Телевизионная камера на приборах с зарядовой связью Советский патент 1985 года по МПК H04N3/14 H04N5/225 H04N5/228 

Изобретение относится к телевизионной технике и может быть использовано преимущественно в передаюпщх камерах с датчиками изобра-г жения на матрице приборов с заряДовой связью.

Наиболее близкой к изобретению является телевизионная камера на приборах с зарядовой связью, содержащая матрицу приборов с зарядовой связью, состоящую из последовательно связанных зарядовой связью секции накопления, управляющий вход которой соединен с выходом блока преоразования уровней напряжения секции накопления, секции хранения, управляющий вход которой соединен с выходом блока преобразования уровней напряжения секции хранения, и выходного регистра, управляющий вход которого соединен с выходом блока преобразования уровней напряжения выходного регистра, причем тактовые вхрды блока преобразования уровней напряжения секции накопления и блока преобразования уровней напряжения секции хранения соединены,соответственно с первым и вторьтм выходами синхрогенератора, третий, четвертый и пятый выходы которого подключены к входам формирователей фазного напряжения (ФФН) соответственно секции накопления, секции хранения и выходного регистра, причем выход ФФН срответственно секций накопления соединен с информационным входом блока преобразования уровней напряжения секции накопления, а выход выходного регистра подключен к входу видеоусилитег. ля to.

Недостатком известной телевизионной камеры является возможность формирования всего передаваемого изображения только в целом растре, соответствующем растру воспроизводящего блока. Однако при передаче репортажей с соревнований, конференций и т.п. часто возникает потребность в воспроизведении всего изображения, передаваемого одной телевизионной камерой, лишь на части растра с тем, чтобы на воспроизводящем блоке в растре могли быть помещены изображения (целиком) от нес кольких камер.

Целью изобретения является распшрение функциональных возможностей телевизионной камеры путем обес печения оперативного формирования всего передаваемого изображения в части растра.

Поставленная цель достигается тем, что в телевизионную камеру на приборах с зарядовой связью, содержащую матрицу приборов с зарядовой связью, состоящзпо из последовательно связанных зарядовой связью секции накопления, управляющий вход которой соединен с выходом блока преобразования уровней напряжения секции накопления, секции хранения, управляющий вход которой соединен с выходом блока преобразования уровней напряжения секции хранения, и выходного регистра, управляющий вход которого соединен с выходом блока преобразования уровней напряжения выходного регистра, причем тактовые входы блока преобразования уровней напряжения секции накопления и блока преобразования уровней напряжения секции хранения соединены соответственно с первым- и вторым выходами синхрогенератора, третий, четвертый и пятый выходы которого подключены к вход формирователей фазных напряжений (ФФН) соответственно секции накопления, секции хранения и выходного регистра, причем выход ФФН секции накопления соединен с информационным входом блока преобразования уровней напряжения секции накопления, а выход выходного, регистра подключен к входу видеоусилителя, введены блок команд и блок стробирования, первый вход которого соединен с шестым выходом синхрогенератора, второй вход - с первым выходом блока команд, третий вход - с выходом ФФН секции хранения, четвертый вход - с выходом ФФН выходного регистра, первый выход - с информационным входом блока преобразования уровней напряжения секции хранения, второй выход - с информационным входом блока преобразования уровней напряжения выходного регистра, второй выход блока команд подключен к первому входу синхрогенератора, седьмой выход которого соединен с первым входом блока команд.

Эти признаки позволяют сжать передаваемое изображение путем

сжатия видеосигнала в секции хранения.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема телевизионной камеры; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу телевизионной камеры; на фиг. 3 временные диаграммы, поясняющие работу блока стробирования; на фиг.4.- структурная электрическая схема объединения нескольких устройств Согласно изобретению для совмещения в одном растре воспроизводящего блока нескольких изображений. I

Телевизионная камера содержит

матрицу 1 приборов с зарядовой связью (ПЗС), состоящую из секции 2 накопления, секции 3 хранения и выходного регистра 4, блок 5 преобразования уровней напряжения секции накопления, блок 6 преобразования уровней напряжения секции хранения, блок 7 преобразования уровней напряжения выходного, регистра, ФФН 8 секции накопления, ФФН 9 секции хранения, ФФН 10 выходного регистра, синхрогенератор 11, видеоусилитель 12, блок 13 команд, блок 14 стробирования. При объединении нескольких таких .телевизионных камер для создания суммарного изображения использзпотся селектор 15 синхросигнала и смеситель-формирователь 16.

Телевизионная камера работает следующим образом.

