Предлагаемое изобретение имеет отношение к панорамному компьютерному наблюдению, которое выполняется цветной телевизионной камерой кругового обзора в области, близкой к полусфере, т.е. в пространственном угле 360 градусов по азимуту и десятки градусов по углу места, при помощи единственного «кольцевого» фотоприемника изготовленного по технологии приборов с зарядовой связью (ПЗС).
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению следует считать устройство «кольцевого» фотоприемника цветного изображения для панорамного телевизионно-компьютерного наблюдения [1], изготовленное по технологии ПЗС и имеющее форму кругового кольца, у которого линейки светочувствительных и линейки экранированных от света элементов фотоприемной области (мишени) расположены вдоль радиальных направлений от воображаемого центра кругового кольца к его внешней периферии и расположенному там «кольцевому» выходному регистру, оканчивающемуся блоком преобразования «заряд - напряжение» (БПЗН), причем число элементов в каждой «кольцевой» строке мишени равно числу элементов в его «кольцевом» регистре, а сама мишень накрыта мозаичным цветным фильтром, являющимся «кольцевым» по форме, который разделяет световой поток, попадающий на светочувствительные элементы, соответственно на его голубой, желтый, пурпурный и зеленый компоненты, при этом площадь светочувствительных элементов на мишени фотоприемника, совпадающая с площадью соответствующих «окон» мозаичного цветного фильтра, и площадь соответствующих экранированных элементов на мишени фотоприемника от строки к строке различна, увеличиваясь в направлении вдоль «кольцевой» строки по мере движения к внешней периферии до максимальной величины, не превышающей площадь элемента (пиксела) его «кольцевого» выходного регистра, причем в БПЗН выполняется управление площадью считывающей апертуры видеосигнала пропорционально изменению площади светочувствительных элементов на мишени фотоприемника.
В прототипе [1] обеспечивается выравнивание разрешающей способности формируемого цветного изображения за счет управления площадью считывающей апертуры видеосигнала. Предполагается, что БПЗН фотоприемника прототипа организован по типу «плавающая диффузионная область» [2], а поэтому имеет управляющий вход, обеспечивающий поэлементный сброс напряжения формируемого видеосигнала.
Следует отметить, что применительно к отдельно взятой строке в прототипе [1] выполняется традиционная загрузка зарядовыми пакетами «кольцевого» выходного регистра в пределах временного промежутка, который по телевизионному стандарту занимает длительность интервала обратного хода строчной развертки.
Недостаток прототипа «кольцевого» фотоприемника - повышенное энергопотребление, связанное с высокой частотой поэлементного переноса зарядов в «кольцевой» строке, которым сопровождается существенное наращивание числа светочувствительных пикселов, необходимое для достижения желаемой разрешающей способности выходного видеосигнала.
Из монографии [3, с. 153] известно, что в n-канальном ПЗС с размером ячейки 30 мкм, работающем на частоте 1 МГц, зарядовый пакет величиной 0,5 пКл потребляет удельную мощность около 2,8 нВт/элемент. И эта величина растет как квадрат рабочей частоты. Отсюда следует, что мощность энергопотребления фотоприемника на ПЗС в первом приближении определяется затратами по организации в нем поэлементного переноса зарядов.
Задачей изобретения является сокращение энергопотребления фотоприемника за счет двойного снижения частоты поэлементного переноса зарядов в «кольцевой» строке, путем выполнения выходного «кольцевого» регистра в виде двух «кольцевых» регистров, каждый из которых содержит число пикселов, равное 
(половине) по отношению к их количеству у прототипа.
