Устройство автоматической регулировки чувствительности телевизионной камеры на матрице приборов с зарядовой связью Советский патент 1987 года по МПК H04N5/228 

Изобретение относится к телевизионной (ТВ) технике и может быть использовано в передающих камерах с датчиками изображения на матрице приборов с зарядовой связью (ПЗС).

Цель изобретеьшя - расширение динамического диапазона регулировки освещенности.

На фиг.1 изображена структурная электрическая схема устройства автоматической регулировки чувствительности ТВ-камеры на матрице ПЗС; на фиг,2 - эпюры напряжений,

Устройство автоматической регулировки чувствительности ТВ-камеры на матрице ПЗС (фиг,.1) содержит фоточувствительную матрицу 1 ПЗС, усилитель 2 напряжения, пиковый детектор 3, пшротно-импульсный. модулятор 4, формирователь 5 управляющих напряжений секции накопления, генератор 6 управляющих напряжений, первый источник 7 опорных напряжений, формирователь 8 управляющих напряжений секции хранения, формирователь 9 импульса обогащения и второй источник 10 опорных напряжений,

Устройство работает следующим образом.

Изображение с помощью объектива фокусируется на секцию накопления фоточувствительной матрицы 1 ПЗС, Фоточувствительная матрица 1 ПЗС имеет две секции - секцию накопления и секцию хранения, а также выходной регистра Накопление, хранение и перемещение зарядов в матрице ПЗС осуществляется потенциальными ямами, которые создаются в приповерхностной области полупроводника под действием электрических импульсных напряжений, приложенных к фазным электродам, нанесенным на окисленную поверхность :. полупроводниковой подложки. Пакеты зарядов перемешаются вдоль поверхности в результате последовательной коммутации соседних электродов. Величина заряда, локализующегося в потенциальной яме, пропорциональна времени накопления и освещенности соответствующего элемента в секции накопления матрицы 1 ПЗС,

Во время прямого хода по кадру происходит накопление заряда, пропорционального освещенности и времени накопления, а во время кадрового гасящего импульса заряд( соответствующий изображению, переносится в защищенную от света секцию хранения, Во время следующего прямого хода по кадру происходит накопление заряда в

секции накопления, а из секции хранения заряд во время строчных гасящих импульсов строка за строкой сдвигается в выходной горизонтгшьный регистр, Из выходного регистра в течение прямого хода строчных гасящих, импульсов заряды последовательно выводятся че- . рез выходное устройство на выход усилителя 2 напряжения. Усиленный сигнал изображения детектируется пико- ,

5 вым детектором 3, Постоянное напряжение, пропорциональное размаху сигнала на входе усилителя: 2 напряжения, поступает на вход широтно-им- пульсного модулятора 4 и изменяет

0 длительность его импульса в пределах длительности одного кадра. Этот изменяющийся импульс поступает на вход управления фoplvIиpoвaтeля 5, где замешивается в импульсные управляю5 щие напряжения секции накопления.

Изменение длительности импульса, вы- . рабатываемого широтно-импульсным модулятором 4, изменяет время накопления, что позволяет поддерживать

0 оптимальными условия накопления све- тогенерированного заряда, .в результате потенциальные ямы не заполняются полностью неосновными носителями и не происходит потери части изобраg жения или всего изобрагкения.

Генератор 6 управляющих напряжений вырабатывает двухфазные импульсные последовательности, которые поступают на входы обоих формировате0 лей 5 и 8, где преобразуются в многоуровневый импульсный сигнал у правле- н ия секцией накопления и секцией хранения фоточувствительной матрицы 1 ПЗС, а также строчные и кадровые

45 сигналы синхронизации и управления. Источники 7 и 10 опорн з1х напряжений задают необходимые уровни в многоуровневых импульсных сигналах управления секциями накопления и хранения,

50 необходимые для функционирования матрицы 1 ПЗС. Импульс управления, длительностью в несколько строк, сле- дующмй с частотой кадров (фиг, 2а), с выхода генератор 6 поступает на

55 вход управления формирователя 9, где осуществляется формирование импульсных напряжений, одно из которых имеет нижний уровень, соответствующий потенциалу хранения, а верхний - по31

