Предлагаемое изобретение относится к телекамерам, выполненным на основе преобразователя «свет - сигнал» в виде матрицы приборов с зарядовой связью (матрицы ПЗС) и работающим в условиях сложного освещения и/или сложной яркости объектов. Эти условия означают, что в поле зрения телекамеры могут находиться одновременно сильно- и слабоосвещенные объекты и/или объекты с резким отличием по яркости.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению следует считать телекамеру [1], содержащую последовательно расположенные и оптически связанные объектив и матрицу ПЗС, состоящую из последовательно связанных зарядовой связью секции накопления, первой секции хранения, первого выходного регистра, первого блока преобразования заряда в напряжение (БПЗН), разделительного электрода, второй секции хранения, второго выходного регистра и второго БПЗН, а также генератор управляющих импульсов и сигнальный процессор, причем первый выход сигнала развертки генератора управляющих импульсов подключен к управляющим входам секции накопления, второй выход сигнала развертки - к управляющим входам секции хранения, третий выход сигнала развертки - к объединенным между собой управляющим входам первого и второго выходных регистров, четвертый выход сигнала развертки - к управляющим входам секции хранения, пятый выход сигнала развертки - к управляющему входу разделительного электрода, а выход сигнала синхронизации - к управляющему входу сигнального процессора, первый информационный вход которого подключен к выходу первого БПЗН, второй информационный вход - к выходу второго БПЗН, а выход сигнального процессора является выходом «Видео» телекамеры, причем площадь затвора S1 полевого транзистора, выполняющего сбор зарядовых носителей в первом БПЗН, выполнена по критерию максимальной управляющей способности зарядового преобразования, а площадь затвора S2 аналогичного полевого транзистора во втором БПЗН - по критерию минимального внесения в сигнал изображения собственных шумов, при этом S1>S2.
Сигнальный процессор прототипа содержит первый видеоусилитель, второй видеоусилитель, компаратор, опорный вход которого подключен к опорному напряжению, и блок коммутации видеосигналов (БКВ), при этом выход второго видеоусилителя подключен к информационному входу компаратора и к первому информационному входу БКВ, второй информационный вход которого подключен к выходу первого видеоусилителя, управляющий вход которого, объединенный с управляющим входом второго видеоусилителя, является управляющим входом процессора, информационный вход первого видеоусилителя - первым информационным входом процессора, информационный вход второго видеоусилителя - вторым информационным входом процессора, а выход БКВ - выходом процессора.
Телекамера прототипа обеспечивает расширение динамического диапазона градаций яркости формируемого изображения путем оптимизации в матрице ПЗС преобразования «заряд - напряжение».
Недостаток прототипа - расплывание (блюминг) выходного изображения из-за ограниченных возможностей матрицы ПЗС для устранения избыточных зарядов, возникающих в условиях регистрации больших перепадов освещенности и/или яркости сцены.
Задача изобретения - исключение блюминга видеосигнала при априорно заданной области высокой облученности фотоприемника.
