Изобретение относится к технике телевидения и может быть использовано в теле- визионных установках вещательного, промышленного и другого прикладного телевидения.
На фиг. 1 представлена структурная схема заявляемого устройства: на фиг. 2 - временные диаграммы его работы; на . 3, 4, 5 - варианты исполнения его отдельных узлов.
устройство формирования ТВ-сигнала согласно структурной схеме (фиг. 1) включает в себя последовательно включенные: син- хрогенератор 1, генератор 2 импульсов переноса, блок 3 коммутации, драйвер 4 и гибридный фотоприемник 5, состоящий из 4отокатода, средств усиления и переноса изображения и ПЗС-матрицы, вторым входом соединенный с выходом формирователя 6 отклоняющего воздействия, и, кроме тэго, генератор 7 ступенчатого сигнала, а выходом соединенный со входом формирователя 6 отклоняющего воздействия, а входом соединенный с выходом блока 8
управления, который соединен группой входов со второй группой выходов синхрогене- ратора 1. а второй группой выходов со второй группой входов блока 3 коммутации. Блок 3 коммутации может быть выполнен в соответствии с фиг. 3. Он состоит из демультиплексоров9, 10, 11, причем, входы П1-ПЗ, Р1-РЗ блока 3 коммутации соединены с соответствующими выходами блока 3 коммутации, вход импульса коммутации блока 3 коммутации соединен с соответствующим выходом блока 8 управления и с уп- равляющим входом каждого из демультиплексоров 9, 10, 11, входы демультиплексора 9 соединены соответственно со -входами Н1 и П1 блока 3 коммутации, входы демультиплексора 10 соединены соответст- венно со входами П2 блока 3 коммутации, входы демультиплексора 11 соединены соответственно со входами НЗ и ПЗ блока 3 коммутации. Выход демультиплексора 9 соединен с выходом Н1 блока 3 коммутации. выход демультиплексора 10 соединен с выходом Н2 блока 3 коммутации, выход десл
с
со
GJ VI -N О
мультиплексора 11 соединен с выходом ИЗ блока 3 коммутации.
Генератор 7 ступенчатого сигнала может быть выполнен в соответствии с фиг. 4, Он состоит из блокинг-генератора 12, резистора 13, рпр-транзистора 14, конденсатора 15, ключа 16, и повторителя напряжения 17. Причем, вход блокинг-генератора 12 соединен со входом импульса запуска генератора 7 ступенчатого сигнала, который соединен с соответствующим выходом блока 8 управления, выход блокинг-генератора 12 через резистор 13 соединен с эмиттером транзистора 14, база которого соединена с положительным полюсом питания, а коллектор- с конденсатором 15, вторая.обкладка кото- рого соединена с общим проводом, со входом повторителя и с нормально разомкнутым ключом 16; второй вход ключа. 16 соединен с общим проводом, его управляющий вход - со входом импульса сброса генератора 7 ступенчатого сигнала, который соединен с соответствующим выходом блока 8 управления, а выход повторителя напряжения 17 - с выходом генератора 7 ступенчатого сигнала.
Блок 8 управления может быть выполнен в соответствии со схемой фиг. 5. Он состоит из счетчика 18 (например, микросхема 531ИЕ17; обозначения выводов приведены в соответствии со справочником В.Л.Шило Популярные цифровые микросхемы, Челябинск, Металлургия, 1988, стр. 97), инверторов 20, 21, элементов 2-ИЛИ- НЕ 19 и 22. Вход С счетчика 18 соединен с выходом инвертора 21 и входом элемента 2-ИЛИ-НЕ 22. Вход инвертора 21 соединен со входом ГИС блока 8 управления, на который поступает соответствующий сигнал от синхрогенератора 1. Второй вход элемента 2-ИЛИ-НЕ 22 соединен с выходом ТС счетчика 18 и входом инвертора 20, а выход элемента 22 - с выходом импульса коммутации блока 8 управления и выходом импульса запуска блока 8 управления, первый вход элемента 2-ИЛИ-НЕ 19 соединен с выходом инвертора 20, а второй вход элемента 2-ИЛИ-НЕ 19 соединен со входом ГИП блока 8 управления, на который поступает соответствующий сигнал от синхрогенератора 1, выход элемента 2-ИЛИ-НЕ 19 соединен со входом РЕ счетчика 18. Вход ГИС блока 8 управления соединен с выходом импульса сброса управления. На входы СЕР, СЕТ и U/D счетчика 18 подан низкий потенциал. На каждый из входов блока 8 управления подается либо высокий, либо низкий потенциал, а их совокупность определяет период счета.
