Устройство для регистрации импульсного изображения

 

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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 Н 04 N 5 30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Риг. 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ.(2 1) 3936852/24-09 (22) 26.07.85 (46) 23.11.87. Бюл, У 43 (72) П.А.Дик; Е.П.Доморацкий, А.А.Краснюк, Н.В.Куликов и В.Я.Стенин (53) 621.397 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 1117860, кл. Н 04 N 5/30, 1983.

Авторское свидетельство СССР

М 1117859, кл. Н 04 N 5/30, 1983, ÄÄSUÄÄ 1354444 А1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ИМПУЛЬСНОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ (57) Изобретение, относится к ТВ-технике и обеспечивает повышение чувствительности путем снижения уровня фона и внутренних шумов при одновременном повышении 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.

1354444

Изобретение относится к телевизионной (ТВ) технике и может быть использовано для регистрации случайных однократных и импульсных изображений в ТВ-системах на основе формирователей сигнала изображения на матрице приборов с зарядовой связью.

Цель изобретения — повьппение чувствительности путем снижения уровня фона и внутренних шумов при одновременном повьппении быстродействия путем уменьшения "мертвого" времени.

На фиг.1 приведена структурная электрическая схема устройства для регистрации импульсного изображения; на фиг.2 — функциональная схема формирователя строчных синхроимпульсов; на фиг.3 - временные диаграммы работы устройства; на фиг.4 — пример дискретного представления импульсного изображения.

Устройство содержит фоточувствительный блок 1, синхрогенератор 2, формирователь 3 времени задержки, селектор 4 последней строки. Синхрогенератор 2 содержит счетчик 5 времени накопления, счетчик 6 времени строки, формирователь 7 строчных синхроимпульсов (ССИ), тактовый генератор 8, счетчик 9 времени кадра. Фоточувстви.тельный блок 1 содержит матрицу 10 приборов с зарядовой связью, формирователь 11 фазовых напряжений регистра, формирователь 12 фазовых напряжений секции накопления и выходной регистр 13 матрицы 10.

Формирователь 7 строчных импульсов содержит тактовый вход 14, вход 15 разрешения, первый вход 16 синхронизации, выходы 17 — 20 запуска, разрешения, синхронизации и сброса соответственно, тактовый выход 21 и второй вход 22 синхронизации, первый 23 и второй 24 двоичные счетчики, инвертор 25, первый 26 и второй 27 триггеры.

Устройство работает следующим o6-,. разом.

В исходном состоянии при отсутствии засветки матрицы 10 все фазовые электроды секции накопления и выходного регистра 13 находятся под потенциалом обогащения относительно подложки микросхемы. Фоновые заряды, возникающие вследствие термогенерации в фоточувствительных областях матрицы 10, рекомбинируют.. С появлением оптической информации, т.е. им5

2р нения, создающие под этими электродами неравновесное состояние. По окон25

55 пульсного иэображения, на вход внешнего запуска синхрогенератора 2 при-. ходит запускающий импульс (фиг.3a) и на выходе счетчика 9 времени кадра устанавливается уровень логической единицы, индицирующий длительность кадра (фиг.Зб), По положительному фронту импульса кадра счетчик 5 времени синхронно с тактовым сигналом (фиг.Зв) с третьего тактового выхода тактового генератора 8 устанавливает на первом входе установки фоточувствительного блока

1 уровень логической единицы (фиг.Зг) разрешающий накопление неравновесного фотозаряда в матрице 10, т.е. на соответствующие фазовые электроды секции накопления подаются уровни обедчании времени накопления, пропорционального заданному количеству тактовых импульсов, на выходе разрешения счетчика 5 времени накопления индицируется уровень логической единицы (фиг,Зд), что переводит формирователь

7 ССИ в рабочий режим генерации строчных синхроимпульсов, и, кроме того, счетчик 6 времени строки и формирователь 3 времени задержки переводятся в рабочее состояние ожидания запуска.

Формирователь 7 .по приходу сигнала разрешения на соответствующий вход

15 синхронно с первым тактовым импульсом, поступившим на его тактовый вход 14, снимает сигнал сброса на выходе сброса и одновременно выставляет сигнал разрешения на шине первого выхода разрешения синхрогенератора 2 (фиг.3е, ж) соответственно. Для управления двоичными счетчиками 23 и

24 формирователя 7 используются шины входа 15 разрешения и выхода 18 разрешения с разнесенными во времени сигналами, что позволяет уменьшить вероятность ложного запуска от внешней синфазной помехи.