тенциалу обогащения (фиг, 26), другие импульсные напряжения имеют нижний уровень, соответствующий потенциалу обеднения , а верхний - потен- циалу обогащения (фиг. 2в).. Импульсные напряжения.поступают на формирователь 8, где и замешиваются в импульсные сигналы управления (фиг,2г, д), подаваемые на электроды секции хранения (фиг, 2е, ж). При этом секция хранения переводится в режим обогащения на время, равное длительности нескольких строк один раз за кадр перед началом быстрого переноса заряда на секции накопления в секцию хранения, благодаря чему устраняется паразитный заряд, возникающий в секции хранения. ПРИ увеличении уровня освещенности и проявляющийся в виде белого языка в начале кадра. Это приводит к существенному расширению диапазона регулировки устройства по свету, что позволяет получать качественное изображение в значительно большем диапазоне изменения освещен- ностей.

Формула изобретения

Устройство автоматической регули- ровки чувствительности телевизионной камеры на матрице приборов с зарядовой связью (ПЗС), содержащее формирователь управляющих напряжений секции накопления, электроды секции накоп- ления ПЗС подключен к выходу формирователя управляющих напряжений сек94

ции накопления, первый вход которог подключен к первому выходу генератора управляющих напряжений, а второй вход соединен с выходом первого источника опорных напряжений, выход фоточувствительной матрицы ПЗС через последовательно соединенные усилитель напряжения, выход которого является выходом устройства, пиковый детектор и широтно-импульсный модуля- тор соединен с входом управления формирователя управляющих напряжений (Секции накопления, вход синхронизации тиротно-импульсного модулятора подключен к второму выходу генератора управляющих напряжений, к третьему выходу которого подключен первый вход формирователя управляющих напряжений секции хранения, выходы которого соединены с электродами секции хранения матрицы ПЗС, а управляющие входы усилителя напряжения подключены к четвертому выходу генератора управляющих напряжений, отличающееся тем, что, с целью расширения динамического диапазона регулировки освещенности, введены последовательно соединенные второй источник опорных напряжений и формирователь импульса обогащения, вход управления которого соединен с пятым выходом генератора управляющих напряжений, а выход формирователя импульса обогащения подключен к второму входу формирователя управляющих напряжений секции хранения.

а Импу/ ьс ynpad/iSHUfi (кадровый)

,r nигL

5 Напря нение но Sb/xode qoopfiupoffame/гя

Откранений

g Напря ненив HQ вь/коде (popfiupoSamejrf) иппулисоВ

Направление на первом ffxoffe мультиплексора S

ОП

l.fLl

д HQnpffH ef ue на первое ffxoffe f i/flbinunflef copa 6

IIM

пп

f Напрй еиае но э/ енгпроВа)(.первой {третьей)Q) секции (.раненияРен им

Перенос полезногообогащения

japoaa в сек ц (/ю

W Напрй неиие на з/гектроде второй (разы секции хранения

(/обогащения

О J П i

пп

fewafi обогащения

л HiMMfh

)г ран8ни Фиг. 2

Составитель Г.Росаткевич Редактор И.Шулла Т гхред А.Кравчук Корректор Н.Король

Заказ 5128/52Тираж 635Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва Ж-35, Раушская наб, , д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Лроектная, 4

Изобретение относится к телевизионной технике. Цель изобретения расширение динамического диапазона регулировки освещенности, Устр-во содержит фоточувствительную матрицу 1 приборов с зарядовой связью, усилитель 2 напряжения, пиковьй детектор 3, широтно-импульсный модулятор 4, формирователь (ф) 5 управляющих напряжений секции накопления, генератор 6 управляющих напряжений, источники 7 и 10 опорных напряжений, Ф 8 управляющих напряжений секции хранения и Ф 9 импульса обогащения. Источники 7 и 10 задают необходимые уровни в многоуровневых импульсных сигналах управления секциями накопления и хранения, необходимые для функционирования матрицы 1. Ф 9 формирует импульсные напряжения, одно из которых имеет нижний уровень, соответствующий потенциалу хранения, а верхний - потенциалу обогащения, другие импульсные напряжения имеют нижний уровень, соответствующий потенциалу обеднения, а верхний - потенциалу обогащения. Импульсные напряжения поступают на Ф 8, где и замешиваются в импульсные сигналы управления, подаваемые на электроды секции хранения. Цель достигается введением Ф 9 и источника 10, с помощью которых устраняется паразитный заряд, возникающий в секции хранения при увеличении уровня освещенности. I ил. С S (Л 00 4 ki со