Телевизионная камера на приборах с зарядовой связью

 

Изобретение относится к телевизионной технике и м.б. использовано в передающих камерах с датчиками изображения на матрице приборов с зарядовой смесью. Цель изобретения - повышение чувствительности камеры путем увеличения времени накопления фотозарядов в матрице при сохранении режима разложения выходного телевизионно.го сигнала. Устр-во содержит трехфазную матрицу 1 приборов с зарядовой связью, содержащую секцию 2 накопления, секцию 3 памяти, выходной регистр 4, а также преобразователь уровней (ГО ) 6 секции накопления, формирователь фаз (ФФ) 7 секции памяти , ПУ В секции памяти, ФФ 9 выходного регистра, ПУ 10 выходного регистра , усилитель-формирователь 11, задающий генератор 12, два делителя 13 и 16 частоты, счетчик 14 времени прямого хода кадра, элемент И 15, счетчик 17 времени обратного хода кадра, инвертор 22, ФФ 35 секции накопления. Цель достигается тем, что в устр-во введены компаратор 18, делитель 19 частоты, D-триггер 20, три элемента И 21, 23 и 29, шесть . элементов 1-1ПИ 24, 25, 27, 30-32, три элемента НЕТ 26,, 33 и 34 н в трехфазную матрицу 1 введен средний регистр 5. 7 ил. с

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 П 04 Л 5/335, 3/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4 177703/24-09 (22) 09.01.87 (46) 07.05.88. Бюл, 1 - 17 (72) В. М. Смелков (53) 621.397.33(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1001499, кл. Н 04 И 5/335, Н 04 N 3/14, 1981. (54) ТЕЛЕВИЗИОШ1АЯ КАМЕРА НА ПРИБОРАХ

С ЗАРЯДОВОЙ СВЯЗЬЮ (57) Изобретение относится к телевизионной технике и м,б. использовано в передающих камерах с датчиками изображения на матрице приборов с зарядовой смесью. Цель изобретения — повышение чувствительности камеры путем увеличения времени накопления фотозарядов в матрице при сохранении режима разложения выходного телевизионного сигнала. Устр-во содержит трехфазную матрицу 1 приборов с заря„„SU„„1394463 А 1 до вой связью, содержащую секцию 2 накогвгения, секцию 3 памяти, выходной регистр 4, а также преобразователь уровней (1ТУ) 6 секции накопления, формирователь фаз (ФФ) 7 секции памяти, ПУ 8 секции памяти, ФФ 9 выходного регистра, ПУ 10 выходного регистра, усилитель-формирователь 11, задающий генератор 12, два делителя 13 и !6 частоты, счетчик 14 времени прямого хода кадра, элемент И 15, счетчик 17 времени обратного хода кадра, инвертор 22, ФФ 35 секции накопления. Цель достигается тем, что в устр-во введены компаратор 18, делитель 19 частоты, D-триггер 20, три элемента И 21, 23 и 29, шесть элементов ИЛИ 24, 25, 27, 30-32, три элемента НЕТ 26,, 33 и 34 н в трехфазную матрицу 1 введен средний регистр 5. 7 ил.

1394463

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

Цель изобретения — повышение чувствительности камеры путем увеличения времени накопления фотозарядов в матрице при сохра.ненни режима разложения выходного телевизионного сигнала.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема телевизионной камеры на приборах с зарядовой связью (ПЗС); на фиг. 2 — 5 — временные диаграммы, поясняющие формирование импульсных сигналов, требуемых для работы трехфазной матрицы с зарядовой связью; на фиг. 6 — временная диа- 20 грамма, поясняющая формирование управляющего сигнала остановки для секции памяти матрицы ЙЗС; на фиг. 7— общая временная диаграмма, поясняющая работу камеры. 25

Телевизионная камера на ПЗС содержит трехфазную матрицу 1 ПЗС, содержащую секции накопления 2 и памяти 3, выходной 4 и средний 5 регистры, а также преобразователь 6 уровней (ПУ) 30 секции накопления, формирователь 7 фаз (ФФ) секции памяти, преобразователь 8 уровней (ПП) секции памяти, ФФ;9 и ПУ 10 выходного регистра, усилитель-формирователь 11, задающий re- 35 нератор 12, первый делитель 13 частоты, счетчик 14 времени прямого хода кадра, первый элемент И15, второй делитель 16 частоты, счетчик 17 времени обратного, хода кадра, компара- 10 тор 18, третий делитель 19 частоты, D-триггер 20, второй элемент И 21, инвертор 22, третьей элемент И 23, первый 24 и второй 25 элементы ИЛИ, первый элемент НЕТ 26, третий элемент

ИЛИ 27, ПУ 28 среднего регистра, четвертый элемент И 29, четвертый 30, пятый 3! и шестой 32 элементы ИЛИ, второй 33 и третий 34 элементы HET . и ФФ 35 секции накопления.