Поставленная задача в заявляемом «кольцевом» фотоприемнике цветного изображения для панорамного телевизионно-компьютерного наблюдения решается тем, что в устройстве прототипа [1], изготовленном по технологии ПЗС, имеющем форму кольца и содержащем на его кристалле «кольцевую» фотоприемную область, «кольцевой» выходной регистр и БПЗН, выход которого является выходом цветного видеосигнала фотоприемника, причем на фотоприемной области линейки светочувствительных элементов чередуются с линейками экранированных от света элементов, а сама фотоприемная область (мишень) накрыта мозаичным фильтром, разделяющим свет на голубой, желтый, пурпурный и зеленый компоненты, при этом площадь светочувствительных элементов на мишени фотоприемника, совпадающая с площадью соответствующих «окон» мозаичного цветного фильтра, и площадь соответствующих экранированных элементов на мишени фотоприемника от строки к строке различна, увеличиваясь в направлении вдоль «кольцевой» строки по мере движения к внешней периферии до максимальной величины, не превышающей площадь пиксела его «кольцевого» выходного регистра, при этом в БПЗН выполняется управление площадью считывающей апертуры видеосигнала пропорционально изменению площади светочувствительных элементов на мишени фотоприемника, но в отличие от прототипа [1] сам «кольцевой» выходной регистр выполнен в виде двух смежных (первого и второго) «кольцевых» регистров, каждый из которых снабжен затвором загрузки и содержит половину от числа элементов для каждой фотоприемной строки, причем расположенный за мишенью первый «кольцевой» регистр является универсальным, обеспечивая перенос зарядовых пакетов в двух направлениях, а именно: как вдоль регистра, так и поперек его (насквозь), при этом каждый из двух смежных элементов первой фотоприемной строки мишени связан зарядовой связью через соответствующий затвор загрузки с расположенными напротив элементами первого и второго «кольцевых» регистров, а последние элементы первого и второго «кольцевых» регистров связаны зарядовой связью соответственно с первым и со вторым входами БПЗН, причем для зарядовых пакетов, поступающих по его второму входу, выполняется параллельно, как и по первому входу, управление площадью считывающей апертуры видеосигнала, при этом каждый из двух затворов обеспечивает загрузку зарядовыми пакетами для своего «кольцевого» регистра (применительно к отдельно взятой строке) в течение половины интервала обратного хода строчной развертки по телевизионному стандарту и по отношению к другому затвору - последовательно во времени, а число фазных электродов для отдельно взятого пиксела в обоих «кольцевых» регистрах должно быть четным, составляя показатель 2 или 4.
По отношению к прототипу [1] заявляемый фотоприемник отличается выполнением «кольцевого» выходного регистра, который предлагается реализовать по методу ПЗС-технологии в виде двух смежных (первого и второго) «кольцевых» регистров.
Дополнительно в новом устройстве фотоприемника БПЗН (применительно к его входу) превращается из одноканального в двухканальный блок, причем по каждому из этих входов параллельно выполняется управление площадью считывающей апертуры текущего видеосигнала.
При организации в телевизионной камере с помощью такого фотоприемника «кольцевого» растра изображения разрешающая способность видеосигнала панорамного сюжета остается неизменной, а энергопотребление от блока развертки сокращается почти в два раза.
Важно отметить, что управление двумя «кольцевыми» регистрами, осуществляемое блоком развертки на оба регистра, по сравнению с прототипом [1], требует лишь уменьшения в два раза частоты поэлементного переноса. Зарядовые сигналы будут складываться в правильном фазовом соотношении за счет выбора четного показателя для числа фазных электродов применительно к отдельно взятому элементу этих регистров.
Совокупность известных и новых признаков для этого устройства не известна из уровня техники, поэтому предлагаемое техническое решение соответствует критерию новизны.
Заявляемое устройство «кольцевого» фотоприемника при тех же энергозатратах прототипа [1] способно реализовать повышенную разрешающую способность видеосигнала, т.е. повышенную четкость формируемого цветного изображения для контролируемого объекта.
Поэтому предлагаемое техническое решение соответствует критерию о наличии изобретательского уровня.
На фиг. 1 приведена схемотехническая организация заявляемого фотоприемника; на фиг. 2 - структурная схема компьютерной системы цветного изображения для организации панорамного телевизионного наблюдения с этим фотоприемником; на фиг. 3 показан фрагмент этого фотоприемника, иллюстрирующий подробности его конструкции; на фиг. 4, по данным [4], представлена фотография изображения, полученного при помощи отечественного панорамного зеркально-линзового объектива; на фиг. 5 - предлагаемое оператору панорамное изображение текущего «кольцевого» кадра в виде последовательности из 6-ти «прямоугольных» кадров; на фиг. 6, по данным [2, с. 19], представлена структурная схема БПЗН с организацией «плавающая диффузионная область»; на фиг. 7 изображена эпюра выходного сигнала блока формирования апертуры (БФА) в составе телевизионной камеры с использованием заявляемого фотоприемника; на фиг. 8 - эпюры сигналов, поясняющие работу «кольцевых» регистров.