Изображение формируется в одном из квадрантов приемного регистра. При объединении четырех аналогичных телевизионных камер (фиг. 4) на приемном растре формируете, картинка из четырех различных изображений (от каждой телевизионной камеры).

Перестройку растра, обеспечивающая вывод сигнала изображения в любом из четырех квадрантов приемного растра, или вывод всего изображения из четырех квадрантов экрана видеоконтрсльного устройства осуществляется путем перестройки режима управления секций хранения и выходным регистром матрицы ПЗС.

По сравнению с известным полноформатным режимом управления при выводе изображения на весь экран видеоконтрольного устройства частот построчного переноса из секции хранения в выходной регистр и частота поэлементного переноса в выходном

5894

регистре вдвое вьше; момент завершения построчного переноса совмещен с моментом начала поэлементного переноса или рассовмещен на половину активной части строки в зависимости от квадранта изображения; момент завершения покадрового переноса на секции накопления в секцию хранения совмещен с моментом начала построчного переноса или рассовмещения на половину активной части кадра в зависимости от квадранта изображения.

На фиг. 2а,б изображены временные диаграммы сигналов управления, подаваемых на электроды соответственно секции хранения и выходного регистра матрицы ПЗС в полноформатном режиме; на фиг. 2в - полный

0 телевизионный сигнал на выходе

видеоусилителя в полноформатном режиме; на фиг. 2г, 2д, 2е, 2ж, 2з, 2и - сигналы управления в режиме с перестройкой растра; на фиг. 2г,д 5 временные диаграммы сигналов при выводе изображения в лев верхний квадрант видеоконтрольного устройства (обозначение & на фиг. 4); на фиг о 2г,«.- диаграммы сигналов при выводе изображения в правый верхний квадрант видеоконтрольного устройства (л на фиг. 4); на фиг.2ж,з диаграммы сигналов при выводе изображения в левый нижний квадрант видеоконтрольного устройства (J на фиг. 4); на фиг. 2ж и 2и - диаграммы сигналов при выводе изображения в правый квадрант нижнего видеоконтрольного устройства ( А на фиг.4);

jj на фиг. За - сигнал гашения приемного воспроизводящего блока. (Показано по одной диаграмме для каждой из секций вместо требуемых трех применительно к известной трехфаз, ной системе управления матрицы ПЗС).

Временные .диаграммы сигналов управления, подаваемых на электроды секции накопления матрицы ПЗС в полноформатном режиме и в режиме с перестройкой растра (не показаны), не отличаются ипредставляют собой известные четырехуровневые сигналы с уровнями электрических смещений обогащения, обеднения, накопления и

5 переноса. При работе матрицы ПЗС в . режиме черезстрочного разложения изображения светогенерированные заряды в течение нечетных полей накапливаются под электродами одной фазы, а в течение четных полей - по электродами другой. На фиг. 2 - обозначены также: Tj - период построчного переноса из секции хранения в выходной регистр в полноформатном режиме; Т пери од построчного переноса иа секции хранения в выходной регистр в режиме с перестройкой растра; Т - период поэлементного переноса в выходном регистре в полноформатном режиме; Тд - период поэлементного переноса в выходном регистре в режиме.с перестройкой растра; Тр временное рассовмещение момента завершения построчного переноса с моментом начала поэлементного переноса; Трц - временное рассовмещение момента завершения покадрового переноса из секции накопления в секцию хранения с моментом начала построчного переноса. , Приводятся возможные варианты местоположения сжатого изображения . Предположим, что телевизионная .камера занимает поз. А на фиг. 4 и формирует изображение в квадранте Д растра. В этом случае синхро низатор 11 устанавливается в автономный режим. Коммутационные элеме ты в блоке 13 команд устанавливаются в один из пяти вариантов для полноформатного режима и каждого и квадрантов растра таким образом, .что с выхода блока 13 на второй вход блока 14 стробирования поступает команда, например в виде по. тенциала о выборе квадранта л. В с ответствии с этой командой с синхр генератора 11 на первый вход блока 1 стробирования поступают тактовые импульсы вдвое больше высокой частоты, чем в полноформатном режиме. В блоке 14 формируются стробирующи импульсы по кадру и по строке (фиг. Зг,е). I Двухуровневые взаимно перекрывающиеся импульсные последовательности с выхода ФФН 9 секции хранения, следующие на третий вход блок 14 стробирования, и двухуровневые взаимно перекрывающиеся импульсные последовательности с вьпсода ФФН 10 выходного регистра, следующие на четвертый вход блока 14 стробирова ния, на выходе последнего оказываются простробированными в соответствии с указанными стробирующими сигналами и поступают далее соответственно на лок 6 преобразования уровней напряжения секции 3 хранения и блок 7 преобразования уровней напряжения выходного регистра 4, где-преобразуются соответственно в трехуровневые сигналы (фиг. 2г) с уровнями электрических смещений обеднения, хранения и переноса, и двухуровневые сигналы (фиг. 2д) с уровнями электрических смещений вывода и переноса, подаваемые затем соответственно на электроды секции хранения и выходного регистра матрицы ПЗС. Одновременно с третьего выхода синхрогенератора 11 на вход ФФН 8 секции накопления подаются те же импульсные сигналы, что и в полноформатном режиме, которые преобразуются в двухуровневые взаимно перекрывающиеся импульсные последовательности, подаваемые далее непосредственно на вход ,блока 5 преобразования уровней напряжения секции накопления. На электроды секции 2 накопления матрицы 1 ПЗС подаются четырехуровневые сигналы с уровнями электрических смещений обогащения, обеднения, накопления и переноса (не показаны), которые не отличаются от циклограмм известного устройства и не изменяются от позиции, занимаемой телевизионной камерой на фиг. 4 в последующем изложении. В результате заряды, накопленные в секции 2 накопления, с удвоенной скоростью переносятся внутри секции хранения и выводятся в выходной регистр и из него.. Следовательно, видеосигнал займет лищь четвертую часть времени кадра, занимаемого видеосигналом в полноформатном режиме. Видеосигнал с вьггсода матрицы 1 ПЗС поступает на видеоусилитель 12, где подвергается обработке, например простой фильтрации тактовой помехи при помощи фильтра нижних частот и предварительному усилению. В случае объединения телевизионных камер ,в систему (фиг. 4) видеосигнал подается на третий вход смесителя-формирователя 16, на второй вход которого с синхрогенератора 11 приходятся сигналы гашения и синхронизации приемника. В результате на

