييس البقعة الضوئية.

حساس تناظري[عدل]

مبدأ تركيب حساس بي إس دي على قاعدة وصلة ثلاثية. الإضاءة = Beleuchtung

يتكون الحساس التناظري من دايود ضوئي ذو سطح كبير (عادة يكون من نوع pin-Diode ) وتوصل به اسلاكه الكهربائية متقابلة : b و d للسطح و a و c على القاعدة.

يكون القطب السطحي ذو مقاومة كهربائية عالية نسبيا [1]. وعندما نسقط على سطح الديود شعاعا ضوئيا نقطيا (أصفر في الصورة) ينشأ تيار في من منطقة النقطة الضوئية يتوزع بحسب موضع النقطة الضوئية بنسب متناسبة مع المسافة التي يقطعها إلى الأقطاب الموجودة على الجوانب . من التيارات و و و حساب احداثيات موضع النقطة الضوئية من المعالات التالية:

و

حيث:

و معاملات قياسية مناسبة, تحول التيارات إلى إحداثيات طولية (مليمترية مثلا) .

من مزايا الحساس التناظري هو الاستمرارية في تسجيل النقطة الضوئية ، أي بدون تقطع حيث أن مادة سطح المكشاف موزعة توزيعا متساويا . كما يمكن للحساس قياس تردد بقع ضوئية تسقط عليه متناثرة إلى معدل مئة كيلو هرتز أو أكثر. مساحة البقعة لا تعني شيئا بالنسبة لتعيين موضعها.[2]

ولكن يخفض من قيمة المكشاف التناظري أن تعيين الموضع يعتمد على شكل النقطة الضوئية وعدم وجود تناسب خطي بين التيارات الناشئة ومكانها ؛ ولكن يمكن تحسين تلك عن طريق دارات إلكترونية تقوم بذلك. .

حساس متقطع[عدل]

حسابات متتالية[عدل]

من أكثر أنواع الحساسات التي تعمل عند تردد قياس أقل من 1 كيلو هرتز هي كاميرات سي سي دي و سيموس . وفيها يكون الحساس مقسما إلى خلايا تسمى بيكسل ، حيث تقاس قيمة إضاءة الخلية الواحدة تلو الأخرى . ويتم تعيين موضع النقطة الضوئية بلقط الصورة مباشرة ، وحساب درجات اللمعان .

حسابات متوازية[عدل]

مبدأ عمل حساس بي إس دي متقطع . (Lit.: Massari) . الدائرة المعلمة برتقالي هي البقعة المضاءة .

طورت مصفوفات حساسات تحسب موضع النقطة المضاءة بطريقة متوازية بغرض التطبيقات السريعة .ويمكن مقارنة شدة إضاءة خلايا البيكسل إما لأسطر البيكسل (الاتجاه X ) أو صفوفها (الاتجاه Y) ومقارنتها بمرجع ضوئي. وتتم مقارنة نتائج المصفوفات السطرية أو الصفوف بدارة إلكترونية منطقية OR . ومن جميع الأسطر والصفوف التي تحوي خلية ذات إضاءة أشد من الإضاءة المرجعية (في الصور باللون البرتقالي) تحسب إحداثيات البقعة الضوئية.

مراجع[عدل]

  1. ^ Anm.: Solarzellen und andere Fotodioden sollen dagegen einen möglichst niedrigen Flächenwiderstand der transparenten Deckelektrode besitzen
  2. ^ Hamamatsu Photonics: (Link ungültig) Kurzbeschreibung PSD نسخة محفوظة 31 أغسطس 2012 على موقع واي باك مشين.

مصادر[عدل]

  • Song Cui, Yeng Chai Soh:Linearity indices and linearity improvement of 2-D tetra-lateral position sensitive detector. IEEE Transactions on Electron Devices, Vol. 57, No. 9, pp. 2310-2316, 2010.
  • Anssi Mäkynen: Position-Sensitive Devices and Sensor Systems for optical Tracking and Displacement Sensing Application. Dissertation, Faculty of Technology, University of Oulu, 2000, Abstract and PDF, ISBN 951-42-5780-4
  • Henrik Andersson, Position Sensitive Detectors : Device Technology and Applications in Spectroscopy. Dissertation, Department of Information Technology and Media, Mid Sweden University, Sundsvall, Sweden, 2008, PDF, ISBN 978-91-85317-91-2
  • Nicola Massari, Lorenzo Gonzo, Massimo Gottardi and Andrea Simoni: High Speed Digital CMOS 2D Optical Position Sensitive Detector. ESSCIRC, Firenze, Italy, September 2002, PDF
  • J. T. Wallmark: A new semiconductor photocell using lateral photoeffect. Proceedings of the IRE, Vol. 45, S. 474-483, 1957

وصلات خارجية[عدل]

اقرأ أيضا[عدل]