Телевизионная камера работает следующим образом, Задающий генератор 1 2, стабилизированный кварцем, работает на частоте f = 1/Т поэлементного переноса зарядов в регистрах матрицы 1 ПЗС (фиг. 4). Этот сигнал подается на первый (тактовый) вход ФФ 9 выходного регистра. Необходимая величина взаимного перекрытия трехфазных импульсов устанавливается варьированием постоянной времени фазосдвигающих цепочек.

К выходу задающего генератора 12 подключен также первый делитель 13 частоты, который формирует на выходе

cHI нал с частотой 1 „„покадровогo переноса зарядов из секции 2 накопления через средний регистр 5 в секцию памяти (фиг. 2а) . Выходной сигнал первого делителя 13 частоты соединен с первыми (тактовыми) входами первого элемента И 15, ФФ 35 секции накопления и ФФ 7 секции памяти, первыми входами счетчика 14 времени прямого хода кадра и с входом второго делителя 16 частоты. Последний формирует сигнал, соответствующий периоду строчной развертки телевизионного стандарта (f ).

Во время прямого хода строчной развертки с прямого выхода второго делителя 16 частоты (фиг. 4д) осущеСтвляется подача разрешаю1цего сигнала на второй (стробирующий) вход ФФ 9 выходного регистра, а имеющиеся в ячейках выходного регистра 4 заряды выводятся через .преобразователь заряд — напряжение матрицы на вход усилителя-формирователя ll и далее — на выход телевизионной камеры.

Во время обратного хода строчной развертки сигнал с инверсного выхода второго делителя 16 частоты (фиг. За) подается на второй (стробирующий) вход ФФ 7 секции памяти и первый управляющий вход усилителя-формирователя 11. При этом в матрице 1 ПЗС осуществляется перенос одной строки зарядов иэ секции 3 памяти в выходной регистр 4, а усилитель-формирователь

11 формирует строчный гасящий и син-.. хронизирующий импульсы для замеса в полный телевизионный сигнал на выходе.

Счетчик 14 времени прямого хода кадра подсчитывает число периодов выходного сигнала первого делителя

13 частоты, соответствующее длительHocTH t „р „ „ IIpHMol o хода кадровой развертки телевизионного стандарта.

В течение этого времени выходной сигнал счетчика 14 подается на тактовый вход компаратора 18, который сравнивает напряжение, видеосигнала и опорное напряжение JJ „. При заполнении счетчика 14 сигнал с его инвер3 139 ского выхода подается на второй вход первого элемента И 15, разрешая прохождение импульсов с первого делителя 13 частоты на выход первого элемента И 15. Импульсы с выхода первого элемента И 15 поступают на вход счетчика 17 времени обратного хода кад ра, который подсчитывает число периодов выходного сигнала первого, делителя 13 частоты, соответствующее длительности 1 о „ обратного хода кадровой развертки телевизионного стандарта. По заполнении счетчика 17 сигнал с его инверсного выхода подается на второй вход счетчика 14 и устанавливает его в состояние "0 ° Далее процесс повторяется.

Одновременно сигнал с прямого выхода счетчика 17 (фиг. ба) подается на вход третьего делителя 19 часто.ты, второй управляющий вход усилителя-формирователя 11 и на первые входы второго 21 и третьего 23 элементов И.

При этом в,.усилителе-формирователе 11 вырабатывается кадровый гасящий и синхронизирующий импульсы для замеса в полный телевизионный сигнал на выходе. .Третий делитель 19 частоты осуществляет деление частоты входного сиг нала с коэффициентом деления К „, формируя на выходе сигнал с периодом

Т „ = Т „х К рд (фиг. бб) . Сигнал с выхода третьего делителя 19 частоты подается на второй вход второго элемента И 21,на D-вход D-триггера 20, на С-вход которого подаются импульсы кадровой частоты с инверсного выхода ,счетчика 17 (фиг. бв). На выкоде Q

D-триггера 20 вырабатываются одни импульсы.(фиг. бг), а на инверсном выходе Й вЂ” другие импульсы (фиг. бд), которые подаются на вход второго элемента И 21. Цри этом на выходах второго элемента И 21,инвер тора 22 и третьего элемента И 23 формируются различные сигналы (фиг, бе,ж и з).

Эпюры сигналов, изображенные на фиг. бе,ж и з, полностью аналогичны эпюрам, показанным на фиг. 2б,в и Зб соответственно, и отличаются от последних только масштабом. . Импульс на выходе инвертора 22 ,является сигналом управления (Уп ) для ПУ 6 секции накопления. Поэтому

4463

4 в течение времени действия логической

"1" данного сигнала на выходе первой фазы ПУ 6 (ФI Н ц„) формируется уро-.

