Устройство регистрации светового изображения Советский патент 1988 года по МПК H04N5/30 

Изобретение относится к телевизионной (ТВ) технике и может быть ис пользовано при исследовании импульсных быстропротекающу х процессов , сопровождаемьгх снеговым излучением.

Цель изобретения - повышение точности регистрации импульсного световго изобрая ения при еопределенности его интенсивности,

На фиг. представлена структурна электрическая схема устройства регис рации снегового изображения; на фиг. светоделитель; на фиг, 3 - функцио- ипльная :)лек rpit4fiCKiiH схема ампли- днскриминсчтора; на фиг . 4 - диаг paMNibt напряж а11ий, поясняющие работу устройства.

З стройство регистрации светового изображения (фиг. I) содержит объек- тив 1, светоделитель 2, матрицу 3 приборов с зарядовой связью (ПЗС), формирователь 4 фаяных напряжений (ФФН) секций накопления и памяти, ФФН 5 выходного регистра, задающий генератор б, первый делитель 7 частоты, второй делитель 8 частоты, пер вьш 9 и второй 10 элемепты И, элемен П.ГШ Ч, элемент НЕ 12, счетчик 13 переносов, счетчик 4 задержки, блок 15 запуска, дeлиteль 16 напряжения, уси,П 1тель-формирователь 17, амплитуд ньй дискриминатор 18, блок 19 анало- го-цифрониго преобразования (), блок 20 памяти, шины Запуск 21 и Время задержки 22.

Светоделительный блок 2 (фиг. 2) содержит полупрозрачное зеркало 23 и зеркало 24.

Матрица 3 ПЗС (фиг. 2) содержит секцию 25 накопления, секцию 26 памяти и выходной регистр 27.

Амплитудный дискриминатор 18 (фиг, 3) (додержит пиковый детектор, в который входят о герационный усили- тель 28, диод 29, конденсатор 30 и оцерацион1{ый усилитель 31, аналого- вьй ключ 32, АШ1 33 и регистр 34.

Устройство работает следующим образом.

Исследуемое изображение с помощью объектива 1, полупрозрачного зеркала 23 и зеркала 24 светоделителя 2 проецируется дн временно на секцию 25 накоплении и секцию 26 памяти матриц 3 ПЗС, кг,. рые два режима рабо ты; г лкопление и режим Выно зарядов. В режиме Накопление матрица 3 ПЗС находится во время свето

Q

t5

0 5 о

Q

с

Q

5

вой вспышки, все остальное время - в режиме Вынос зарядов.

На первом выходе второго делителя 8 частоты формируются сигналы строц- . ной частоты. Во время обратного хода строки из секции 26 памяти в выходной регистр 27 переносятся четыре строки ь быстром кадре, предшествующем основному кадру. Во время прямого хода строки заряды выносятся из выходного регистра 27 с тактовой частотой первого делителя 7 частоты, причем, в быстром кадре длительность прямого хода строки в 4 раза меньше, чем в основном кадре. На втором выходе второго делителя 8 частоты формируются импульсы переноса в секциях накопления 25 и памяти 26 в интервале обратного хода строки (четыре импульса при быстром кадре и один импульс при основном кадре).

Перенос зарядов в выходном регистре 27 осуществляется либо с выходной частотой задающего генератора 6, пре- вьшающей в четыре раза рабочую частоту переносов в выходном регистре 27 при формировании быстрого кадра, либо с выходной частото первого делителя 7 частоты, в четыре раза меньшей частоты задающего генератора 6, при формировании основного кадра, причем вынос зарядов из выходного регистра 27 во время обоих кгщров осуществляется с постояннс й частотой первого делителя 7 частоты.