Заявляемый фотоприемник, см. фиг. 1, в позиции 1-3, выполнен по технологии ПЗС, на кристалле которого, имеющего форму кругового кольца, расположены: «кольцевая» фотоприемная область 1-3-1, первый «кольцевой» регистр 1-3-2-(1), второй «кольцевой» регистр 1-3-2-(2) и БПЗН 1-3-3.
Каждый из этих «кольцевых» регистров имеет входное управление через затвор загрузки, который по импульсному сигналу может быть открыт, обеспечивая поступление зарядовых пакетов в ячейки своего регистра, или наоборот - закрыт, изолируя тем самым ячейки своего регистра от поступления зарядов.
Фотоприемник 1-3, см. фиг. 1 и 3, реализует «кольцевую» развертку зарядового изображения на фотоприемной области 1-3-1 с последующим поэлементным считыванием зарядов параллельно в обоих «кольцевых» регистрах 1-3-2-(1) и 1-3-2-(2) и формированием на выходе БПЗН 1-3-3 напряжения цветного видеосигнала в аналоговой форме.
При этом в интервале прямого хода по кадру происходит процесс накопления зарядовых пакетов пропорционально освещенности панорамного сюжета в светочувствительных пикселах мишени 1-3-1. В течение кратковременного промежутка последующего интервала обратного хода кадровой развертки открывается затвор мишени, и заряды всех «кольцевых» строк, участвовавших в накоплении, переносятся (за один шаг поворота) в экранированные от света пикселы, расположенные на той же области мишени 1-3-1.
Затем затвор мишени закрывается и в новом кадровом цикле на мишени выполняется накопление другой зарядовой «картины», а накопленные в предыдущем кадре зарядовые пакеты в радиальных направлениях переносятся на периферию кристалла фотоприемника, загружая в интервале обратного хода по строке новыми зарядами оба «кольцевых» регистра. Рассмотрим подробнее «механизм» этой зарядовой
загрузки, используя временные диаграммы сигналов, представленные на фиг. 8.
На фиг. 8а изображена эпюра сигнала для строчного гасящего импульса по телевизионному стандарту, действующего в течение интервала rftXC. с периодом строк Тс.
На фиг. 8б, фиг. 8в показаны эпюры импульсных сигналов, управляющие затворами загрузки второго «кольцевого» регистра 1-3-2-(2) и первого «кольцевого» регистра 1-3-2-(1) соответственно.
Отметим, что первый «кольцевой» регистр 1-3-2-(1) является универсальным, обеспечивая перенос зарядовых пакетов двух направлениях, а именно: как вдоль регистра, так и поперек (насквозь), т.е. в ячейки второго «кольцевого регистра 1-3-2-(2).
Для реализации второй функции в зазоры между элементами регистра 1-3-2-(1), имеющие ширину пиксела, устанавливаются дополнительные электроды (на фиг. 1 и на фиг. З они отмечены пунктиром), соединенные между собой и подключенные к постоянному напряжению, величина которого не менее управляющего потенциала зарядового переноса. Эти дополнительные электроды выполняют одновременно и другую важную роль, а именно: исключают зарядовые потери при «кольцевом» переносе в регистре 1-3-2-(1). По этой причине точно такие же дополнительные электроды устанавливаются и в зазоры между элементами регистра 1-3-2-(2).
На фиг. 8 г, фиг. 8д представлены эпюры импульсных сигналов, управляющие работой обоих «кольцевых» регистров параллельно применительно для двухфазной системы переноса зарядов, где=1//э -период поэлементного переноса зарядовых пакетов. В промежутке Уг т0,х,с.-интервале активного действия импульса на фиг. 86 через открытый затвор загрузки во второй «кольцевой» регистр 1-3-2-(2) будут поступать заряды первого, третьего, пятого и других нечетных элементов строки.
А в последующем интервале Vi rftXc. - интервале активного действия импульса, изображенного на фиг. 8в, через открытый затвор будет
загружаться зарядами регистр 1-3-2-(1), но применительно для второго, четвертого, шестого и других четных элементов этой строки. Отметим, что в этом временном промежутке зарядовые пакеты, загруженные ранее в «кольцевой» регистр 1-3-2-(2), остаются там «на своих местах», находясь в ячейках (потенциальных ямах) регистра в режиме хранения.