5 вень смещения 11„(фиг. 2ж), а на двух других фазных выходах (Ф2Н <„,„ и ФЗН „„- уровень 11„ (фиг. 2з,и), и матрица I ПЗС находится в режиме накопления фотозарядов по первым фазным электродам. Когда сигнал на выходе инвертора 22 приобретает значение логического "0", матрица 1 ПЗС переводится в режим покадрового переноса фотозарядов. В это время на первых, вторых и третьих фазовых электродах секции 2 накопления (фиг. 2ж-и), секции 3 памяти (фиг.4а,б,в), и среднего регистра 5 (фиг; 5ж,з,и) манипулируются с частотой f „„ = 1/Тщ уров20 ни смещений Пп„и U „ .

В предлагаемой телевизионной камере период кадрового накопления Тя в целое число раз превышает период кадра Т телевизионного стандарта

T„= m х „= КАел х Т где m — коэффициент кратности, целое число, равное коэффициенту деления К третьего делителя частоты.

Частота кадрового накопления является субгармоникой частоты кадров

f „ телевизионного стандарта:

Считывание фотозарядов, накопленных в секции 2 матрицы 1 ПЗС, осуществляется sa время стандартного кадра Тк. Поэтому для получения на выходе телевизионной камеры непрерывного сигнала изображения видеосигнан считываемого кадра переписывается m раз за время Т и через средний реги<"тр 5

4 в секцию 3 памяти (фиг. 4, для упрощения m = 2/. На фиг. 7а,б,в и r изображено по одной циклограмме сигналов управления (вместо требуемых трех для трехфазовой системы управления матрицей) секции 2 накопления, среднего регистра 5, секции 3 памяти и выходного регистра 4 соответственно.

Сигнал записи в средний регистр 5 вырабатывается компаратором 18, который формирует на выходе сигнал от тех элементов матрицы, амплитуда выходного сигнала которых превьппает величину опорного напряжения U .

1394463

Амгглитуда вьгходного сигнала компаратора 18, соответствующая уровню белого, подбирается из условия обеспечивания вводимого в средний ре5 гистр 5 заряда в пределах 0,9 от максимальной амплитуды выходного напряжения сигнала матрицы 1 ПЗС, чтоб не растекались избьгточньге заряды на другие элементы. 10

Запись видеосигнала в средний регистр 5 производится последовательно строка за строкой в течение времени действия логической "1" импульса с выхода инвертора 22 одновременно с последующим циклом накопления фотозарядов в матрице I

ПЗС.

Четырехуровневые фазные сигналы управления средним регистром 5 с 20 уровнями смещения U „„ 1Гвыв U nep и U pq (фиг. 5ж — и) вырабатываются

ПУ 28. На управляющий вход (Уяр )

ПУ 28 подается импульс с выхода инвертора 22 (фиг. 2в) . Входные цифро- 25 вые сигналы для ПУ 28 (Ф1Р,+в„, Ф2Р, ьх, ФЗР р „) формируются условно в два этапа. Вначале из выходных сигналов первой, второй и третьей фаз ФФ 9 выходного регистра 30 (фиг. 4е,ж и з), подаваемых на первые входы шестого элемента ИЛИ 32, второго 33 и третьего 34 элементов

НЕТ соответственно, а вторые входы которых подключены к выходу второго элемента И 21 (фиг. 2б), формируются сигналы (фиг. 5а,б и в). Затем эти три сигнала подаются на первые входы четвертого элемента И 29, четвертого 30 и пятого 31 элементов

ИЛИ соответственно, на вторые входы которых подключены выходные сигналы первой, второй и третьей фаз ФФ 35 секции накопления (фиг. 2г,д и е).

Выходные сигналы элементов И 29 и

ИЛИ 30 и 31, являющиеся сигналами

Ф1Р 1,.ех з Ф2Р ер sx и ФЭР „в„, изображены на фиг. 5г,д и е соответственно.

Зарядовая "картина" кадра после перезаписи в секцию 3 памяти "хранится" в ней промежуток времени, равный длительности t в „ „ обратного хода кадра, перед каждым последующим циклом построчного переноса..Поэтому на время 1 o,x.x на первые и вторые фазовые электроды секции 3 памяти подает-

1 ся уровень хранения И „(фиг. 4а и б), а на третьи фазовые электроды— уровень П и гг (фиг. 4в ) .

Для осуществления этой ироцедурьг входные цифровые сигналы первой, второй и третьей фаз (Ф1П „, Ф2П „, ФЗП в„) и сигнал управления (Уп ) для

ПУ 8 секции памяти формируются при помощи первого 24 и второго 25 элементов ИЛИ, первого элемента НЕТ 26 и третьего элемента ИЛИ 27. На первые входы элементов 24 — 27 подаются выходные фазные сигналы и выходной сигнал управления ФФ 7 секции памяти (фиг.Зг,д,е и в соответственно), а на вторые входы — сигнал с выхода третьего элемента И 23 (фиг, Зб или фиг. 6з). Выходные сигналы элементов

24 — 27 показаны на фиг. Зз, и,к и ж соответственно.

