Фотоприемное устройство

 

Изобретение относится к радиотехнике и телевидению и м.б. использовано при разработке зрительных сенсоров космических и промышленных роботов. Цель изобретения - повышение чувствительности устр-ва путем снижения влияния разброса темновых сигналов фотоприемных элементов. Устр-во содержит фотоприемную матрицу 1, формирователь 2 импульсов считывания, усилитель 3, блок 4 фиксации, выход 5, детектор 6 уровня, блок 8 сравнения и широтно-импульсный модулятор 9. Для достижения цели между выходом детектора 6 и входом блока 8 введен блок 7 выборки и хранения, а фотоприемная матрица выполнена в виде набора фотоприемных-МДП элементов с общей шиной стирания. Общий динамический диапазон устр-ва складывается из диапазона видеосигнала при заданном времени накопления и диапазона регулирования времени накопления. Устр-во позволяет при заданном уровне максимальной интенсивности оптического сигнала на 20-35 дБ снизить интенсивность минимального преобразуемого оптического сигнала, что эквивалентно такому же увеличению фоточувствительности. 2 ил.

А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1483672 (д) 4 H 04 N 5/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHQMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ!

Ь»

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 40808 17/24-09 (22) 23.06.86 (46) 30.05.89. Бюл. V - 20 (71) Уфимский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) P.Ì.Галиулин, 3.H.Гафаров и А.Л.Рождественский (53) 621,397 (008.8) (56) Авторское свидетельство СССР

К - 754697, кл. Ц 04 N 5/30, 1977.

Авторское свидетельство СССР

Л"- 599374, кл. ц 04 И 5/16, 1976. (54) ФОТОПРИЕИ11ОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к радиотехнике и телевидению и м,б. использовано при разработке зрительных сенсоров космических и промышленных роботов, Цель изобретения — повышение чувствительности устр-ва путем снижения влияния разброса темновых сигналов фотоприемных элементов. Устр-во

2 содержит фотоприемную .матрицу 1, формирователь 2 импульсов считывания, усилитель 3, блок 4 фиксации, выход

5, детектор 6 уровня, блок 8 сравнения и широтно-импульсный модулятор

9. Для достижения цели между выходом детектора 6 и входом блока 8 введен блок 7 выборки и хранения, а фотоприемная матрица выполнена в виде набора фотоприемных ИДП-элементов с общей шиной стирания. Общий динамический диапазон устр-ва складывается из диапазона видеосигнала при заданном времени накопления и диапазона регулирования времени накопления.

Устр-во позволяет при заданном уровне максимальной интенсивности оптического сигнала на 20-35 дБ снизить интенсивность минимального преобразуемого оптического сигнала, что эквивалентно такому же увеличению фоточувствительности. 2 ил.

1483672

Изобретение относится к радиотехнике и телевидению, а именно к устройствам ввода и обработки оптической информации, и может быть использова но, например, при разработке зригельных сенсоров космических и промышленных роботов.

Цель изобретеНия — повышение чувствительности фотоприемного устройства путем снижения влияния разброса темновых сигналов фотоприемных элементов.

На фиг.1 изображена структурная электрическая схема фотоприемного устройства; на фиг.2 — временные диаграммы.

Фотоприемное устройство содержит ,.(фиг.1) фотоприемную матрицу 1 из элементов (на чертеже не показаны), формирователь 2 импульсов считывания, усилитель 3, блок 4 фиксации, выход 5 устройства, детектор 6 уровня, блок 7 выборки и хранения, блок

8 сравнения и широтно-импульсный модулятор (ШИМ) 9..Второй вход 10 блока является установочным.

Устройство работает следующим образом.

На фотоприемную матрицу 1 проецируется оптическое изображение. Формирователь 2 вырабатывает импульсы считывания каждого из элементов фотоприемной матрицы 1 (фиг. 2а, б, в) и импульсы стирания, подаваемые по дополнительному выходу (фиг. 2г).

Фронт импульсов стирания совпадает с фронтом импульсов считывания, а длительность в 50-100 раз меньше.

