Способ формирования сигнала линейного фотоприемника

 

Изобретение относится к телевизионной технике. Цель изобретения повышение точности формирования сигнала. В данном способе процесс формирования сигнала состоит из двух этапов: калибровки чувствительности элтов фотоприемника и компенсации их неравномерной чувствительности. При калибровке линейный фотоприемник во время накопления сканируют с постоянной скоростью световым потоком. При этом средние освещенности всех эл тов фотоприемника будут одинаковы, а сигналы различными из-за неодинаковой чувствительности эл тов. Далее сигнал со всех эл тов считывают, сравнивают с эталонным уровнем, определяют и запоминают коэф. компенсации N_i для каждого I го эл та фотоприемника. Скорость сканирования определяется длиной фотоприемника и временем накопления. В режиме компенсации сигнал I го эл та усиливают с соответствующим коэф. компенсации N_i. Дана ил. устр ва, реализующего данный способ. 3 ил.

Изобретение относится к телевизионной технике, в частности к формированию сигнала с линейных фотоприемников, например приборов с зарядовой связью (ПЗС), и может быть использовано при фотометрических и координатных измерениях, в астронавигации и в оптико-электронных приборах с высококачественными датчиками сигнала изображения. Цель изобретения повышение точности формирования сигнала. На фиг.1 приведена структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ формирования сигнала линейного фотоприемника; на фиг.2 структурная схема генератора управляющих сигналов; на фиг.3 временные диаграммы, поясняющие работу генератора управляющих сигналов. Предлагаемый способ формирования сигнала линейного фотоприемника заключается в следующем. Процесс формирования сигнала состоит из двух этапов: калибровки чувствительности элементов фотоприемника и компенсации их неравномерной чувствительности. При калибровке линейный фотоприемник (например, ПЗС) во время накопления сканируют с постоянной скоростью световым потоком (пятном), в качестве которого целесообразно использовать изображение штриха, перпендикулярного линейке. При этом средние освещенности всех элементов фотоприемника будут одинаковы а сигналы различными вследствие неодинаковой чувствительности элементов. Далее сигнал со всех элементов считывают, сравнивают с эталонным уровнем, определяют и запоминают коэффициенты компенсации N_i для каждого i-го элемента фотоприемника. Скорость сканирования определяется длиной фотоприемника и временем накопления. В режиме компенсации сигнал i-го элемента усиливают с соответствующим коэффициентом компенсации N_i. Устройство (фиг.1), реализующее предлагаемый способ формирования сигнала линейного фотоприемника, фотоприемник 2, синхрогенератор 3, аналого-цифровой преобразователь 4, генератор 5 управляющих сигналов, коммутатор 6, микро-ЭВМ 7, первый 8 и второй 9 запоминающие блоки, блок 10 умножения и источник 11 светового потока. Генератор 5 управляющих сигналов (фиг.2) содержит триггер 12, счетчик 13, дешифратор 14 и формирователь 15 импульсов. Устройство работает следующим образом. На первом выходе микро-ЭВМ формируется сигнал "Калибровка" (фиг.3, а), который поступает на третий вход генератора 5. Триггер 12 в генераторе 5 управляющих сигналов переключается в состояние "1" (фиг.3, д), разрешая счет строчных импульсов в счетчике 13 (фиг. 3, б). В течение первой строки (интервал t₃-t₄) с помощью формирователя 15, на второй вход которого поступает импульс накопления с выхода синхрогенератора 3 через второй вход генератора 5, формируется на втором выходе генератора 5 сигнал запуска (момент t₃ или t₄ в зависимости от положения фронта импульса накопления) блока 1 сканирования и осуществляется сканирование приемника световым пятном. В течение второй строки (интервал времени t₄-t₅) осуществляется считывание сигнала фотоприемника во второй запоминающий блок 9, на пятый вход (выбор кристалла) которого подан сигнал разрешения с шестого выхода микро-ЭВМ 7, на третьем входе разрешения записи присутствует сигнал с первого выхода генератора 5 управляющих сигналов (фиг.3, г). При поступлении третьего строчного импульса в момент времени t₅ происходит переход счетчика 13 в состояние "11", которое дешифрируется дешифратором 14, выходной сигнал которого устанавливает триггер 12 в состояние "0". В результате этого на третьем выходе генератора 5 появляется сигнал логического "0" (фиг.3 д), означающий окончание режима калибровки и считывания сигнала во второй запоминающий блок 9. Коммутатор 6 отключает свой выход от выхода синхрогенератора и подключает его к адресной шине микро-ЭВМ 7, а сама микро-ЭВМ переходит в режим определения коэффициентов компенсации N_i неравномерности чувствительности. При этом информация о распределении чувствительности по элементам, содержащаяся в сигнале, записанном во втором запоминающем блоке 9, обрабатывается в микро-ЭВМ 7, где вычисляются соответствующие коэффициенты компенсации N_i для каждого элемента. Коды N_i записываются в первый запоминающий блок 8, который управляется сигналами микро-ЭВМ. Далее устройство переходит в режим компенсации: снимается сигнал разрешения записи на четвертом входе первого запоминающего блока 8, а на адресные входы блока 8 через коммутатор 6 подается меняющийся с частотой элементов код номера элемента, а в блоке 10 умножения осуществляется перемножение кода сигнала каждого текущего элемента на соответствующий коэффициент компенсации N_i. В результате на выходе устройства будет формироваться в цифровой форме скорректированный по неравномерности чувствительности сигнал. Устройство формирования сигнала линейного фотоприемника достаточно просто реализуется на базе современной схемотехники. Так, коммутатор 6 может быть выполнен на регистрах с третьим высокоимпедансным состоянием, управляемых по входам выбора кристалла с помощью логической схемы, анализирующей сигналы на третьем выходе генератора 5 управляющих сигналов и пятом выходе микро-ЭВМ. В качестве микро-ЭВМ 7 может быть использован микроконтроллер "Электроника К1-20", а запоминающие блоки 8 и 9 могут быть выполнены на микросхемах оперативных запоминающих устройств требуемого объема (число элементов n линейного фотоприемника, умноженное на число разрядов аналого-цифрового преобразователя 4) и быстродействия (определяется частотой считывания элементов фотоприемника). Предлагаемый способ формирования сигнала линейного фотоприемника обеспечивает повышение точности калибровки, а следовательно, и компенсации неравномерности линейного фотоприемника, а также уменьшение времени, затрачиваемого на калибровку элементов линейной фотоприемной структуры. Кроме того, при калибровке нет жестких требований к форме и размерам сканирующего светового пятна.

Формула изобретения

СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛА ЛИНЕЙНОГО ФОТОПРИЕМНИКА, заключающийся в экспозиции фотоприемника световым потоком, преобразовании светового потока в электрический сигнал, определении коэффициентов компенсации неравномерности чувствительности элементов фотоприемника путем сравнения сигнала с каждого элемента фотоприемника с сигналом эталонного уровня, запоминании коэффициента компенсации N_i для каждого i-го (где i 1, 2, n) элемента фотоприемника и компенсации неравномерности чувствительности элементов фотоприемника путем усиления сигнала с каждого i-го элемента фотоприемника с коэффициентом компенсации N_i, отличающийся тем, что, с целью повышения точности формирования сигнала, экспозицию осуществляют путем сканирования фотоприемника световым потоком, направление и скорость сканирования которого соответствуют направлению и скорости считывания сигнала с элементом фотоприемника, а время экспозиции каждого i-го элемента фотоприемника соответствует времени накопления сигнала на элементе фотоприемника.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3