Полный телевизионный сигнал на выходе телевизионной камеры (фиг, 7д) может быть подан на вход видеоконтрольного устройства стандартного режима разложения для воспроизведения телевизионного изображения, Формула изобретения..

Телевизионная камера на приборах с зарядовой связью (ПЗС), содержащая трехфазную матрицу ПЗС, состоящую из последовательно связанных зарядовой, связью секции накопления, управляющий вход которой соединен через преобразователь уровней (ПУ) секции накоплен ния с выходами первой, второй и третьей фаз формирователей фаз (ФФ) секции накопления, секции памяти, управляющий вход которой соединен с выхо-. дом ПУ секции памяти, и выходного регистра, управляющий вход которого соединен через ПУ выходного регистра с выходами первой, второй и третьей фаз ФФ выходного регистра, а выход выходного регистра, являющийся выходом матрицы ПЗС, соединен с сигнальным входом усилителя-формирователя, выход которого является выходом телевизионной камеры на ПЗС, к первому и второму управляющим входам которого подключены соответственно стробирующий вход ФФ секции памяти, инверсный выход делителя и прямой выход счетчика времени обратного хода кадра, инверсньгй выход которого соединен с входом установки в "0 счетчика щэемени прямого хода кадра, к сигнальному входу которого подключены

eàKòîíûå входы ФФ секции накопления и ФФ секции памяти, первый вход пер1394463 вого элемента И, вход второго делителя частотыи выход первого делителя частоты, к входу которого подключен выход задающего генератора и тактовый

5 вход ФФ выходного регистра, к стробирующему входу которого подключен прямой выход второго делителя частоты, инверсный выход счетчика времени прямого хода кадра соединен с вторым, 1О входом первого элемента И, выход которого соединен с входом счетчика времени обратного хода кадра, а также инвертор, отличающаяся тем, что, с целью повышения чувствительности камеры путем увеличения времени накопления фотозарядов в матрице при сохранении режима разложения выходного сигнала, введены последовательно соединенные третий делитель 2О частоты и второй элемент И, выход

Которого соединен с входом инвертора и управляющим входом ФФ секции памяти и ФФ секции накопления, D-триггер, к D- u G-входам которого подключены соответственно выход третьего делителя частоты и инверсный выход счетчика времени обратного хода кадра, а инверсный выход соединен с вторым входом второго элемента И, к третьему входу которого подключен вход третьего делителя частоты .и прямой выход счетчика времени обратного хода кадра, третий и четвертый элементы

И, шесть элементов ИЛИ, три элемента

НЕТ, компаратор и ПУ среднего регистра, а в трехфазную матрицу приборов с зарядовой связью введен средний регистр, находящийся s зарядовбй связи с секцией накопления и секцией памяти, к управляющему входу которого . подключен выход ПУ среднего регистра, а к информационному входу — выход. компаратора, к тактовому и информационному входам которого подключены соответственно прямой выход счетчика времени прямого хода кадра и усилителя-формирователя, при этом к первому, второму, третьему и четвертому входам ПУ секции памяти подключены соответственно через первый элемент

ИЛИ, второй элемент ИЛИ, первый элемент НЕТ и третий элемент ИЛИ выходы первой, второй и третьей фаз и выход управления ФФ секции памяти, к вторым объединенным входам первого, второго и третьего элементов ИЛИ и первого элемента НЕТ подключен выход третьего элемента И, к первому входу которого подключен прямой выход счетчика времени обратного хода кадра, а к второму входу — выход инвертора и управляющие входы ПУ секции накопления и ПУ среднего регистра, к первому, второму и третьему информационным входам которого подключены соответственно через четвертый элемент

И, четвертый и пятый элементы ИЛИ выходы первой, второй и третьей фаз ФФ секции накопления, к вторым входам четвертого элемента И, четвертого и пятого элементов ИЛИ подключены соответственно через шестой элемент ИЛИ, второй и третий элементы HET выходы первой, второй и третьей фаз ФФ вы-ходного регистра, а вторые объединенные входы шестого элемента ИЛИ и второго и третьего элементов НЕТ соединены с выходом второго элемента И.

1394463! 39/<8 h3

1 394463

Составитель И. Грацианская

Редактор И. Дербак Техред П.Сердюкова Корректор И. Николайчук

Заказ 2240/57 Тираж 660 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам и обретений и открытий

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

Производственно — полиграфическое предприятие > г. Ужгород, ул, 11роек п ая,