Таким образом, после установки уровней логических единицы и нуля на шинах входа 15 разрешения и выхода

18 разрешения формирователя 7 на выходах синхронизации и тактовых формирователя 7 двоичные счетчики 23 и 24. формируют последовательность частот таким образом, что частота синхронизации на соответствующем выходе B и раз меньше, чем тактовая частота (фиг.Зэ), поступающая на четвер1354444

3S

Формирователь 3 времени задержки формирует на своем выходе сигнал через k импульсов (где k=1,2,3,...) синхронизации, поступивших на его счетный 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 режиме обогащения, что приводит 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 перебрасывается 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 обеднения. В соответствии с этим (k+1)-я строка не сбрасывается в подложку, а перезаписывается в выходной регистр

13. Однако сигнал, формируемый селектором 4 последней строки на своем первом выходе (фиг.Зл), устанавливает второй триггер 27 формирователя 7 в исходное состояние, и по поступлении очередного импульса синхронизации на шину выхода 19 синхронизации формирователя 7 последний формирует сигнал запуска на соответствующем выходе 17 (фиг;Зм) и переходит в режим автоблокировки, прекращая формирование тактовых и синхронизирующих сигналов и сигнала разрешения на соответствующих 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), который появляется по окончании счета тактовых импульсов счетчиком 6, соответствующего ее формату тый тактовый вход фоточувствительного блока 1. Это позволяет на счетном входе формирователя 3 времени задержки иметь информацию о количестве и-фазных сдвигов сигнала в фоточувствительном блоке 1, где n — - количество требуемых фаз управления используемой матрицы 10.

I (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, который переводит фоточувствительный 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+1),. ° ., что позволяет почти в k pas сократить время считывания зарядовых пакетов, сформированных в матрице 10, что для гладких (без изломов) изображений существенно повышает быстродействие без потери в точности.

Пример дискретизации контура изображения, соответствующий считыванию каждой четвертой строки изображения (k=3), показан на фиг.4.

Точностные характеристики и быстродействие предлагаемого устройства могут быть оценены следующим образом.

Пусть 4f У; — изменение (градиент) дискретной функции пространственного распределения интенсивности излучения регистрируемого изображения в направлении сдвига строк (фиг.4). Если

4 fу. с4(ш i(m<, ш m), (1) где E> — 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 иэ 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

Т„ЫМ(Е„, К+К,(К+1) 3 /(k+1), (2) 1354444 где N — число элементов строки изоб ражения;

М - число строк;

f — тактовая частота выноса инт1 5 формации на выходе;

Й вЂ” тактовая частота сдвига строк в секции накопления.

Под "мертвым" временем понимается промежуток времени, в течение которо- 1О го устройство не способно беэ 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 разрешакщую способность эа счет уменьшения величины фона и фиксированного геометрического шума, обусловленного тепловой и паразитной генерацией в подложке матрицы 10. Величина соответствующего заряда g прямо пропорциональна времени кадра Т„=Т„+Т„, 25 где Тн — время накопления, что при уменьшении Т„ в К раз позволяет расширить динамический диапазон примерно в К разФ так как нормированный шумавой заряд Qz/е, обусловленный фпукту- ЗО аоиямм Фона, Q /å= Ö /а, гда а — заряд электрона, . Таким образом, устройство позволяет улучшить чувствительность, разрешающую способность, соответственно расширить динамический диапазон путем уменьшения уровня фона и внутренних шумов, увеличить быстродействие путем уменьшения "мертвого" времени устройства при сохранении требований на пространственное разрешение при регистрации распределенных импульсных иэображений.

Формула и з о б р е т е н и я

Устройство для регистрации импульсного изображения, содержащее фоточувствительный блок на матрице приборов с зарядовой связью (ПЗС) и синхрогенератор, 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 фоточувствительного 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 устройстваФ а выход фоточувствительного блока на матрице

ПЗС является выходом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности путем снижения уровня фона и внутренних шумов при одновременном повышении быстродействия путем уменьшения "Mep» твого" времени, введены формирователь времени задержки и селектор последней строки, причем вход синхронизации 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 формирователя времени задержки соединен с третьим выходом разрешения синхрогенератора, счетный вход — с выходом синхронизации синхрогенератора, а вход блокировки — с вторым выходом селектора последней строки.

1354444

1354444

Составитель Г.Росаткевич

Техред И.Попович

Редактор Н.Тупица

Корректор С.Черни

Заказ 5716/56 Тираж 636 Подписное

ВНИИПИ Гасударственного коиитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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