Устройство формирования сигнала изображения

 

Изобретение относится к технике телевидения. Цель изобретения - повышения качества изображения путем увеличения разрешающей способности и расширение динамического диапазона. Для этого устройство формирования сигнала изображения содержит объектив 1 с переменным фокусным расстоянием, управляемый оптический фильтр 2, светоделительную пластину 3, матрицу 4 приборов с зарядовой связью, формирователь 5 фазных напряжений секции накопления, шаговый двигатель 6, блок управления 7, фотоэлектрический преобразователь 8, усилитель-формирователь 10, формирователь 11 фазных напряжений секции памяти, реверсивный распределитель 12 импульсов, ЦАП 13, блок формирования 14 синхроимпульсов, блок автоматической регулировки 15 времени накопления и освещенности, формирователь 16 фазных напряжений выходного регистра, блок блокировки 17 повторного запуска, делитель 18 и 21 частоты импульсов, эл-т И 19, блок формирования 20 импульсов пересветки, счетчик 22 времени переноса, блок синхронизации 23, счетчик 24 времени накопления, триггер 25 режима работы, задающий г-р 26, эл-т ИЛИ 27, переключатель 28 и блок формирования 29 импульсов. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU „„> 564736

А1 (51),5 Н 04 N 5/30

OllHCAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ пО иэОБРетекиям и стнРытиям

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4439258/24-09 (22) 13. 06. 88 (46) 15 05.90. Бюл. N 18 (71) Научно-исследовательский институт прикладных физических проблем им. А.Н.Севченко (72) В.Н.Гордеев, Б.Н.Шпилевой и А.К.Якушев (53) 621.387.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Н 1001499, кл. H 04 N 5/30, 1981.

2 (54) УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛА

ИЗОБРАЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к технике телевидения ° Цель изобретения - повышение качества изображения путем увеличения разрешающей способности и расширение динамического диапазона.

Для этого устр-во формирования сигнала изображения содержит объектив 1 с переменным фокусным расстоянием, 1564736

1О управляемый оптический Фильтр 2, светоделительную пластину 3, матрицу 4 приборов с зарядовой связью, формирователь 5 фазных напряжений секции накопления, шаговый двигатель 6, блок

7 управления, Фотоэлектрический преобразователь 8, усилитель-формирователь 10, формирователь 11 фазных напряжений секции. памяти, реверсивный распределитель 12 импульсов, ЦАП 13, блок 14 формирования синхроимпульсов, блок 15 автоматической регулировки

Изобретение относится к технике телевидения и может быть использовано для регистрации импульсных и непрерывных световых иэображений в стационарных измерительных системах.

Цель изобретения - повышение ка. чества иэображения путем увеличения разрешающей способности и расширение динамического диапазона.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема предлагаемого устройства формирования сигнала изображения, на фиг. 2 - схема блока синхронизации.

Устройство Формирования сигнала изображения (фиг. 1) содержит объектив 1 с переменным фокусным расстоя. нием, управляемыц оптический фильтр

2, светоделительную пластину 3, матрицу 4 приборов с зарядовой связью, Формирователь 5 фазных напряжений секции накопления, шаговый двигатеЛь

6, блок 7 управления оптическим

Фильтром, фотоэлектрический преобразователь 8, выход 9 устройства формирования сигнала изображения, усилитель-формирователь 10, формирователь

11 Фазных напряжений секции памяти, реверсивный распределитель 12 импульсов, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 13> блок 14 формирования синхроимпульсов, блок 15. автоматической регулировки времени накопления и освещенности, Формирователь

16 Фазных напряжений выходного регистра, блок 17 блокировки повторного запуска, первый делитель 18 частоты импульсов, элемент И 19, блок 20

Формирования импульсов пересветки, второй делитель 21 частоты импульсов, счетчик 22 времени переноса, блок 23 синхронизации, счетчик 24 времени навремени накопления и освещенности, формирователь 16 Фазных напряжений выходного регистра, блок 17 блокировки повторного запуска, делители 18 и 21 частоты импульсов, эл-т И 19, блок 20 формирования импульсов пересветки, счетчик 22 времени переноса, блок 23 синхронизации, счетчик 24 времени накопления, триггер 25 режима работы, задающий г-р 26. эл-т ИЛИ 27, переключатель 28 и блок 29 формирова.ния импульсов. 2 ил. копления, триггер 25 режима работы, задающий генератор 26, элемент ИЛИ 27

20 переключатель ?8, блок,29 формирования импульсов, первый и второй входы

30 и 31 сигнала вида режима.