Поставленная задача решается тем, что в заявляемую телекамеру, которая содержит последовательно расположенные и оптически связанные объектив и матрицу ПЗС, состоящую из последовательно связанных зарядовой связью секции накопления, первой секции хранения, первого выходного регистра, первого блока преобразования заряда в напряжение (БПЗН), разделительного электрода, второй секции хранения, второго выходного регистра и второго БПЗН, причем площадь затвора S1 полевого транзистора, выполняющего сбор зарядовых носителей в первом БПЗН, выполнена по критерию максимальной управляющей способности зарядового преобразования, а площадь затвора S2 аналогичного полевого транзистора во втором БПЗН - по критерию минимального внесения в сигнал изображения собственных шумов, при этом S1>S2; а также генератор управляющих импульсов и сигнальный процессор, состоящий из первого видеоусилителя, второго видеоусилителя, компаратора, опорный вход которого подключен к опорному напряжению, и БКВ, при этом выход второго видеоусилителя подключен к информационному входу компаратора и к первому информационному входу БКВ, второй информационный вход которого подключен к выходу первого видеоусилителя, управляющий вход которого, объединенный с управляющим входом второго видеоусилителя, является первым управляющим входом сигнального процессора, информационный вход первого видеоусилителя - первым информационным входом сигнального процессора, информационный вход второго видеоусилителя - вторым информационным входом сигнального процессора, а выход БКВ - выходом сигнального процессора; причем первый выход сигнала развертки генератора управляющих импульсов подключен к управляющим входам секции накопления, второй выход сигнала развертки - к управляющим входам секции хранения, третий выход сигнала развертки - к объединенным между собой управляющим входам первого и второго выходных регистров, четвертый выход сигнала развертки - к управляющим входам секции хранения, пятый выход сигнала развертки - к управляющему входу разделительного электрода, а выход сигнала синхронизации - к первому управляющему входу сигнального процессора, первый информационный вход которого подключен к выходу первого БПЗН, второй информационный вход - к выходу второго БПЗН, а выход сигнального процессора является выходом «Видео» телекамеры, введены формирователь сигнала «окошко» и соединенные между собой последовательно блок управления ячейкой (БУЯ) и выполненная на основе электрохромного прибора светорегулирующая ячейка, которая расположена в заднем отрезке объектива, а в сигнальный процессор введены элемент «И» и элемент «ИЛИ», при этом вход строчной и вход кадровой синхронизации формирователя сигнала «окошко» подключены соответственно к выходу строчных (ССИ) и к выходу кадровых синхроимпульсов (КСИ) генератора управляющих импульсов, а выход формирователя сигнала «окошко» - ко второму управляющему входу сигнального процессора, которым является первый вход его элемента «И», второй вход которого является третьим управляющим входом сигнального процессора, который объединен с управляющим входом БУЯ и является входом «Пуск/Стоп» телекамеры, выход элемента «И» подключен к первому входу элемента «ИЛИ», второй вход которого подключен к выходу компаратора, а выход элемента «ИЛИ» подключен к управляющему входу БКВ, причем информационно-синхронизирующий вход БУЯ подключен к выходу тактовых сигналов генератора управляющих импульсов, при этом пространственное положение и геометрические размеры светорегулирующей ячейки соответствуют временному размещению в растре и параметрам в единицах времени, установленным для сигнала «окошко».
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемая телекамера отличается следующими признаками:
- наличием в ее составе новых блоков, в том числе: формирователя сигнала «окошко», блока управления ячейкой (БУЯ) и самой светорегулирующей ячейки;
- наличием новых блоков, а именно: элемента «И» и элемента «ИЛИ» в составе сигнального процессора;
- наличием новых связей между новыми блоками и новых связей между новыми блоками и отдельными блоками прототипа;
- формой выполнения светорегулирующей ячейки в части ее геометрических размеров;
- пространственным положением светорегулирующей ячейки относительно объектива.
Совокупность известных и новых признаков не известна из уровня техники, поэтому заявляемое решение отвечает требованию новизны.
В предлагаемом решении в «окне» кадра - априорно заданной области сверхвысокой (предельной) облученности на фотомишени матрицы ПЗС гарантируется неискаженный уровень зарядового рельефа для этой площади. Исключается воздействие предельной облученности на процесс накопления зарядов на остальной площади фотомишени.
По техническому результату и методам его достижения заявляемое решение соответствует требованию о наличии изобретательского уровня.
На фиг.1 изображена структурная схема заявляемой телекамеры; на фиг.2 - структурная схема блока управления ячейкой (БУЯ); на фиг.3 - эпюры сигналов, поясняющих работу БУЯ; на фиг.4 и 5 - соответственно конструкция и типовая характеристика пропускания светорегулирующей ячейки; на фиг.6 - временная диаграмма, поясняющая работу телекамеры.