его выходе формируется полный телевизионный сигнал,занимающий квадрант Д воспроизводящего блока (фиг. 2к).

Предположим, что телевизионная камера занимает поз. В на фиг. 4 и формирует изображение в квадранте Д. В этом случае на её входе присутствует внешний полный телевизионный сигнал с телевизионной ка- . меры поз. А Селектор 15 синхросигналов выделяет из полного телевизионного сигнала от телевизионной камеры поз. А строчные и кадровые синхроимпульсы, поступающие на соответствующие входы синхронизатора 11, на второй вход блока 13 команд гюступают импульсы синхронизации приемника. Благодаря этому на второ выходе блока 13 команд появляется сигнал, который, поступая на третий вход синхрогенератора 11, устанавливает последний в ведомый режим. Предположим, что телевизионная камера, включенная в поз. В (фиг. 4), должна обеспечивать вывод изображения в квадрант приемного воспро-. изводящего блока. Для этого коммутационные элементы в блоке 13 команд устанавливаются в положение, при котором соответствующая команда на блок 14 стробирования приводит к формированию в последнем стробирукнцих импульсов по кадру и по строке (соответственно фиг. Зг,3ж) а на его вход поступают с синхрогенератора 11 синхроимпульсы удвоенной частоты. На электроды секции хранения и выходного регистра матрицы 1 ПЗС подаются сигналы управления (фиг. 2г,е). Одновременно, благодаря появлению на первом входе блока 13 команд сигнала с выхода синхрогенератора 11 блок 13 формирует на управляющем входе смесителя-формирователя 16 команду, раз,решающую прохождение на выход всего устройства видеосигнала,, подаваемого на информационный вход смесителя-формирователя 16. На выходе смесителя-формирователя 16 при этом формируется суммарный полный телевизионный сигнал (фиг. 2м), представляющий собой сумму сигналов входного, т.е. от телевизионной камеры на поз 4 (фиг. 2к), и вырабатываемого предлагаемой телевизионной камерой, включенной в поз. В (фиг. 2л),

Работа телевизионных камер, установленных в системе (фиг. 4) в поз.С и поз. D в предположении, что вывод изображений с этих телевизионных камер осуществляется соответственно в квадранты 4, А приемного воспроизводящего блока, аналогична рассмотренной вьше в поз. А и поз. В и может быть легко понята из фиг. Зд,

е,ж, 2ж,з,и, 2н,о,п. Очевидно, что с выхода телевизионной камеры, включенной в поз. Р , при работе всех четырех телевизионных камер, включенных по схеме на фиг. 4, снимается полный телевизионный сигнал

(фиг. 2р), лредставляющий собой сумму четырех сжатых видеосигналов, вьфабатываемых каждой телевизионной камерой в-отдельнтэсти, и занимающей

все четьфе квадранта Д , 4 , А , Л на экране воспроизводящего блока 5.