Фотоприемник является единственным сенсором видеосигнала цветного изображения, в котором, благодаря применению цветного «кольцевого» фильтра, пикселы ПЗС становятся чувствительными к голубой (Су), желтой (Ye), пурпурной (Mg) и зеленой (G) цветовым составляющим. Конструкция этого фотоприемника представлена на фиг. З.
Здесь используется известный принцип цветного телевидения, утверждающий, что для успешного восстановления цвета, помимо сигнала яркости (Y) достаточно всего двух дополнительных сигналов. Имеются в виду сигнал цветовой разности красного (R - Y) и сигнал цветовой разности синего (В - Y).
В заявляемом решении для «кольцевого» ПЗС-фотоприемника, как и в прототипе [1], используется режим накопления поля, т.е. в режиме чересстрочной развертки видеосигнала накопление зарядовой «картины» осуществляется в полукадрах под одними и теми же фазовыми шинами.
Затем, аналогично режиму прототипа [1], перед считыванием в обоих
«кольцевых регистрах зарядовые пакеты соседних (в радиальном
направлении) пикселов фотомишени объединяются попарно, причем по-
разному для последовательно считываемых нечетных и четных «кольцевых»
строк формируемого изображения, как показано на фиг. З.
Первая строка содержит попарные отсчеты: (Mg+Су), (G+Ye),
(Mg+Су), (G+Ye) и так далее.
Вторая строка содержит попарные отсчеты: (Су+G), (Ye+Mg), (Су+G), (Ye+Mg) и так далее.
Очевидно, что третья и другие последующие нечетные строки будут содержать такие же попарные отсчеты, как и первая строка, а четвертая и другие последующие четные строки - такие же попарные отсчеты, как и вторая строка.
Для получения яркостного сигнала для нечетных строк производится операция по алгоритму, который заключается в том, что выполняется задержка на элемент разложения, совпадающая по времени с промежутком «кольцевого» поворота зарядов, и суммирование попарных отсчетов:
Коэффициент в формуле (1) возвращает «должок», приобретенный за счет суммирования зарядов в попарных отсчетах. Очевидно, что выражение (1) можно представить так:
Применив аналогичный алгоритм для четных строк, получим следующее выражение для яркостного сигнала:
Аналогично представим выражение (3) в основных цветах:
Выражения (2) и (4) показывают, что яркостной сигнал для нечетных и четных строк одинаков.
Для получения цветоразностного сигнала синего (В - Y) выполняется операция по другому алгоритму, который заключается в том, что для нечетных строк выполняется задержка по времени на элемент разложения и вычитание попарных отсчетов:
Для получения цветоразностного сигнала красного (R - Y)
выполняется операция по алгоритму, аналогичному при получении цветоразностного сигнала синего, но применительно для четных строк:
Эти два цветоразностных сигнала совместно с сигналом яркости замешиваются в сигнал CVBS в системе PAL. Поясним, что CVBS - аббревиатура от английских слов: «composite video bar signal», т.е. полный видеосигнал.
Необходимо отметить, что для заявляемого «кольцевого» фотоприемника электроды переноса на мишени 1-3-1, электроды в «кольцевых» регистрах 1-3-2-(1) и 1-3-2-(2), включая конфигурацию их затворов загрузки, а также световые «окна» для «кольцевого» мозаичного фильтра могут быть выполнены с геометрической формой не в виде прямоугольника, а в виде части кругового кольца.