На выходной шине аьтлитудного дискриминатора 18 (фиг. 3) устанавливается код коэффипиеита деления делителя 16 напряжения. Во время быстрого кадра установлен нулевой код, при этом АЩ1 33 вырабатываег код, соответствуюший максимальной амплитуде видеосигнала г; быстром кадре. Во время основного по окончании быстрого кадря этот код фиксируется на выходной шине регистра 34 отрицательныь перепадом импу;;ьса, поступающего с прямого вых(;да счетчика 13 переносов. Сброс пикового детектора осуществляет аналоговый ключ 32 по команде с блока 15 запуска.

Счетчик 14 задержки выполнен таким образом, чт; ;1.г1ительн(;сть импульса на его втор.чм рьу.(-и (ингерва: пак 1 |леН1 ;0 с-тан:.влнрается вручную onf p iT ::i;i м 1м шинг Иремя

эадер:+ ки

pat Miui бплмпги

л (. Г| д: п т i- 11

I :.i pei iic T})ipyt r;i;го спетового проц(м л:а, а интервал времени между 3an екающим сигналом и импульсом на его первом выходе равен времени накопления плюс время вывода обоих кадров (быстротч) и основно- го).

Видеосигнал с выхода усилителя- формирователя 17 поступает на блок 19 АЦП, управление которым осуществляет- ся с помощью встрсеннс)го генератора по строчным синхросигналам, присутст- ствующим в видеосигнале, при этом запись цифровой информации в блок 20 памяти осуществляется по сигналу уп- равления, формируемому блоком 19 АЦП и подаваемому по одной из шин магистрали на вход записи блока 20 памяти.

Устройство регистрации светового изображения имеет только однократный режим работы. В исходном состоянии до прихода пускового импульса по шине Запуск 21 (фиг. 4а) блок 15 запуска находится в состоянии О (фиг. 4б), которое удерживает счетчик 14 задержки в состоянии О (фиг, 4в) а счетчик 13 переносов - в состоянии 1 (фиг. 4г), при этом матрица 3 ИЗС работает в режиме выноса зарядов.

Фоновые заряды вьтосятся из выход- кого регистра 27 через делитель 16 напряжения и усилитель-формирователь 17 со строчной частотой быстрого кадра, поступающей с первого выхода второго делителя 8 частоты (фиг . 4) на управляющий вход усилителя-формирователя 17. При этом первый элемент И 9 блокируется сигналом с инверсного выхода счетчика 13 переносов, а через второй элемент И 10 положитель- ным сигналом с прямого выхода счетчика 13 переносов разрещается прохождение тактовых импульсов с задающего генератора 6 на первый вход элемента ИЛИ 11, и с выхода последнего на тактовый вход второго делителя 8 частоты.

Длительности прямого и обратного ходов строки формируются управляющим сигналом с прямого выхода счетчика 13 переносов (единичным уровнем в режиме быстрого выноса). Тактовые импульсы строчных переносов в секция поступают на ФФН 4 с второго выхода второго делителя 8 частоты (фиг. Ае)

При поступлении пускового сигнала (фиг. 4а), синхронного с началом световой вспышки, на выходе блока 15 запуска устанавливается уровень 1,

снимающий блокировки счетчика 14 задержки, который начинает счет импульсов задающего генератора 6 с коэффициентом пересчета, установленным с пе- ратором по шине 22.

При единичном уровне на втором входе счетчика 14 задержки (фиг. 46) вынос зарядов из матрицы 3 ПЗС прекращается, а секции накопления 25 и памяти 26 устанавливаются в режим Накопление, и на обоих выходах второго делителя В частоты тактовые импульсы отсутствуют (фиг. 4д,е).

Единичный уровень на выходе блока 15 запуска снимает блокировку со счетчика 13 переносов, а ед1 ничный уровень на втором выходе счетчика 14 задержки удерживает счетчик 13 переносов в состоянии О (фиг. 4г) и блокирует счет в нем, так как первый элемент И 9 блокируется через элемент НЕ 12 единичным уровнем на втором выходе счетчика 14 задержки, а второй элемент И 10 блокируется нулевым уровнем на прямом выходе счетчика 13 переносов, в результате чего тактовые импульсы на тактовый вход второго делителя 8 частоты не проходят.