Заявляемая телевизионная камера (см. фиг.1) содержит последовательно расположенные и оптически связанные объектив 1, светорегулирующую ячейку 6 и матрицу 2 ПЗС, состоящую из последовательно связанных зарядовой связью секции накопления 2-1, первой секции хранения 2-2, первого выходного регистра 2-3, первого БПЗН 2-4, разделительного электрода 2-5, второй секции хранения 2-6, второго выходного регистра 2-7 и второго БПЗН 2-8; генератор 3 управляющих импульсов, сигнальный процессор 4, состоящий из первого видеоусилителя 4-1, второго видеоусилителя 4-2, компаратора 4-3, опорный вход которого подключен к опорному напряжению Un, БКВ 4-4, элемента «И» 4-5 и элемента «ИЛИ» 4-6, причем информационный вход видеоусилителя 4-1 является первым информационным входом процессора 4, информационный вход видеоусилителя 4-2 - вторым информационным входом процессора 4, управляющий вход видеоусилителя 4-1, объединенный с управляющим входом видеоусилителя 4-2, - первым управляющим входом процессора 4, а выход БКВ 4-4 - выходом процессора 4; а также БУЯ 5, выход которого подключен к входу светорегулирующей ячейки 6, и формирователь 7 сигнала «окошко», вход строчной и вход кадровой синхронизации которого подключены соответственно к выходу строчных (ССИ) и к выходу кадровых синхроимпульсов (КСИ) генератора 3 управляющих импульсов, а выход формирователя 7 сигнала «окошко» - ко второму управляющему входу сигнального процессора 4, которым является первый вход элемента «И» 4-5, второй вход которого является третьим управляющим входом сигнального процессора 4, а выход элемента «И» 4-5 подключен к первому входу элемента «ИЛИ» 4-6, второй вход которого подключен к выходу компаратора 4-3, а выход элемента «ИЛИ» 4-6 - к управляющему входу БКВ 4-4, при этом первый выход сигнала развертки генератора 3 управляющих импульсов подключен к управляющим входам секции 2-1 матрицы ПЗС, второй выход сигнала развертки - к управляющим входам секции 2-2, третий выход сигнала развертки - к объединенным между собой управляющим входам выходных регистров 2-3 и 2-7, четвертый выход сигнала развертки - к управляющим входам секции 2-6, пятый выход сигнала развертки - к управляющему входу разделительного электрода 2-5, выход тактовых импульсов - к информационно-синхронизирующему входу БУЯ 5, а выход сигнала синхронизации - к управляющему входу сигнального процессора 3, первый информационный вход которого подключен к выходу БПЗН 2-4, второй информационный вход - к выходу БПЗН 2-8, третий управляющий вход сигнального процессора 4, объединенный с управляющим входом БУЯ 5, является входом «Пуск/Стоп» телекамеры, а выход сигнального процессора 4 - выходом «Видео» телекамеры.
На фиг.1 показано, что команды управления на вход «Пуск/Стоп» телекамеры могут быть поданы от персонального компьютера 9 по жиле кабеля линии связи 8. По этой линии связи осуществляется и соединение выхода «Видео» телекамеры с входом «Видео» на компьютере.
Светорегулирующая ячейка 6 предназначена для управляемого скачкообразного изменения облученности фотомишени матрицы ПЗС и может быть выполнена по технологии [2] на основе электрохромного прибора.
Ячейка 6 (см. фиг.4) представляет собой два плоскопараллельных стекла толщиной 2,5 мм, соединенных между собой в кювету так, что между внутренними поверхностями стекол образован зазор порядка 0,1-0,2 мм, заполненный электрохромным материалом ЭХМ-11. Внутренние поверхности стекол покрыты токопроводящим покрытием и образуют электроды, выводы которых расположены снаружи ячейки.
Световая характеристика ячейки 6 (см. фиг.5) определяется свойствами электрохромной жидкости. Изменение коэффициента пропускания от τmax (70%) до τmin (1÷1,5%) составляет для большинства ячеек величину τmax/τmin=70÷150 при подаче на выводы постоянного напряжения U, величина которого составляет около 1,2 В.
Важно отметить, что физическое быстродействие изменения коэффициента пропускания такой ячейки позволяет обеспечить управление параметром с частотой 50 Гц.
В предлагаемом решении пространственное положение и геометрические размеры ячейки соответствуют временному размещению в растре и параметрам в единицах времени, установленным для сигнала «окошко».