Телевизионная камера цветного изображения, выполненная на базе нового фотоприемника, см. фиг. 2, содержит последовательно расположенные и оптически связанные панорамный объектив 1-1, инфракрасный отсекающий фильтр (ИК-фильтр) 1-2 и фотоприемник 1-3, мишень которого накрыта мозаичным цветным фильтром, являющимся «кольцевым» по форме, см. фиг. З, который разделяет световой поток, попадающий на светочувствительные элементы, соответственно на его голубой, желтый, пурпурный и зеленый компоненты; в состав телевизионной камеры также входят следующие блоки: сигнальный процессор 1-4, блок 1-5 «кольцевой» развертки, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 1-6 и БФА 1-7; выход БПЗН фотоприемника 1-3 подключен к информационному входу сигнального процессора 1-4, соединенному последовательно с АЦП 1-6; выход управления экспозицией сигнального процессора 1-4 подключен к первому управляющему входу блоку 1-5 «кольцевой» развертки видеосигнала, первый выход которого подключен к управляющим входам мишени фотоприемника 1-3, второй выход блока 1-5 - к управляющим входам «кольцевого» регистра фотоприемника 1-3, третий выход блока 1-5 - к входу синхронизации сигнального процессора 1-4, а четвертый выход блока 1-5 - к тактовому входу АЦП 1-6, выход которого является выходом телевизионной камеры; информационный вход БФА 1-7 подключен к выходу импульсов сброса блока 1-5 «кольцевой» развертки, синхронизирующий вход БФА 1-7 - к соответствующему выходу блока 1-5 «кольцевой» развертки, а выход БФА 1-7 - ко второму управляющему входу блока 1-5 «кольцевой» развертки.
Панорамный объектив 1-1 телевизионной камеры, как и в прототипе [1], предназначен для формирования оптического изображения кругового обзора (кольцевого изображения). В качестве технического решения для панорамного объектива 1-1, совпадающим с аналогичным решением для прототипа, может быть предложен панорамный зеркально-линзовый объектив, конструкция которого запатентована в России отечественными специалистами из Московского государственного университета геодезии и картографии [4].
Фотография кольцевого изображения, формируемого панорамным объективом, представлена на фиг. 4. Угловое поле в пространстве предметов для этого объектива составляет 360 градусов по азимуту и может достигать (75-80) градусов по углу места.
ИК-фильтр 1-2, как и в прототипе [1], изменяет спектральную характеристику «кольцевого» фотоприемника 1-3, обеспечивая согласование со спектральной чувствительностью человеческого глаза.
ИК-фильтр 1-2 может быть выполнен в составе панорамного объектива 1-1 или интегрирован непосредственно в «кольцевой» фотоприемник 1-3.
Отметим, что период управляющих импульсов Tr, формируемых на выходе БФА 1-8, как и у прототипа [1], определяется соотношением:
где Тр - период считывания элемента в фотоприемнике;
nm - коэффициент, целое число, величина которого для текущей строки считывания в фотоприемнике равна отношению:
где Δ1 - площадь светочувствительного элемента для первой строки считывания в фотоприемнике;
Δm - площадь светочувствительного элемента для текущей строки считывания в фотоприемнике.
На фиг. 6 показана возможная структурная схема БПЗН «кольцевого» фотоприемника 1-3 с организацией «плавающая диффузионная область», которая полностью совпадает со схемой, применяемой в настоящее время в матрицах ПЗС для реализации прямоугольной развертки видеосигнала, см. например, [2].
На этом чертеже приняты следующие обозначения: Uф1, Uф2, - напряжения на шинах для двухфазного управления «кольцевым» регистром; Uвыхз - напряжение на выходном затворе; Двьх, Дсбр - выходной и сбрасывающие диоды соответственно.
Перед считыванием информационного заряда очередного элемента в процессе его преобразования в напряжение видеосигнала информационный заряд предыдущего элемента должен быть сброшен в стирающий диод Дсбр.
Эта процедура осуществляется в заявляемом фотоприемнике параллельно, как для первого, так и для второго «кольцевых» регистров при помощи импульсов сброса Tr, которые подаются на соответствующую шину управления БПЗН 1-3-4 (см. фиг. 1).
Блок формирования апертуры (БФА) 1-7 предназначен для управления считывающей апертурой фотоприемника 1-3 при поэлементном съеме напряжения видеосигнала в БПЗН 1-3-4. В результате для всех строк фотоприемника обеспечивается одинаковая по полю площадь считывающей апертуры видеосигнала при различной от строки к строке площади электродов светочувствительных элементов сенсора.
Эпюра выходного сигнала Tr, вырабатываемая на выходе БФА 1-7, представлена на фиг. 7.
В физическом плане управление площадью апертуры осуществляется за счет суммирования зарядовых пакетов в соседних элементах каждой текущей «кольцевой» строки сенсора до выполнения процедуры преобразования «заряд - напряжение».
