Устройство для регистрации импульсного изображения Советский патент 1987 года по МПК H04N5/30 

113544442

Изобретение отно.сится к телевизи-пульсного изображения, на вход внеш.онной СТВ) технике и может быть ис-него запуска синхрогенератора 2 при-.

пользовано для регистрации случайныхходит запускающий импульс (фиг.За) и

однократных и импульсных изображенийна выходе счетчика 9 времени кадра

в ТВ-системах на основе формировате-устанавливается уровень логической

лей сигнала изображения на матрицеединицы, индицирующий длительность

приборов с зарядовой связью.кадра (фиг.36).

Цель изобретения - повьшение чув- По положительному фронту импульса

ствительности путем снижения уровня Qкадра счетчик 5 времени синхронно с

фона и внутренних шумов при одновре-тактовым сигналом (фиг.Зв) с третьеменном повьшении быстродействия путемго тактового выхода тактового генерауменьшения мертвого времени.тора 8 устанавливает на первом входе

На фиг.1 приведена структурная установки фоточувствительного блока электрическая схема устройства для 151 уровень логической единицы (фиг.Зг) регистрации импульсного изображения;разрешающий накопление неравновесного на фиг.2 - функциональная схема фор-фотозаряда в матрице 10, т.е. на со- мирователя строчных синхроимпульсов;ответствующие .фазовые электроды сек- на фиг.5 - временные диаграммы работыции накопления подаются уровни обед- устройства; на фиг.4 - пример дискре- 2онения, создающие под этими электродами тного представления импульсного изоб-неравновесное состояние. По окон- ражения.чании времени накопления, пропорциоУстройство содержрт фоточувстви-нального заданному количеству тактотельный блок 1, синхрогенератор 2,вых импульсов, на выходе разрешения

формирователь 3 времени задержки, се- 25счетчика 5 времени накопления индилектор 4 последней строки, Синхроге-цируется уровень логической единицы

нератор 2 содержит счетчик 5 времени(фиг,3д), что переводит формирователь

накопления, счетчик 6 времени строки,7 ССИ в рабочий режим генерации строчформирователь 7 строчных синхроим- .ньк синхроимпульсов, и, кроме того,

пульсов (ССИ), тактовый генератор 8, зосчетчик 6 времени строки и формировасчетчик 9 времени кадра. Фоточувстви-тель 3 времени задержки переводятся

.тельный блок 1 содержит матрицу 10в рабочее состояние ожидания запуска приборор с зарядовой связью, фррмиро- Формирователь 7 по приходу сигна-

ватель 1 Г фазовых напряжений регист-ла разрешения на соответствующий вход

ра, формирователь 12 фазовых напряже- -15 синхронно с первым тактовым импуний секции накопления и выходной ре-льсом, поступившим на его тактовьш

гистр 13 матрицы 10.вход 14, снимает сигнал сброса на выФормирователь 7 строчных импульсовходе сброса л одновременно выставляет

содержит тактовый вход 14, вход 15сигнал разрешения на шине первого

разрешения, первьм вход 16 синхрони- .выхода разрешения синхрогенератора 2

зации, выходы 17-20 запуска, разре-(фиг.Зе, ж) соответственно. Для упшения, синхронизации и.сброса соот-равления двоичными счетчиками 23 и

ветственно, тактовый выход 21 и вто-24 формирователя 7 используются шины

рой вход 22 синхронизации, первый 23входа 15 разрешения и выхода 18 рази второй 24 двоичные счетчики, инвер-решения с разнесенными во времени

тор 25, первый 26 и второй 27 триг-сигналами, что позволяет уменьшить

геры.вероятность ложного запуска от внешУстройство работает следующим обгней синфазной помехи. разом.Таким образом, после установки

В исходном состоянии при отсутст- -уровней логических единицы и нуля на

ВИИ засветки матрицы 10 все фазовыешинах входа 15 разрешения и выхода

электроды секции накопления и выход-18 раз решения формирователя 7 на выного регистра 13 находятся под потен-ходах синхронизации и тактовых формициалом обогащения относительно под-рователя 7 двоичные счетчики 23 и 24 .