Синхрогенератор 1 и генератор 2 импульсов переноса могут .быть выполнены в соответствии с авторским свидетельством № 1252971, БИ 131-86, драйвер 4 (преобразовательуровня)- на микросхемах 1124ПУ1 и К1119ПУ1, формирователь 6 отклоняющего воздействия представляет собой, например, генератор питающего отклоняющую катушку фотоприемника 5 тока, величина
0 которого зависит от входного напряжения.
Гибридный фотоприемник 5 состоит из
фотокатода, средств усиления и переноса,
включающих в себя и средства отклонения
электоронного изображения (например,
5 магнитную отклоняющую систему), и ПЗС- матрицы. Гибридный фотоприемник 5 может быть выполнен, например, в соответствии с прототипом. . Предлагаемый способ работает следую0 щим образом. Исходное световое изображение преобразуется фотокатодом фотоприемника в электронное изображение внутри фотоприемника. Происходит усиление полученного электронного изо5 бражение внутри фотоприемнИка. Происходит усиление полученного электронного изображения в процессе его переноса, от фотокатода гибридного фотоприемника к ПЗС-матрице гибридного фотоприемника в
0 узле усиления и переноса гибридного фотоприемника. Усиленное электронное изображение воздействует на ПЗС-матрицу гибридного фотоприемника - в течение очередной 1/М части телевизионного поля
5 производится накопление информативных зарядов в ячейках накопления ПЗС-матри- - цы гибридного фотоприемника. В процессе накопления информативных зарядов в ПЗС- матрице гибридного фотоприемника после
0 завершения накопления в течение очередной 1/М части поля электронное изображение, полученное в результате фотоэлектронного преобразования светового изображения, сдвигается вниз относи5 тельно верха секции накопления ПЗС-матрицы гибридного фотоприемника на расстояние между строками в ПЗС-матрице гибридного фотоприемника синхронно со смещением всей зарядовой картины,
0 накопленной в ПЗС матрице гибридного фотоприемника, на ту же самую величину. .Процедура чередования накопления и сдвига электронного изображения вниз относительно верха секции накопления
5 ПЗС-матрицы гибридного фотоприемника на расстояние между строками в ПЗС-матрице гибридного фотоприемника синхронно со смещением всей зарядовой картины, накопленной в ПЗС-матрице гибридного фотоприемника, на ту же самую величину
повторяется М раз за время накопления аждого поля телевизионного изображения. При этом возможен как сдвиг электронного изображения относительно ПЗС-матрицы гибридного фотоприемника, гак и сдвиг ПЗС-матрицы гибридного фото- триемника относительно электронного изо- эражения. По окончании накопления поля изображения перемещают накопленные информативные заряды из ячеек накопле- ния ПЗС-матрицы гибридного фотоприемника в ячейки хранения ПЗС-матрицы. ибридного фотоприемника и восстанавливают первоначальное относительное положение ПЗС-матрицы гибридного {ютоприемникэ и электронного изображения. Затем, одновременно с накоплением следующего поля телевизионного изображения, выполняются остальные операции эбычного цикла функциоинирования ПЗС- иатрицы гибридного фотоприемника: построчного последовательного вынесения 1нформативных зарядов из ячеек хранения 13С-матрицы гибридного фотоприемника в зыходной регистр ПЗС-матрицы гибридно- о фотоприемника, поэлементного последовательного нанесения информативных арядов из ячеек выходного регистра ПЗСматрицы гибридного фотоприемника в вы- содное устройство выходного регистра 13С-матрицы гибридного фотоприемника, (эормирования - ТВ-сигнала посредством преобразования заряда в напряжение в выгодном устройстве выходного регистра 13С-матрицы гибридного фотоприемника.