Поэтому это зарядовое сложение не может быть дополнительным источником шумов для видеосигнала на выходе телевизионной камеры.
Рассмотрим работу телевизионной камеры цветного изображения с заявляемым фотоприемником в составе компьютерной системы панорамного наблюдения, см. фиг. 2.
Система содержит телевизионную камеру в позиции 1 и сервер в позиции, 2 являющийся узлом локальной вычислительной сети, к которому подключены два или более персональных компьютеров в позиции 3.
Система содержит телевизионную камеру в позиции 1 и сервер в позиции 2, являющийся узлом локальной вычислительной сети, к которому подключены два или более персональных компьютеров в позиции 3.
В разъем расширения на материнской плате сервера 2 установлена плата видео, согласованная по каналам ввода/вывода, управлению и питанию с шиной сервера, содержащая блок преобразования «кольцевого» кадра в «прямоугольный» (БПКП), вход которого подключен к выходу блока оперативной памяти на кадр, а выход - к выходу «сеть», причем число «прямоугольных» кадров (k), соответствующих одному текущему «кольцевому» кадру, удовлетворяет соотношению:
где γг - горизонтальный угол поля зрения в градусах наблюдаемого оператором изображения, а само это преобразование выполняется программным путем, априори означающее оптимизированное использование мишени фотоприемника.
Предполагается, что телевизионная камера 1 установлена в фиксированное положение, например при помощи фотоштатива (на фиг. 2 он не показан).
Панорамный объектив 1-1 формирует «кольцевое» оптическое изображение наблюдаемой сцены, проецируя его через ИК-фильтр 1-2 на мишень 1-3-1 фотоприемника.
В результате фотоэлектрического и последующего аналого-цифрового преобразования видеосигнала на выходе телевизионной камеры 1 формируется цифровой телевизионный сигнал цветного изображения.
По интерфейсу (например, USB 2,0) в оперативную память сервера 2 строка за строкой будет транслироваться цифровой видеосигнал «кольцевого» кадра контролируемого панорамного сюжета.
Предположим, что текущий угол поля зрения (γг) предъявляемого панорамного изображения составляет 60 градусов по горизонтали, тогда «кольцевой» кадр записи согласно соотношению (7) включает 6 (шесть) условных областей.
Очевидно, что в этом случае оперативная память сервера 2, куда заносится видеоинформация о панорамном цветном изображении, должно содержать 6 областей для записи входного видеосигнала текущего «кольцевого» кадра.
Далее, как и у прототипа [1], в сервере 2 осуществляется операция считывания видеосигнала, а в результате - конвертирование «кольцевого» кадра в обычные «прямоугольные» кадры и возможность предоставления этой информации на выходе «сеть» сервера 2.
Поэтому цифровой видеосигнал записи для каждого «кольцевого» кадра изображения преобразуется в 6 «прямоугольных» кадров, которые могут быть предложены в виде выбранной последовательности (см. фиг. 6) операторам персональных компьютеров.
Это означает, что в реальном масштабе времени может быть реализован контроль шести изображений с одинаковой по полю (повышенной) четкостью наблюдаемой «картины», как у прототипа [1], но с уменьшенным почти в два раза энергопотреблением фотоприемника.
В настоящее время все элементы структурной схемы устройства «кольцевого» фотоприемника цветного изображения (все элементы его схемотехнической организации) для панорамного телевизионно-компьютерного наблюдения освоены или могут быть освоены отечественной промышленностью.
Поэтому следует считать предлагаемое изобретение соответствующим требованию о промышленной применимости.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Патент РФ №2641284. МПК H04N 5/225. Телевизионная камера цветного изображения для панорамного компьютерного наблюдения. / В.М. Смелков // Б.И. - 2018. - №2.
2. Хромов Л.И., Лебедев Н.В., Цыцулин А.К., Куликов А.Н. Твердотельное телевидение. - «Радио и связь», 1986.
3. Секен К., Томпсет М. Приборы с переносом заряда. Перевод с англ. - «Мир», 1978.
4. Патент РФ №2185645. МПК G02B 13/06, G02B 17/08. Панорамный зеркально-линзовый объектив. / А.В. Куртов, В.А. Соломатин // Б.И. - 2002. - №20.