Как показано на фиг.1, ячейка 6 установлена в заднем отрезке объектива 1, но по соображениям конструкторского решения телекамеры может быть установлена на его входе. К этому следует добавить, что при проектировании оптической схемы телекамеры целесообразно рассмотреть вопрос о технологической возможности объединения (интегрирования) ячейки и объектива путем создания монолитного оптического блока.
Блок управления ячейкой (БУЯ) 5 предназначен для формирования управляющего электрического сигнала с целью скачкообразного изменения коэффициента пропускания ячейки 5 в заданные промежутки по времени.
Возможная структурная схема БУЯ 5 (см. фиг.2) содержит JK-триггер 5-1, прямой выход которого соединён с преобразователем уровней (ПУ) 5-2, выход которого является выходом БУЯ, при этом CLR-вход триггера является управляющим входом БУЯ, а J-вход, CLK-вход и К-вход триггера образуют информационно-синхронизирующий вход БУЯ.
В качестве JK-триггера 5-1 использована интегральная микросхема 7446 [см., например, 3, с.150-152].
Данный триггер имеет следующие входы:
- вход предварительной установки PS (вход 1);
- вход очистки CLR (вход 5);
- информационный вход J (вход 2);
- информационный вход К (вход 4);
- синхронизирующий вход CLK (вход 3). При этом входы PS и CLR являются асинхронными, а входы J, К и CLK - синхронными.
На фиг.3 представлены временные диаграммы сигналов, подаваемых на все входы JK-триггера 5-1, и получаемый выходной сигнал на прямом выходе (Q) в соответствии с таблицей истинности для данного типа триггера.
Эпюра 3а - сигнал на входе 1.
Эпюра 3б - сигнал на входе 2.
Эпюра 3в - сигнал на входе 3.
Эпюра 3г - сигнал на входе 4.
Эпюра 3д - сигнал на входе 5.
Эпюра 3е - сигнал на выходе Q.
Требуемый сигнал на выходе блока 5 с уровнями смещений U1 и U2 (см. фиг.3ж) формируется на выходе ПУ 5-2 путем подачи на его вход сигнала с прямого выхода триггера 5-1.
Отметим, что пунктирными линиями на эпюрах 3д…3ж показаны состояния при отсутствии в заявляемой телекамере предлагаемого режима работы, т.е. в режиме прототипа. При анализе конструкторского решения телекамеры целесообразно рассмотреть возможность выполнения БУЯ 5 в составе блока 3.
Матрица 2 ПЗС имеет организацию «кадровый перенос» и содержит точно так же, как и в прототипе, на единственном кристалле три секции (2-1, 2-2 и 2-6), два выходных регистра (2-3 и 2-7), разделительный электрод (2-5) и два БПЗН (2-4 и 2-8).
Блок 2-4, как и блок 2-8, предназначен для осуществления преобразования зарядового сигнала изображения в напряжение видеосигнала. Принципиальным их отличием является различный уровень зарядовых пакетов на входе, который учитывается при конструктивном исполнении выходного полевого транзистора в части емкости его затвора. Для БПЗН 2-4 ожидается высокий уровень полезного зарядового сигнала, поэтому необходимо увеличить управляющую способность блока путем увеличения площади затвора (S1). Напротив, для БПЗН 2-8 предполагается низкий уровень полезного зарядового сигнала, поэтому емкость затвора должна быть предельно малой, что достигается выбором геометрии его размеров, обеспечивающей малую площадь (S2). Так что обязательным при конструировании нагрузочных транзисторов является условие: S1>S2.
Формирователь 7 предназначен для получения на выходе сигнала «окошко» с форматом (А×В), где А и В - соответственно размеры «окна» в растре по горизонтали и вертикали.
В пределах растра «окно» занимает центральный фрагмент, а его размеры связаны с размерами растра следующими соотношениями:
A=Х/(2…3); B=Y/(2…3),где X и Y - размеры растра по горизонтали и вертикали соответственно.
В интервале «окна» сигнал «окошко» имеет положительную полярность составляющих импульсов, а его формирование рекомендуется выполнить цифровым методом. При разработке конструкции телекамеры целесообразно рассмотреть возможность реализации формирователя сигнала «окошко» в составе блока 3.