Кроме рассмотренных режимов работы со сжатием изображения телевизионная камера может работать в

полноформатном режиме. Тогда надобность в системе, вьтолненной по фиг..4, отпадает. Б этом случае сйнхрогенератор 11 работает либо в автономном режиме, либо в ведомом режиме, если на входе селектора 15 присутствует внещний сигнал. Однако при этом с блока 13 команд на управляющий вход смесителя-формирователя 16 подается команда, запрещающая прохождение на его выход внешнего сигнала, а в блок 14 стробирования поступает команда на формирование стробирующих импульсов по кадру и по строке (фиг. Зб,в). При

этом на электроды секции хранения и выходного регистра матрицы 1 приборов с зарядовой связью подаются сигналы управления, (фиг. 2а,б), Т.е. те же, что и в известном устройстве. Телевизионная камера работает также, а на ее выходе формируется полный телевизионный сигнал, видеосигнал в котором следует с периодом Тг, равным двум строкам растРа воспроизводящего приемного блока, например видеоконтрольного устройства, работающего в стандартном режиме разложения (фиг. 2в).

Таким образом, предлагаемая телевизионная камера позволяет формировать сжатый видеосигнал, при воспроизведении которого полное изображение передаваемого кадра отобра 1жается в выбранной части растра например в. одном из его квадрантов. При этом качество изображения в этом участке растра выше, чем при полноформатном изобраькении, так как обычно при работе с матрицей ПЗС воспроизведение 288 активных строк чередуется с передачей 288 черных строк (фиг..2к), необходимых для организации режима разложения, совместимого с отечественным стандартом 625 строк при 23 кадрах в секунду, в каждом же из четырех изображен), формируемых в режиме с перестройкой растра, черная строка отсутствует. Объединение предложенных телевизионных камер в систему (фиг. 4), позволяющую совмещать изображения. 9 передаваемые ими, со.здает дополнительный положительный эффект, так как функции совмещения изображений во многом осуществляются непосредственно в телевизионной камере. При этом схемотехнические затраты в предлагаемом устройстве по сравнению с известными незначительны, а количество линий связи в системе (фиг. 4) сокращается вдвое по сравнению с обычной лучевой схемой объединения телевизионных камер, в которой между каждой телевизионной камерой и приемной частью имеются 2 линии связи: для видеосигнала и синхросигнала. Предлагаемые телекамеры можно объединить, используя одну линию связи и для видеосигнала и для синхросигнала.

ТЕЛЕВИЗИОННАЯ КАМЕРА НА ПРИБОРАХ С ЗАРЯДОВОЙ СВЯЗЬЮ, содержащая матрицу приборов с зарядовой связью, состоящую из последовательно связанных зарядовой связью секции накопления, управляющий вход котброй соединен с выходом блока преобразования уровней напряжения секции накопления, секции хранения, управляющий вход которой соединен с в лсодом блока преобразования уровней напряжения сек-; ции хранения, и выходно о регистра, управляющий вход которого соединен с выходом блока преобразования уровней напряжения выходного регистра, причем тактовые входы блока преобразования уровней напряжения секции накопления и блока преобразования уровней напряжения секхщи хранения соединены соответственно с первым и вторым выходами синхрогенератора, третий, четвертый и пятый выходы которого подключены к входам формирователей фазного напряжения (ФФН) соответственно секции накопления, секции хранения и выходного регистра, причем выход ФФН секции накопления соединён с информационным входом блока преобразования уровней напряжения секции накопления, а выход выходного регистра подключен к входу видеоусилителя, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения оперативного формирования всего передаваемого изображения в части растра, введены блок команд и блок S стробирования, первый Ьход которого соединен с шестым выходом синхрогенератора, второй вход - с первым выходом блока команд, третий вход с выходом ФФН секции хранения, четвертый вход - с выходом ФФН выходного регистра, первый выход с информационным входом блока преобразования уровней напряжения секции хранения, выход - с информационным входом блока преобрасл зования уровней напряжения выходсх ного регистра, второй выход блока со команд подключен к первому входу синхрогенератора, седьмой выход которого соединен с первым входом блока команд, . ..

Purl

Обедне.ни& .- и r

ууууу1

:гФиг.2 V- t /n-V- t-/- тг- Л-Пг--«/yVWWM IXOSOV MMVtAAMVfl .,..,.... 1 I I | I LirUlILj тг-Пг-П;Г а б

-fh

4tТр.к

fTiff

-ftъ

1

4h

-ff t

-ffL

t

UTLTL .

ff