В отличие от прототипа в предлагаемом способе накопление информативных зарядов, соответствующих одному участку изображения, осуществляется в М разных ячейках ПЗС-матрицы и, кроме того, элект- юнный поток, соответствующий одному участку изображения, проходит через М разных элементов пространственной структуры узла усиления и переноса гибридного фотоприемника. Таким образом, структурные шумы, вызванные неоднородностью чувствительности ПЗС и неоднородностью усиления и переноса, уменьшатся в предлагаемом способе по сравнению с про- отипом в корень квадратный из М раз. Это означает, что в случае стандартной Т13С- иатрицы ценой потери 30 строк из поля (и lies всяких потерь в случае нестандартной, специально сконструированной, ПЗС-мат- ицы) можно уменьшить структурные шумы II оставшихся строках ,5 раз. ; Устройство, реализующее предлагае- rlibiH способ формирования ТВ-сигнала, работаетследующимобразом. (ринхрогенерэтор 1 генерирует импульсы.
синхронизирующие работу всего устройства. С первой группы выходов синхрогенера- тора 1 на входы генератора 2 импульсов переноса поступают все импульсы, необходимые для формирования фазных последовательностей для секции памяти ПЗС-матрицы фотоприемника 5 П1..П2, ПЗ, секции накопления ПЗС-матрицы фо опри- емника 5 Н1, Н2. НЗ и выходного регистра ПЗС-матрицы фотоприемника 5 Р1, Р2, РЗ. Сформированные фазные последовательности для секции памяти ПЗС-матрицы фо- топриемниха 5 П.1, П2, ПЗ, секции накопления ПЗС-матрицы фотоприемника 5 Н1, Н2, НЗ и выходного регистра ПЗС-матрицы фотоприемника 5 PI, P2, РЗ поступают с выходов генератора 2 импульсов переноса на соответствующие входы блока 3 коммутации. Преобразованные блоком 3 коммутации, что необходимо для осуществления сдвига зарядовой картины в секции накопления ПЗС-матрицы фотоприемника 5, соответствующего сдвигу электронного изображения, фазные последовательности для секции памяти ПЗС-матрицы фотоприемника 5 П1, П2, ПЗ. секции накопления ПЗС-матрицы фотоприемника 5 Н1, Н2, НЗ и выходного регистра ПЗС-матрицы фотоприемника 5 Р1, Р2, РЗ поступают с выходов блока 3 коммутации на соответствующие входы драйвера 4 и с выходов драйвера 4 на соответствующие входы ПЗС-матрицы фотоприемника 5. Сдвиг электронного изображения обусловлен напряжением, поступающим с выхода формирователя 6 отклоняющего воздействия на второй вход гибридного фотоприемника 5. управляющий узлом усиления и переноса гибридного фотоприемника 5. Выходное напряжение формирователя 6 отклоняющего воздействия обусловлено выходным напряжением генератора 7 ступенчатого сигнала. Блок 8 управления управляет работой блока 3 коммутации и генератора 7 ступенчатого сигнала с целью реализации предлагаемого способа.