Блок 23 синхронизации (фиг. 2) содержит первый инвертор 32, первый

25 D-триггер 33, элемент ИСКЛОЧА101!!ЕЕ

ИЛИ 34, второ" D-триггер 35, элемент

И 36, второй инвертор 37, третий Dтриггер 38, элемент 39 задержки °

Устройство Формирования сигнала изображения работает следующим образом.

Устройство имеет два режима работы - непрерывный (телевизионный) и однократный (импульсный) в зависимости от установленного положения переключателя 28.

В непрерывном режиме первый вход блока 28 замкнут на второй вход 31.

При этом триггер 25 режима работы

40 устанавливается в единичное состояние и сигнал с его прямого выхода блокирует работу блока 14 формирования синхроимпульсов и блока 20 формирования импульсов пересветки. Счетчик

4> 24 времени накопления подсчитывает число периодов выходного сигнала первого делителя 18. В течение времени прямого хода кадровой развертки выходной сигнал счетчика 24 с его инверсного выхода подается на первый вход элемента И 19, разрешая прохождение импульсов с первого делителя 18

18 на выход элемента И 19 ° Импульсы с выхода элемента И 19 поступают на первый вход счетчика 22 времени переноса, который подсчитывает число периодов выходного сигнала первого делителя 18, соответствующее времени переноса (длительности обратного хо5

10 !

20

30 копления, а при импульсной — на секции накопления и памяти матрицы 4, используемых в качестве единого фотоприемного поля. При этом кольцо для изменения фокусного расстояния объектива 1 может занимать два фиксированных положения. В зависимости от параметров стационарной измерительной системы заранее задается число импульсов, которое должен выработать блок ?9 формирования импульсов при переходе из одного режима работы в другой. Сигнал с прямого выхода триггера 25 режима работы поступает на вход блока 14 формирования синхроимпульсов, разблокируя его, а также на вход блока 15 автоматической регулировки времени накопления и освещенности, вызывает появление на входе

50 ЦАП 1 кОда, сООтветствующеГО макси мальному коэффициенту пропускания излучения оптического фильтра 2.

Потенциал логической единицы с инверсного выхода триггера 25 через элемент ИЛИ 27 поступает на установоч- ный вход счетчика 24 и удерживает его в состоянии логического нуля. Блок

17 блокировки повторного запуска удерживает счетчик 22 времени переноса

5 156 да кадровой развертки) . В течение это. го времени выходной сигнал счетчика

24 подается на формирователи 5 и 11.

Матрица 4 переводится в режим переноса, т.,е. осуществляется перенос накопленных в ячейках секции накопления зарядов в секцию памяти. По заполнении счетчика 22 сигнал с его инверсного выхода через элемент ИЛИ 27 подается на второй (установочный) вход счетчика 24 времени накопления и устанавливает его в нулевое состояние.

Видеосигнал с выхода матрицы 4 поступает в усилитель-формирователь 10 и на вход блока 15 автоматической регулировки времени накопления и освеценности, в котором производится анализ амплитуды видеосигнала в течение времени считывания зарядов одного кадра. Выход усилителя-формирователя

10 является выходом 9 устройства формирования сигнала изображения. По включении питания блок 15 автоматической регулировки времени накопления и освеценности устанавливает максимальное время накопления матрицы 4 и максимальный коэффициент прэпускания излучения управляемого оптического фильтра 2. Если амплитуда видеосигнала, снимаемого с матрицы 4, лежит в заданных пределах, то блок

15 автоматической регулировки времени накопления и освещенности отключен. В случае же если амплитуда видеосигнала меньше, либо больше заданных пределов, что является следствиФ ем соответственно либо недонакопления полезной информации" об изображении, либо насыщения матрицы 4, блок

15 автоматической регулировки времени накопления и освещенности изменяет время накопления матрицы 4 соответственно в большую, либо меньшую сторону, причем, если при этом не удается добиться нормальной картины воспринимаемого изображения, то осуцествляется регулировка освещенности фотоприемного поля матрицы 4 путем подачи соответствующего кода на ЦАП

13 и через блок 7 управления оптическим фильтром на управляющий вход управляемого оптического фильтра 2.

Далее оптимальный режим работы устанавливается изменением времени накопления матрицы 4 при новом значении коэффициента пропускания управляемого оптического фильтра 2. Применение сочетания регулировки времени

4дб

6 накопления с регулировкой освещенности фотоприемного поля матрицы позволяет значительно расширить диапазон освещенностей, при которых обеспечивается нормальное функционирование.