Генератор 3 управляющих импульсов предназначен для осуществления развертки в матрице 2 ПЗС, формирования сигналов синхронизации для сигнального процессора 4 и формирователя 7 сигнала «окошко», а также тактовых сигналов для БУЯ 5. Точно так же, как и в прототипе, сигналы развертки применительно к трехфазной матрице ПЗС могут быть отображены временной диаграммой, представленной на фиг.6.
Эпюры выходных сигналов генератора 3 на этом чертеже имеют следующие обозначения:
- фиг.6б - первый выход, первая фаза,
- фиг.6в - первый выход, вторая фаза,
- фиг.6г - первый выход, третья фаза,
- фиг.6д - второй выход, первая фаза,
- фиг.6е - второй выход, вторая фаза,
- фиг.6ж - второй выход, третья фаза,
- фиг.6и - третий выход, первая фаза,
- фиг.6к - третий выход, вторая фаза,
- фиг.6л - третий выход, третья фаза,
- фиг.6м - четвертый выход, первая фаза,
- фиг.6н - четвертый выход, вторая фаза,
- фиг.6о - четвертый выход, третья фаза,
- фиг.6з - пятый выход.
Отметим, что эпюры выходных сигналов представлены на временной диаграмме относительно кадрового гасящего импульса с периодом Тк и длительностью tо.х.к. (см. фиг.6а). Уровень управляющего потенциала, обеспечивающий для n-канальной матрицы накопление и перенос зарядовых пакетов, относительно подложки1 является высоким. (1 Уровень подложки фотоприемника принят равным потенциалу «общего провода» (корпуса) и совпадает на чертеже диаграмм с положением оси времени.)
Сигнальный процессор 4, как и в прототипе, предназначен для двухканального усиления и обработки сигнала изображения с выходов матрицы ПЗС и формирования на выходе комбинированного видеосигнала.
Единственным отличием технического решения сигнального процессора от блока 4 прототипа является введение в его состав элемента «И» и элемента «ИЛИ» и установление дополнительных связей этих элементов с другими блоками телекамеры.
Телекамера (см. фиг.1) работает следующим образом. Предположим, что дистанционное управление работой телекамеры осуществляется с компьютера 9 по линии связи 8. Наименования формируемых команд управления и характеристика транслируемых сигналов представлены в табл.1.
Отметим, что подача указанных команд осуществляется по одной жиле кабеля линии связи 8, а в режиме прототипа на этой жиле присутствует низкий уровень напряжения (логический «0»). Добавим, что на экране монитора компьютера 9 воспроизводится видеосигнал, формируемый телекамерой, что легко обеспечивается, например, если используется компьютер с операционной системой Windows ХР, в котором установлен продукт серии AVerTV [4].
В поле зрения камеры могут одновременно находиться сильно и слабо освещенные объекты и/или объекты с резким отличием по яркости. Особенностью заявляемого режима работы телекамеры является предварительная пространственная ориентация так, чтобы сильноосвещенные или яркие объекты воспринимались в центральной части ее угла зрения. Непосредственной причиной обращения к этому режиму в процессе работы телекамеры является возникновение в поле зрения зоны предельной облученности и появление блюминга на изображении.
Предположим, что в исходном состоянии телекамера работает в режиме прототипа. Тогда JK-триггер 5-1 блока 5 управления ячейкой (см. фиг.2) находится в режиме работы «Асинхронная установка 0». Следовательно, на выходе Q будет присутствовать низкий логический уровень, как показано пунктирной линией на фиг.3е.
Поэтому на выходе ПУ 5-2 формируется низкий уровень напряжения U1 (см. пунктир на фиг.3ж), который обеспечивает максимальное светопропускание ячейки 6. При этом логический «0» на втором входе элемента «И» 4-5 сигнального процессора 4 исключает прохождение сигнала «окошко» с выхода блока 7 на первый вход элемента «ИЛИ» 4-6. В результате, на управляющий вход БКВ 4-4 поступает только сигнал с выхода компаратора 4-3.