Блок 3 коммутации работает следующим образом. При отсутствии высокого потенциала на входе импульса коммутации блока 3 коммутации блок 3 коммутации не вносит никаких изменений в передаваемые,, им импульсы, то есть входы Н1-НЗ, П1-ПЗ, Р1-РЗ соединены с соответствующими выходами. При появлении высокого потенциала на входе импульса коммутации блока 3 коммутации (при поступлении импульса коммутации) входы П1-ПЗи Р.1-РЗ по-прежнему соединены с соответствующими выходами, а выход Н1 соединен со входом П1, Н2 - с П2. НЗ - с ПЗ. Поскольку импульс коммутации синхронизирован с ГИС, то его поступление на вход импульса коммутации блока 3 коммутации вызывает сдвиг всей зарядовой картины на одну строку вниз не только в секции хранения ПЗС-матрицы фо- топриемника 5 (что относится к обычному циклу функционирования ПЗС и соответствует операции построчного последовательного вынесения информативных зарядов из ячеек хранения ПЗС-матрицы в выходной регистр ПЗС-матрицы), но и в секции накопления ПЗС-матрицы фотоприемника 5.
Генератор 7 ступенчатого сигнала работает следующим образом. При поступлении импульса запуска на вход блокинг-генера- тора 12 посредний вырабатывает импульс с фиксированными параметрами, который, следовательно, открывает транзистор 14 на строго определенное время. При этом конденсатор 15 подзаряжается строго опреде- ленной порцией заряда и, следовательно, при равномерном поступлении импульсов запуска с периодом, большим времени релаксации блокинг-генератора 12, на конденсаторе 15 будет сформировано ступенчатое напряжение, которое с повторителя 17 поступит на выход генератора 7 ступенчатого сигнала. При поступлении импульса сброса на вход импульса сброса ключ 16 замыкается и разряжает конденсатор 15; выходное напряжение при этом становится равным нулю, Работа блока 8 управления поясняется с помощью временных диаграмм (фиг. 2). При рассмотрении диаграмм надо учесть, что выход ТС и вход РЕ являются у микро- схемы 531ИЕ17 инверсными, а сигналы на диаграммах (фиг. 2г, д) - неинверсными. Блок управления работает следующим образом. На входах DO-D3 счетчика 18 устанавливается некоторое число N, равное целой части от числа строк в поле, fleneHrfo- го на число М групп строк в поле (то есть на число М сдвигов электронного изображения и накопленных в секции накопления ПЗС- матрицы фотоприемника 5 информативных зарядов в течение поля) минус единица. N, таким образом, - это число строк в одной группе минус один. В течение ГИП (фиг. 2а) на входе элемента 2-ИЛИ-НЕ 19 присутствует сигнал логической 11, а его выходной сигнал, поступающий на вход счетчика 18 - логический О, что соответствует режиму установки счетчика 18. Поскольку на вход С счетчика 18 подан инвертированный инвертором 21 ГИС (фиг. 26), то это означает, что в течение ГИП (фиг. 2а) каждый ГИС (фиг. 26) своим задним фронтом будет устанавливать счетчик 18 (фиг 2в) в N - число, заданное входами DO-D3 счетчика 18. После оконча- ния ТИП (фиг. 2а) счетчик 18 по каждому
заднему фронту ГИС (фиг. 26) будет уменьшать хранящееся в нем число (фиг. 2в), так как на вход U/D счетчика 18 подан .сигнал логического 0.ГТри достижении счетчиком нуля на выходе ТС (фиг. 2г) счетчика 18 появится сигнал логического О, на выходе инвертора 20 - 1, на выходе РТ (фиг. 2д) счетчика 18 - О, что приведет к установке счетчика в N (фиг. 2в) по первому заднему фронту ГИС (фиг. 26). Далее процесс повторяется периодически до поступления следующего ГИП: (фиг. 2а), в течение которого содержимое счетчика равно N (фиг. 2в). При появлении на выходе ТС (фиг. 2г) счетчика 18 сигнала логического О и при поступлении ГИС (фиг, 26) на обоих входах элемента 2-ИЛИ-НЕ 22 присутствуют сигналы логического О - при этом на выходе элемента 2-ИЛИ-НЕ 22 появляется логическая 1, используемая в предлагаемом устройстве в качестве импульса коммутации и импульса запуска (фиг. 2е). Ни при каких других условиях импульсы коммутации и запуска не по- являются.Ониоказываются
синхронизированными (фиг. 2) с ГИС (фиг. 26). ГИП используется в качестве импульса сброса (фиг. 2а)..