По окончании времени накопления (фиг. 4в) счетчик 13 переносов начинает счет импульсов, поступаюпшх с первого выхода второго делителя 8 частоты (фиг. 4д).

Переносы зарядов в секциях 25 и 26 и в выходном регистре 27 возобновляются сразу после окончания времени накопления, и на выходе усилителя 17 формируется быстрый к.адр (фиг. 4ж) с частотой синхроимпульсов, поступающих с первого выхода второго делителя 8 частоты.

Первый элемент И 9 блокируется нулевым уровнем на инверсном выходе счетчика 13 переносов, и на тактовый вход второго делителя 8 частоты поступают импульсы с задающего генератора 6 через второй элемент И 10 и элемент ИЛИ П. После того, как счетчик 13 переносов отсчитает число строк в быстром кадре (одна четвертая часть пол кого числа строк в секции 25 накопления матрицы 3 ПЗС), на его прямом выходе устанавливается уровень О (фиг. 4г).

При формировании быстрого кадра начальньй коэффициент деления делителя 16 напряжения устанавливается таким, чтобы амплитуда видеосигнала на

5

входе усилителя-формирователя 17 со- впад.чла г амплитудой видеосигнала в основном кадре. В быстром кадре осуществляется сложение четырех стро и четырех элементов в строке, поэтом амплитуда В1вдеосигнала примерно в 16 раз больше, и коэффициент деления выбирается с учетом этого увеличения амплитуды, разрешения исследуемого изображения и потерь от неэффективности переноса при повышенной частоте переноса зарядов в выходном регистре 27. Заданный коэффициент делени при быстром кадре устанавливается нулевым кодом в амплитудном дискриминаторе 18, который устанавливается един1тчным сигналом, поступающим с прямого вых(зда счетчика 13 переносов после времени накопления (фиг. 4г).

По око1тчании единичного сигнала на прямом выходе счетчика 13 переносов (фиг. 4г) коэффициент деления делителя 16 напряжения устанавливается в положение, при котором максимал ная амплитуда видеосигнала на выходе усилителя-формирователя 17 совпадает с входным диапазоном блока 19 АЦП, задаваемое соответствующим кодом на выходной шине амплитудного дискриминатора 13, и начинается вьшод основного кадра .

Нулевой уровень на прямом выходе счетчика 13 переносов во время быстрого кадра блокирует второй элемент И 10, а единичный уровень на инверсном выходе счетчика 13 переносов разрешает прохождение импульсов с выхода первого делителя 7 частоты через первый элемент И 9 на второй вход элемента ИЛИ 11, с выхода которого импульсы поступают на тактовый вход второго делителя 8 частоты, на перво выходе которого формируются строчные снгиалы рабочей частоты вьгоода зарядов из матрицы 3 ПЗС, а на втором выходе - импульсы переноса в секциях 25 и 26 матрицы 3 ПЗС во время обратного хода строки.

По

окончании вывода основного кадра на первом выходе счетчика 14 задержки формируется импульс (фиг.4а), который устанавливает в исходное состояние блок 15 запуска (уровень О). Fia вьпхчдной глине амплитудного дискриминатора 18 устанавливается первоначальный коэффициент деления делит€ ля 16 напряжения. Устройств переходит

в исходное состояние быстрых переносов фоновых зарядов.