Телекамера продолжает работать в режиме прототипа. Для правильного понимания всех процессов заявляемого режима работы позволим себе повториться, изложив известные подробности для этой ситуации.
Рассмотрим работу телекамеры, начиная с окончания обратного хода кадровой развертки, обозначенного на эпюре фиг.6а моментом t0. С этого момента в течение прямого хода кадровой развертки Tн1 на фотомишени 2-1 матрицы 2 ПЗС выполняется «длинное» зарядовое накопление кадра - «long charge». Затем в интервале кадрового переноса Tп1 зарядовая картина кадра «long charge» переписывается из секции 2-1 через секцию 2-2 и регистр 2-3 в секцию 2-6. Это становится возможным благодаря высокому уровню потенциала, присутствующему на время Tп1 на разделительном электроде 2-5 (см. фиг.6з).
По окончании интервала Тп1 в секции 2-1 в течение времени Tн2 производится «короткое» накопление зарядов - «short charge».
Параллельно с накоплением «short charge» кадра в секции 2-2 выполняется очистка массива от паразитных зарядов путем подачи на ее фазовые электроды трехфазных импульсных последовательностей, которые имеют частоту, равную частоте кадрового выноса F=1/Tв (см. фиг.6д-ж). Максимальная длительность интервала очистки То равна промежутку Tн2.
Импульсные сигналы управления регистром 2-4 (см. фиг.6и-л) обеспечивают такое движение носителей, что во время обратного хода строчной развертки (tо.х.с.) зарядовые строки паразитного сигнала складываются (укрупняются) в нем под второй фазой, а затем во время прямого хода строчной развертки эти паразитные заряды поэлементно переносятся в БПЗН 2-4.
По окончании накопления «short charge» кадра зарядовая картина в интервале Тп2 переписывается из секции 2-1 в предварительно очищенную от паразитных зарядов секцию 2-2 (см фиг.6б-г и фиг.6д-ж).
Отметим, что во время накопления Tн2 «short charge» кадра и его переноса в интервале Тп2 осуществляется хранение «long charge» кадра под вторыми фазными электродами секции 2-6 (см. фиг.6н).
Затем в интервале прямого хода текущего кадра выполняется параллельное считывание «short charge» пакетов в регистре 2-3 и в БПЗН 2-4 и пакетов «long charge» соответственно в регистре 2-7 и в БПЗН 2-8. Отметим, что для регистра 2-3 это становится возможным благодаря тому, что присутствующий в это время низкий уровень потенциала на разделительном электроде 2-5 (см. фиг.6з) «изолирует» его от секции 2-6. Обозначим, как и в прототипе, соответствующие видеосигналы кадров как «short signal» и «long signal».
Очевидно, что в «long signal» благодаря длительному зарядовому накоплению на мишени фотоприемника темные участки сцены будут передаваться с высоким отношением сигнал/шум, а светлые участки - одинаково уровнем «белого». Поэтому временное положение светлых участков в кадре будет зарегистрировано компаратором 4-3 в виде уровня логической «1» в выходном сигнале, подаваемом на управляющий вход БКВ 4-4.
Пусть перепады освещенности и/или яркости сцены таковы, что их регистрация в режиме прототипа приводит к появлению блюминга на формируемом телекамерой изображении.
Тогда при подаче с компьютера 9 по линии связи 8 логической «1» в сигнальном процессоре разрешается прохождение сигнала «окошко» с выхода блока 7 на управляющий вход БКВ 4-4. Появление логической «1» на CLR-входе триггера 5-1 обеспечивает блокирование обоих асинхронных входов (PS и CLR) триггера и переход его к синхронному режиму работы, т.е. к режиму работы под контролем синхронных входов (J, К и CLK).
Телекамера начинает работать в заявляемом режиме.