Работа блока 8 управления и предлагаемого устройства в целом поясняется с помощью временных диаграмм (фиг. 2). По окончании:ГИП (фиг. 2а)счетчик 18 установлен в N(B приведенных диаграммах в качестве примера выбрано N 3), В этот момент сигнал на входе РЕ (фиг. 2д) счетчика 18 перестает быть, активным и, как видно из диаграмм (фиг. 2в) счетчик 18 начинает работать на вычитание по заднему фронту ГИС (фиг. 26). При достижении нуля сигналы на выходе ТС (фиг. 2г) и входе РЕ (фиг. 2д) счетчика 18 становятся активными (поскСль- ку на диаграммах (фиг. 2) рассматриваются неинверсные сигналы ТС и РЕ, то они принимают значение логической 1). При этом с поступлением очередного ГИС (фиг. 26) вырабатываются импульсы коммутации и запуска (фиг. 2е). По импульсу коммутации (фиг. 2е) блок 3 коммутации подключает входы Н1-НЗ драйвера 4 для фазных напряжений секции накопления ПЗС-матрицы фотоприемника 5 к выходам П1-ПЗ генератора импульсов переноса для фазных напряжений секции памяти ПЗС-матрицы фотоприемника 5, что вызывает сдвиг всей зарядовой картины вниз на одну строку не только в секции хранения ПЗС-матрицы фотоприемника 5 (что относится к обычному циклу функционирования ПЗС и соответствует операции построчного последовательного нанесения информативных зарядов из ячее.к хранения ПЗС-матрицы в .выходной
регистр ПЗС-мэтрицы), но и в секции накопления ПЗС-матрицы фотоприемника 5. По имгульсу запуска (фиг. 2е) генератор 7 ступенчатого сигнала увеличивает свое выходное напряжение так, чтобы увеличить сме щение электронного изображения в секций усиления и переноса гибридного.фото- приемника 5 вниз относительно верха секции накопления ПЗС-матрицы фотоприемника 5, выработанное формирователем 6 отклоняющего воздействия, на расстояние между строками в ПЗС-матрице фотоприем- Ь. Далее по обратному фронту ГИС (фиг. 26) импульсы коммутации и запуска (фиг. 2е) заканчиваются, а счетчик 18 уста- наиливается в N (фиг.2в) и, следовательно, сигналы на выходе ТС (фиг. 2г) и входе РЁ (фиг. 2д) счетчика 18 перестают быть активными. Далее процесс повторяется периоди- чес ки до поступления следующего ГИП (фиг.
2 а)
к-ак видно из диаграмм (фиг. 2) период
этого повторения равен N+1 строкам, то ес ъ 4 строкам в данном примере. Если число строк в поле не делится нацело на число строк в группе то последний период, как видно из диаграмм (фиг. 2) окажется незавершенным, что, однако, не мешает успешной работе устройства. Как было упомянуто выше, ГИП (фиг. 2а) используется в данном ус ройстве в качестве импульса сброса, кото э ый поступает с выхода импульса сброса блока 8 управления на вход импульса сброса генератора 7 ступенчатого сигнала. При этом выходное напряжение генератора 7 ступенчатого сигнала сбрасывается в нуль, тач что смещение электронного изображения в секции усиления и переноса гибрид- нсго фотоприемника 5 вниз относительно верха секции накопления ПЗС-матрицы фо-- топриемника 5, выработанное формирователем 6 отклоняющего воздействия, становится равным нулю. После окончания ГИП (фиг. 2а) цикл формирования поля телевизионного изображения в .предлагаемом устройстве повторяется.