Ф о р м у л

изобретения

0

0

5

25

0

35

0

5

0

-

Устройство регистрации светового изображения, содержащее объектив, матрицу приборов с зарядовой связью (ПЗС), управляющие входы которой соединены с выходами формирователя фазных напряжений (ФФН), секции накопления и памяти и ФФН выходного регистра, задающий генератор, выход которого через первый делитель частоты соединен с первым входом первого элемента И, счетчик задержки, тактовый вход которого соединен с выходом за дающего генератора, первый выход - с первым входом блока запуска, второй вход которого соединен с шиной Запуск, а выход - с управляющим входом счетчика задержки и первым управляющим входом счетчика переносов, элемент ИЛИ, элемент НЕ, второй делитель частоты, первый выход которого соединен с ФФН выходного регистра и с управляющим входом усилителя- формирователя, выход которого соединен с входом блока памяти, через аналого-цифровой преобразователь, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения точности регистрации импульсного светового изображения при неопределенности его инте}}сив- ности, введены светодешитель, оптически связанный с секциями накопления и памяти матрицы ПЗС и объективом, амплитудньпЧ дискриминатор, делитель напряжения, второй элемент И, причем выход матрицы ПЗС через делитель напряжения соединен с входом усилителя-формирователя, выход которого соединен с первым входом амплитудного дискриминатора, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходом блока запуска и прямъ1М выходом счетчика переносов, а выход соединен с управляющими входами делителя напряжения, выход задающего генеряторя соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с прямым выходом счетчика переносов и с управляющим входом BT;ip M-n делителя частоты, а выход вторс. гг) эл мчнта И соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого с ч( ;111ч«: н с выходом первого элемент.1 И, итнрпп вход которого соединен через элемент НЕ с вторым выходом счетчика задержки, а третий вход первого элемента И соединен с инверсным выходом счетчика мерено- сов, выход элемента ИЛИ соединен с управляющим входом ФФН выходного регистра и с тактовым входом второго делителя частоты, первый выход которого соединен с тактовым входом счет-

чика переносов, а второй выход соединен с тактовым входом ФФН секций накопления и памяти, управляющий вход которого соединен с вторым выходом счетчика задержки и вторым управляющим входом счетчика переносов, причем выход первого делителя частоты соединен с тактовым чходом ФФН выходного регистра.

Изобретение относится к телевизионной технике и может использоваться при исследовании импульсных быст- ропротекающих процессов, сопровождаемых световым излучением. Цель изобретения - повышение точности регистрации импульсного светового изображения при неопределенности его интенсивности. Устр-во содержит объектив 1, светоделитель 2, матрицу 3 приборов с зарядной связью (ПЗС), формирователь фазных напряжений (ФФН) 4 секций накопления 25 и памяти 26 матрицы m 3 ПЗС, ФФН 5 выходного регистра 27, задающий генератор 6, делители 7, В частоты, элементы И 9, 10, элемент ИЛИ 11, элемент НЕ 12, счетчик 13 переноса, счетчик 14 задержки, блок 15 запуска, делитель 16 напряжения, усилитель-формирователь 17, амплитудный дискриминатор J8, блок А1Ш 19 и блок памяти 20. Матрица 3 ПЗС находится в режиме Накопление во время световой вспышки, и в режиме перенос зарядов - все остальное время. Во время обратного хода строки из секции 26 в выходной регистр 27 матрицы 3 ПЗС заряды переносятся в основном кадре и в быстром. Во время прямого хода строки заряды переносятся из выходного регистра 27, причем в быстром кадре длительность прямого хода строки в четыре раза меньше, чем в основном кадре. Длительности прямого и обратного ходов строки формируются сигналом с прямого выхода счетчика 1 3. Введены блоки 2, 10, 16, 18. 4 ил. с 1C (Л ел 4 СЛ 05 22

Г7

По/ упрозр ное

; t к i / X

ЬШ СШ ;%$% Ж $ $МШ2ЖЙГ

ПЗС-патрии,а

аг. 2HanpuS/WHLLe сдбага зарядов

Со cvefnvuf a nepfMocoS 1

С6ето5оа поток / 2 J

3l

Редактор Н. Тупица

ex, (Т: су 2Е г.

Составитель Г. Росаткевич

Техред A.KpaaifyK Корректор В. Бутяга