ложки микросхемы. Фоновые заряды, .:формируют последовательность частот

возниканядие вследствие термогенера-таким образом, что частота синхрониции в фоточувствительных областях . .зации на соответствующем выходе в

матрицы 10, рекомбинируют.. С появле-п раз меньше, чем тактовая частота

нием оптической информации, т.е. им-f-rj (фиг.Зз), поступающая на четвертьй тактовый вход фоточувств ительно- го блока 1. Это позволяет на счетном входе формирователя 3 времени задержки иметь информацию о количестве п-фазных сдвигов сигнала в фоточувствительном блоке 1, где п - количество требуемых фаз управления используемой матрицы 10.

Формирователь 3 времени задержки формирует на своем выходе сигнал через k импульсов (где ,2,3,...) синхронизации, поступивших на его счетньй вход после установки сигнала разрешения (фиг.Зи). В это время из секции накопления матрицы 10 происходит последовательный сдвиг массива зарядов в выходной регистр 13, находящийся в режрме обогащения, что при- водит по сути к уничножению (сбросу) строк, которые не кратны k+1. При появлении сигнала на выходе формирователя 3 времени задержки (фиг.Зк) селектор 4 последней строки перебра- сьшается и блокирует по входу блокировки формирователь 3 времени задержки. Синхронно с этим сигналом селектор 4 последней строки устанавливает на своем первом выходе сигнал логической единицы, который переводит выходной регистр 13 в режим накопления (приема) информации, в результате чего на определенных электродах матрицы 10 устанавливается уровень обедне- ния. В соответствии с этим ()-я строка не сбрасывается в подложку, а перезаписывается в выходной регистр 13. Однако сигнал, формируемьй селектором 4 последней строки на своем первом выходе (фиг.3л), устанавливает второй триггер 27 формирователя 7 в исходное состояние, и по поступлении очередного импульса синхронизации на шину выхода 19 синхронизации формиро- вателя 7 последний формирует сигнал запуска на соответствующем выходе 17 (фиг.3м) и переходит в режим автоблокировки, прекращая формирование тактовых и синхронизирующих сигналов и сигнала разрешения на соответствукяцих выходах. /Вернуть его в начальный режим генерации строчных синхросигналов возможно только при поступлении сигнала логической единицы с первого выхода счетчика 6 времени строки (фиг.Зн), которьй появляется по окончании счета тактовых импульсов счетчиком 6, соответствующего ее формату

15

25

30

20gg45 354444 4

(количеству ячеек выходного регистра матрицы 10).

При поступлении сигнала запуска на вход запуска счетчика 6 на его первом выходе и шине второго выхода разрешения синхрогенератора 2 устанавливается уровень логического нуля, которьй переводит фоточувствительньй 10 блок 1 в режим сдвига строки. Окончание сдвига индицируется коротким импульсом (фиг.Зо) на втором выходе счетчика 6 и, установкой логической единицы на его первом выходе, блокирующем выходной регистр 13 матрицы 10 и переводящем формирователь 7 в рабочий режим генерации ССИ. Цикл повторяется.

Окончание кадра индицируется счетчиком 9 времени кадра посредством сброса сигнала на его выходе в нулевое состояние. Устройство переходит в режим ожидания внешнего запуска. Таким образом, считываются только строки с номерами k+1, 2(k+U,..., что позволяет почти в k раз сократить время считьшания зарядовых пакетов, сформированных в матрице 10, что для гладких (без изломов) изображений существенно повьш1ает быстродействие без потери в точности.

Пример дискретизации контура изображения, соответствующий считыванию каждой четвертой строки изображения (), показан на фиг.4.

Точностные характеристики и быстродействие предлагаемого устройства могут быть оценены следующим образом. Пусть Лf.y - изменение (градиент) дискретной функции пространственного распределения интенсивности излучения регистрируемого изображения в направлении сдвига строк (фиг,4), Если

40

ui

Vi

,50

55

y(in, , ,, (1 где ty- требуемое амплитудное разрешение устройства в целом, то согласно критерию Найквиста, информативным являются в 2-4 выборки в пределах неравенства (1). При регистрации это позволяет дифференцированием пространственной функции по одной из осей :. снижать информационную избыточность от нескольких единиц до десятков раз. Дифференцирование пространственной функции позволяет в соответствующее число раз снизить и мертвое время устройства, определяемое выражением

N+f;:(k+i л /(k+i;, С2)

rf- число элементов строки изоб-

ражения; - число строк;

- тактовая частота выноса информации на выходе; тактовая частота сдвига строк

в секции накопления. .