| Таким образом, в соответствии с предлагаемым техническим решением смещение зарядовой картины в секции накопления ПЗС-матрицы происходит синхронно со смещением электронного изображения, по поверхности ПЗС-матрицы неоднократно в течение времени накопления информативных зарядов каждого поля изображения, и устройство приобретает новое свойство - способность усреднять чув- С вительность пространственных каналов, п з которым передается изображение, и ячеек секции накопления ПЗС-матрицы. Благо- дЬря этому свойству обеспечивается сглаживание структурного шума в формируемом ТВ-изображении - компенсация дефектов формируемого изображения, вызванных дефектами ПЗС-матрицы и пространственной неоднородностью ее 5 структурь 1, а также средств, создающих на ней изображение, то есть достижение цели заявляемого изобретения.
Формула изобретения . 1. Способ формированиятелевизиоино0 го сигнала, заключающийся в том, что последовательно преобразуют оптический сигнал в зарядовый рельеф, смещают зарядовый рельеф по горизонтали и по вертикали, фик- . сируют это смещение на время накопления
5 информативных зарядов, усиливают потенциал зарядового рельефа, накапливают информативные заряды первого поля, п-еремещают информативные заряды в ячейки хранения, восстанавливают относи0 тельное положение зарядного рельефа, считывают информативные заряды из ячеек хранения ПЗС-матрицы в выходной регистр ПЗС-матрицы, поэлементно последовательно перемещают информативные заряды
5 из ячеек выходного регистра ПЗС-матрицы
в выходное устройство выходного регистра
ПЗС-матрицы, формируют телевизионный
сигнал посредством преобразования заря да в напряжение, отличающийся тем,
0 что, с целью улучшения качества изображения, смещение зарядовых рельефов выпол- . няя неоднократно в течение времени накопления информативных зарядов каждо- . го поля изображения, смещают зарядовый
5 рельеф информативных зарядов в секции накопления ПЗС-матрицы синхронно со смещением электронного изображения на поверхности ПЗС-матрицы, причем восстановление относительного положения элект0 ронного изображения и ПЗС-матрицы осуществляют после накопления каждого поля изображения, накопление информативных зарядов поля изображения в ячейках накопления ПЗС-матрицы выполняется
5 каждый раз после относительного смещения электронного изображения и ПЗС-матрицы и после восстановления относительного положения электронного изображения и выходного изображения
0 ПЗС-матрицы,
2. Устройство формирования телевизи-, онного сигнала, содержащее последовательно соединенные синхрогенератор и генератор импульсов переноса, последова5 тельно соединенный первый блок управления и фотоприемник, состоящий из фотокатода, усилителя, блока переноса изображения и ПЗС-матрицы, второй вход фотоприемника подключен к выходу формирователя отклоняющего напряжения,
отличающееся тем, что генератор ступенчатого сигнала, блок коммутации, второй блок управления, генератор ступенчатого сигнала группой входов соединены с первой группой выходов второго блока управления, а выходом - с входом формирователя отклоняющего напряжения, блок коммутации первой группой входов соединен с группой выходов генератора импульсов переноса, второй группой входов - с второй группой выходов второго блока управления, а группой выходов - с группой входов первого блока управления, второй блок управления группой входов соединен с второй группой выходов синхрогенерато- ра. 
Использование: техника телевидения, в телевизионных установках вещательного, промышленного и другого прикладного телевидения. Сущность изобретения: устройство формирования ТВ-сигнала согласно структурной схеме включает- генератор, генератор импульсов переноса,.блок коммутации, драйвер, гибридный фотоприемник, состоящий из фотокатода, средств усиления и переноса изображения и ПЗС-матрицы, формирователь отклоняющего воздействия, генератор ступенчатого сигнала, блок управления. Изобретение позволяет улучшить качество изображения. 5 ил.
фиг. 2
Фиг.З
дхой импульса, с fроса
т;-т
Вш импульса залуски
11
ГМ ТИС
+ff/Vfl
17 Выход
«
Упит
-Щ
Выход м-ПУЛЬШ фде
Фиг. 5