В моменты подачи импульсов стирания происходит заряд емкости фотоприемной матрицы 1 до напряжения питания. По окончании импульсов стирания под воздействием света проис ходит разряд емкости элементов фотоприемной матрицы i пропорционально уровню освещенности. Вследствие,разброса коэффициентов передачи, напряжений отсечек и др. технологических неоднородностей темновой уровень сигнала фотоприемной, матрицы 1 имеет значительный разброс — до 20-307. от среднего значения. С выхода усилителя 3 снимается усиленный сигнал фотоприемной матрицы 1 (фиг. 2д), который представляет собой аддитивную смесь темнового сигнала элементов и приращение светового сигнала..

Привязка сигналов элементов к единому нулевому или другому уровню в моменты стирания блоком 4 фиксации дает возможность выделить чистое приращение светового сигнала для каждой ячейки (фиг. Ze) Псд 1 04 0 темн.1

Амплитуда (средний уровень) видеосигнала определяется детектором 6 уровня и после запоминания в блоке 7 выборки и хранения подается на пер15 вый вход блока 8 сравнения, На втором входе 10 блока 8 сравнения задается опорный уровень. Сигнал рассогласования, пропорциональный величине и знаку разности сигналов входов блока

20 8 сравнения, подается на вход ШИМ

9 и модулирует длительность его вы-. ходного импульса. При увеличении амплитуды (среднего значения) видеосигнала за кадр производится пропор25 циональное уменьшение длительности импульсов, а при уменьшении — увеличение. Длительность выходных импульсов ШИМ 9 и определяет время накопления — 1 „ „ (фиг. 2ж).

Диапазон регулирования времени накопления находится в пределах доли микросекунд — десятки микросекунд, а темновой геометрическич шум уменьшается в 30-70 раз, что дает соот35 ветствукщее расширение динамического ,диапазона и позволяет выделять нормальный видеосигнал при преобразова нии многоградационных оптических по,,лей с малым контрастом.

40 . Причем если в исходных токовых сигналах фотоприемной матрицы 1 неисправные элементы имеют уровни сигнала„ превосходящие максимальный информационный уровень, то после блока 4 фиксации сигналы с этих элементов отсутствуют (так как приращения сигналов в них равны нулю), что облегчает дальнейшую обработку видеосигналов.

Следует отметить, что при вводе и дапьнейшей обработке видеосигналов в ЭВМ, особенно в робототехнике, весьма важен динамический диапазон преобразований оптического сигнала в электрический при заданном времени ,накопления.

Общий динамический диапазон фотоприемного устройства складывается из диапазона видеосигнала при заданном

f483672 времени накопления и диапазона регулирования времени накопления, В целом предлагаемое техническое решение позволяет при заданном уровне максимальной интенсивности оптического сигнала на 20-30 дБ снизить интенсивность минимального преобразуемого оптического сигнала, что эквивалентно такому же увеличению фоточувствительности.

Фотоприемное устройство, содержащее последовательно соединенные фотоприемную матрицу, входы опроса которой соединены с тактовыми выходами формирователя импульсов .считывания, усилитель, блок фиксации и детектор уровня, блок сравнения, выход которого соединен с входом ши20

Формула изобретения

15 ротно-импульсного модулятора, причем тактовый вход широтно †импульсного модулятора подключен к дополнительному выходу формирователя импульсов считывания, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повыше- ния чувствительности фотоприемного устройства путем снижения влияния разброса темновых сигналов фотоприемных элементов, между выходом детектора уровня и входом блока сравнения введен блок выборки и хранения, а фотоприемная матрица выполнена в виде набора 1ЩП-фотоприемных элементов с общей шиной стирания, управляющий вход блока фиксации соединен с выходом широтно-импульсного модулятора, дополнительный выход формирователя импульсов считывания соединен с входом стирания фотоприемной матрицы и управляющим входом блока выборки и хранения.

1483672

Составитель Г.Росаткевич

Техред М.Дидык Корректор Н.Король

Редактор М.Андрушенко

Заказ 2854/57 Тираж 626 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101