Под мертвым временем понимается

промежуток времени, в течение которо- Q соединены с соответствующими тактовыго устройство не способно без ошибок воспринимать входную (оптическую) информацию. Снижение мертвого времени в k раз позволяет соответственно по- высить быстродействие устройства, определяемого количеством измерений за фиксированный промежуток времени, а также повысить чувствительность и разрешаю цую способность за счет уменьшения величины фона и фиксированно- го геометрического шума, обусловленного тепловой и паразитной генерацией в подложке матрицы 10. Величина соответствующего заряда , прямо пропорциональна времени кадра ,+Тн, где Тц - время накопления, что при уменьшении Т в К раз позволяет расми входами фоточувствительного блока на матрице ПЗС, выход установки соединен с первым входом установки фото- чувствительного блока на матрице ПЗС,

.g первый и второй выходы разрешения соединены соответственно с первым и вторым входами разрешения .фоточувствительного блока на матрице ПЗС, вход внешнего запуска является входом внешнего запуска устройства а выход фоточувствительного блока на матрице ПЗС является выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности

25 путем снижения уровня фона и внутренних шумов при одновременном повышении быстродействия путем уменьшения мерг

20

ряд электрона.

ширить динамический диапазон примерно твого времени, введены формирователь в К раз, так как нормированный шума- времени задержки и селектор последней вой заряд Qiu/e, обусловленньй флукту- Q строки, причем в5сод синхронизации , ациями фона, Qy,/e /Q77e где е - за- синхрогенератора соединен с вторым

входом установки фоточувствительного блока на матрице ПЗС и с первым выходом селектора последней строки, вход сброса которого соединен с выходом сброса синхрогенератора, а вход установки - с выходом формирователя времени задержки, вход разрешения форми. Таким образом, устройство позволяет улучшить чувствительность, разрешающую способность, соответственно расширить динамический диапазон путем уменьшения уровня фона и внутренних шумов, увеличить быстродействие путем

рователя времени задержки соединен

уменьшения мертвого времени устрой- с третьим выходом разрешения синхро- ства при сохранении требований на генератора, счетный вход - с выходом пространственное разрешение при регистрации распределенных импульсных изображений.

синхронизации синхрогенератора, а вход блокировки - с вторым выходом селектора последней строки.

1354444

Формула

изобре тения

Устройство.для регистрации импульсного изображения, содержащее фоточувствительный блок на матрице приборов с зарядовой связью (ПЗС) и синх- рогенератор, первый, второй, третий и четвертый тактовые выходы которого

соединены с соответствующими тактовыми входами фоточувствительного блока на матрице ПЗС, выход установки соединен с первым входом установки фото- чувствительного блока на матрице ПЗС,

первый и второй выходы разрешения соединены соответственно с первым и вторым входами разрешения .фоточувствительного блока на матрице ПЗС, вход внешнего запуска является входом внешнего запуска устройства а выход фоточувствительного блока на матрице ПЗС является выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности

путем снижения уровня фона и внутренних шумов при одновременном повышении быстродействия путем уменьшения мерг

рователя времени задержки соединен

с третьим выходом разрешения синхро генератора, счетный вход - с выходо

синхронизации синхрогенератора, а вход блокировки - с вторым выходом селектора последней строки.

27

Фи.

Изобретение .относится к ТВ-технике и обеспечивает повышение .чувствительности путем снижения уровня фона и внутренних шумов при одновременном повьшении быстродействия путем уменьшения мертвого времени. Устр-во содержит фоточувствительный блок 1, синхрогенератор 2. Вновь введены формирователь 3 времени задержки, селектор 4 последней строки. 4 ил. (Л с со ел 4: 4 4 Фи.1

Редактор Н.Тупица

Составитель Г.Росаткевич

Техред И.Попович Корректор С.Черни

Заказ 5716/56 Тираж 636Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

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