Сигнал тактовых импульсов, подаваемый с одноименного выхода генератора 3, в виде трех входных последовательностей для триггера 5-1, а именно: на J-вход (см. фиг.3б), на CLK-вход (см. фиг.3в) и на К-вход (см. фиг.3г) - вызывает переход этого триггера в новое состояние. На выходе Q триггера 5-1 вырабатывается новый сигнал (см. фиг.3е), который, формируя новый сигнал на выходе БУЯ 5 (см. фиг.3ж), обеспечивает полное светопропускание ячейки 6 во время Tн2, т.е. в течение накопления «short charge» кадра, и отсутствие светопропускания ячейки во время Тн1, когда на фотомишени ПЗС выполняется «длинное» зарядовое накопление кадра - «long charge».
В результате, блюминг видеосигнала, который для прототипа в этих экстремальных условиях сложной освещенности и/или сложной яркости возникает на выходе БПЗН 2-8 матрицы ПЗС, здесь будет исключен.
Отметим, что на выходе компаратора 4-3 будет присутствовать только уровень логического «0», т.к. на выходе видеоусилителя 4-2 априори исключается уровень видеосигнала, превышающий опорное напряжение Un.
Поэтому на управляющий вход БКВ 4-4 будет поступать только сигнал «окошка». В комбинированном видеосигнале в пределах «окошка» будет передаваться неискаженный «short signal», а на остальной части кадра - неискаженный «long signal».
Если условия экстремального облучения объектов для телекамеры прекратятся, то следует подать команду «Стоп». Тогда будет восстановлен асинхронный режим триггера 5-1 и режим прототипа для видеосигнала телекамеры.
В настоящее время все блоки предлагаемого решения освоены или могут быть освоены отечественной промышленностью, поэтому следует считать предлагаемое изобретение соответствующим требованию о промышленной применимости.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Патент №2420018 РФ. МПК H04N 5/225. Телевизионная камера для наблюдения в условиях сложной освещенности и/или сложной яркости объектов / В.М.Смелков // БИ - 2011. - №15.
2. Разработка светорегулирующих ячеек и технологического процесса их изготовления. Технический отчет по теме «Балтика». Новгород (Великий Новгород), 1979.
3. Токхейм Р. Основы цифровой электроники. Перевод с англ. - М.: Мир, 1988.
4. Руководство по быстрой установке продукта Aver TV 307 от компании AverMedia TECHNOLOGIES, Inc. (Тайвань), 2006.
Изобретение относится к телекамерам, выполненным на основе приборов с зарядовой связью (матрицы ПЗС). Техническим результатом является исключение блюминга видеосигнала при априорно заданной области высокой облученности фотоприемника. Результат достигается введением в телекамеру светорегулирующей ячейки, выполненной на основе электрохромного прибора, блока управления этой ячейкой, формирователя сигнала «окошко» и элементов «И» и «ИЛИ» в составе сигнального процессора. Таким образом, в «окне» кадра - априорно заданной области сверхвысокой (предельной) облученности на фотомишени матрицы ПЗС гарантируется неискаженный уровень зарядового рельефа для этой площади и исключается воздействие предельной облученности на процесс накопления зарядов на остальной площади фотомишени. 6 з.п. ф-лы, 6 ил., 1 табл.