Изобретение относится к панорамному компьютерному наблюдению, которое выполняется цветной телевизионной камерой кругового обзора в области, близкой к полусфере, т.е. в пространственном угле 360 градусов по азимуту и десятки градусов по углу места, при помощи единственного «кольцевого» фотоприемника, изготовленного по технологии приборов с зарядовой связью (ПЗС). Техническим результатом является сокращение энергопотребления фотоприемника. Результат достигается за счет двойного снижения частоты поэлементного переноса зарядов в «кольцевой» строке путем выполнения выходного «кольцевого» регистра в виде двух «кольцевых» регистров. 1 з.п. ф-лы, 8 ил.
1. Устройство «кольцевого» фотоприемника цветного изображения для панорамного телевизионно-компьютерного наблюдения, изготовленное по технологии приборов с зарядовой связью (ПЗС), имеющее форму кольца и содержащее на его кристалле «кольцевую» фотоприемную область (мишень), «кольцевой» выходной регистр и блок преобразования «заряд - напряжение» (БПЗН), выход которого является выходом цветного видеосигнала фотоприемника, причем на фотоприемной области линейки светочувствительных элементов чередуются с линейками экранированных от света элементов, а сама фотоприемная область накрыта мозаичным фильтром, разделяющим свет на голубой, желтый, пурпурный и зеленый компоненты, при этом площадь светочувствительных элементов на мишени фотоприемника, совпадающая с площадью соответствующих «окон» мозаичного цветного фильтра, и площадь соответствующих экранированных элементов на мишени фотоприемника от строки к строке различна, увеличиваясь в направлении вдоль «кольцевой» строки по мере движения к внешней периферии до максимальной величины, не превышающей площадь пиксела его «кольцевого» выходного регистра, при этом в БПЗН выполняется управление площадью считывающей апертуры видеосигнала пропорционально изменению площади светочувствительных элементов мишени фотоприемника, отличающееся тем, что «кольцевой» выходной регистр выполнен в виде двух смежных (первого и второго) «кольцевых» регистров, каждый из которых снабжен затвором загрузки и содержит половину от числа элементов для каждой фотоприемной строки, причем расположенный за мишенью первый «кольцевой» регистр является универсальным, обеспечивая перенос зарядовых пакетов в двух направлениях, а именно: как вдоль регистра, так и поперек его (насквозь), при этом каждый из двух смежных элементов первой фотоприемной строки мишени связан зарядовой связью через соответствующий затвор загрузки с расположенными напротив элементами первого и второго «кольцевых» регистров, а последние элементы первого и второго «кольцевых» регистров связаны зарядовой связью соответственно с первым и вторым входами БПЗН, причем для зарядовых пакетов, поступающих по его второму входу, выполняется параллельно, как и по первому входу, управление площадью считывающей апертуры видеосигнала, при этом каждый из двух затворов обеспечивает загрузку зарядовыми пакетами для своего «кольцевого» регистра в течение половины интервала обратного хода строчной развертки по телевизионному стандарту и по отношению к другому затвору -последовательно во времени, а число фазных электродов для отдельно взятого пиксела в обоих «кольцевых» регистрах должно быть четным, составляя показатель 2 или 4.
2. Устройство «кольцевого» фотоприемника цветного изображения по п. 1, отличающееся тем, что электроды переноса фотоприемной области, электроды первого и второго «кольцевых» регистров, включая конфигурацию их затворов загрузки, а также световые «окна» у «кольцевого» мозаичного фильтра, выполнены с геометрической формой в виде части кругового кольца.
| ТЕЛЕВИЗИОННАЯ КАМЕРА ЦВЕТНОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ ДЛЯ ПАНОРАМНОГО КОМПЬЮТЕРНОГО НАБЛЮДЕНИЯ | 2017 |
|
RU2641284C1 |
| US 6563101 B1, 2003.05.13 | |||
| US 7259788 B1, 2007.08.21 | |||
| US 4811106 A, 1989.03.07 | |||
| US 5880781 A, 1999.03.09 | |||
| US 4236830 A, 1980.12.02 | |||
| US 4990985 A, 1991.02.05 | |||
| US 3913077 A, 1975.10.14. | |||