1. Телевизионная камера для наблюдения в условиях сложного освещения и/или сложной яркости объектов, содержащая последовательно расположенные и оптически связанные объектив и матрицу приборов с зарядовой связью (матрицу ПЗС), состоящую из последовательно связанных зарядовой связью секции накопления, первой секции хранения, первого выходного регистра, первого блока преобразования заряда в напряжение (БПЗН), разделительного электрода, второй секции хранения, второго выходного регистра и второго БПЗН, причем площадь затвора S1 полевого транзистора, выполняющего сбор зарядовых носителей в первом БПЗН, выполнена по критерию максимальной управляющей способности зарядового преобразования, а площадь затвора S2 аналогичного полевого транзистора во втором БПЗН - по критерию минимального внесения в сигнал изображения собственных шумов, при этом S1>S2, а также генератор управляющих импульсов и сигнальный процессор, состоящий из первого видеоусилителя, второго видеоусилителя, компаратора, опорный вход которого подключен к опорному напряжению, и блок коммутации видеосигналов (БКВ), при этом выход второго видеоусилителя подключен к информационному входу компаратора и к первому информационному входу БКВ, второй информационный вход которого подключен к выходу первого видеоусилителя, управляющий вход которого, объединенный с управляющим входом второго видеоусилителя, является управляющим входом процессора, информационный вход первого видеоусилителя - первым информационным входом процессора, информационный вход второго видеоусилителя - вторым информационным входом процессора, а выход БКВ - выходом процессора, причем первый выход сигнала развертки генератора управляющих импульсов подключен к управляющим входам секции накопления, второй выход сигнала развертки - к управляющим входам секции хранения, третий выход сигнала развертки - к объединенным между собой управляющим входам первого и второго выходных регистров, четвертый выход сигнала развертки - к управляющим входам секции хранения, пятый выход сигнала развертки - к управляющему входу разделительного электрода, а выход сигнала синхронизации - к первому управляющему входу сигнального процессора, первый информационный вход которого подключен к выходу первого БПЗН, второй информационный вход - к выходу второго БПЗН, а выход сигнального процессора является выходом «Видео» телекамеры, отличающаяся тем, что в нее введены формирователь сигнала «окошко» и соединенные между собой последовательно блок управления ячейкой (БУЯ) и выполненная на основе электрохромного прибора светорегулирующая ячейка, которая расположена в заднем отрезке объектива, а в сигнальный процессор введены элемент «И» и элемент «ИЛИ», при этом вход строчной и вход кадровой синхронизации формирователя сигнала «окошко» подключены соответственно к выходу строчных (ССИ) и к выходу кадровых синхроимпульсов (КСИ) генератора управляющих импульсов, а выход формирователя сигнала «окошко» - ко второму управляющему входу сигнального процессора, которым является первый вход его элемента «И», второй вход которого является третьим управляющим входом сигнального процессора, который объединен с управляющим входом БУЯ и является входом «Пуск/Стоп» телекамеры, выход элемента «И» подключен к первому входу элемента «ИЛИ», второй вход которого подключен к выходу компаратора, а выход элемента «ИЛИ» подключен к управляющему входу БКВ, причем информационно-синхронизирующий вход БУЯ подключен к выходу тактовых сигналов генератора управляющих импульсов, при этом пространственное положение и геометрические размеры светорегулирующей ячейки соответствуют временному размещению в растре и параметрам в единицах времени, установленным для сигнала «окошко».
2. Телевизионная камера по п.1, отличающаяся тем, что светорегулирующая ячейка установлена на входе объектива.
3. Телевизионная камера по п.1, отличающаяся тем, что светорегулирующая ячейка интегрирована с объективом в оптический блок.
4. Телевизионная камера по п.1, отличающаяся тем, что блок управления ячейкой (БУЯ) содержит последовательно соединенные по прямому выходу первого блока JK-триггер и преобразователь уровней, выход которого является выходом БУЯ, при этом CLR-вход триггера является управляющим входом БУЯ, а J-вход, CLK-вход и К-вход триггера образуют информационно-синхронизирующий вход БУЯ.
5. Телевизионная камера по п.1, отличающаяся тем, что блок управления ячейкой выполнен в составе генератора управляющих импульсов.
6. Телевизионная камера по п.1, отличающаяся тем, что формирователь сигнала «окошко» выполнен в составе генератора управляющих импульсов.
7. Телевизионная камера по п.1, отличающаяся тем, что команда управления на вход «Пуск/Стоп» и сигнал изображения с выхода «Видео» подаются по линии связи соответственно от персонального компьютера на телекамеру и от телекамеры на компьютер.
| ТЕЛЕВИЗИОННАЯ КАМЕРА ДЛЯ НАБЛЮДЕНИЯ В УСЛОВИЯХ СЛОЖНОЙ ОСВЕЩЕННОСТИ И/ИЛИ СЛОЖНОЙ ЯРКОСТИ ОБЪЕКТОВ | 2010 |
|
RU2420018C1 |
| JP 9093496 A, 1997.04.04 | |||
| JP 2009010691 A, 2009.01.15 | |||
| US 2008149812 A1, 2008.06.26 | |||
| US 2010245640 A1, 2010.09.30. | |||