Для осуществления однократного (импульсного) режима работы переключатель 28 устанавливается в положение ° при котором первый вход триггера ?5 режима работы замкнут на первый вход

30. При переключении триггера 25 режима работы сигнал с его инверсного выхода, являющийся признаком направления формирования временной диаграммы, постугает на вход реверсивного распределителя 1? импульсов. Блок 29 вырабатывает группу импульсов, которые поступают на второй вход реверсив. ного распределителя 12 импульсов, управляющего работой шагового двигателя 6, который изменяет фокусное расстояние объектива 1.

Назначение операции изменения фокусного расстояния объектива 1 состоит в сжатии и растяжении изображения одного и того же объекта исследования с целью его проецирования при непрерывной засветке только на секцию на36

7 15647 в положении "Максимальное число" (в

2 раза большее; чем в непрерывном режиме) до прихода синхроимпульса и после окончания вывода информации об импульсном изображении. С выхода блока 23 синхронизации серия импульсов с частотой задающего генератора

26, осуществляет непрерывный вывод Фоновых зарядов из фотоприемного по ля матрицы 4.

Когда происходит вспышка света, то большая часть излучения падает на фотоприемное поле матрицы 4, а меньшая часть ответвляется светоделительной 15 пластиной 3 на фотоэлектрический преобразователь 8„ который по своим физическим характеристикам максималь, но приближен к характеристикам ис" пользуемой матрицы 4. Фотоэлектричес- 20 кий преобразователь 8 вырабатывает электрический аналог светового сигнала, поступающий в блоки 14 и 20.

Блок 14 Формирования синхроимпульсов

Формирует логический сигнал, начинаю- 25 щийся одновременно со световым импульсом и равный ему по длительности.

По переднему фронту синхроимпульса в элементе И 36 блокируется прохождение импульсов задающего генератора 30

26, перенос зарядов прекращается и в Фотоприемном поле матрицы 4 начинается процесс накопления . По переднему же фронту синхроимпульса D-триггер

33 перебрасывается в противоположное состояние, и на входах элемента ИСКЛ(0.

ЧАЮЩЕЕ ИЛИ 34 появляются разные сигналы, что .приводит, в свою очередь, к появлению на выходе сигнала низкого уровня, который транслируется D-триг- 40 гером 35 на вход элемента И 36 по заднему фронту ближайшего тактового импульса с задающего генератора 26.

Таким образом, на выходе блока 23 синхронизации серия тактовых импуль- 45 сов отсутствует и в фотоприемном поле матрицы 4 начинается процесс накопления информационных зарядов под той ее фазой, sq время которой пришел синхроимпульс. По окончании синхроимпульса по его заднему Франту 0-триггер 38

50 перебрасывается в противоположное состояние и на входах элемента ИСКЛЮЧЙОЦЕЕ ИЛИ 34 сигналы становятся одинаковыми, что приводит к появлению на выходе сигнала высокого уровня, который по заднему фронту ближайшего тактового импульса задающего генератора 26 транслируется на второй вход элемента И 36. Поскольку синхроимпупьс заканчивается, то и на первом входе элемента И 36 возникает сигнал высокого уровня. Таким образом, если синхроимпульс закончился где-нибудь посередине тактового импульса задаюцего генератора 26, то этот неполноценный импульс не пройдет далее за счет того, что Р-триггер 35 транслирует положительный сигнал на вход элемента И 36 по заднему фронту ближайшего тактового импульса. По окончании синхроимпульса блок 23 синхронизации начинает вырабатывать тактовые .импульсы, блок 17 блокировки повторного запуска устанавливается в состояние, запрещающее прохождение че рез него следующего синхроимпульса, подает сигнал на закрытие управляемо.го оптического фильтра 2 блоку 7 и разблокирует счетчик 22 времени переноса. Далее осуществляется вывод информации с матрицы 4 через ее выходной регистр и усилитель-формирователь 10 на выход 9. По окончании вывода инФормации об импульсном изображении счетчик 22 времени переноса вырабатывает сигнал и разблокирует блок 17 блокировки повторного запуска, который, в свою очередь, дает команду блоку 7 на открытие управляемого оптического фильтра 2 и разрешает восприятие следующего светового импульса.

Блок 20 формирования импульсов пересветки вырабатывает сигнал в том случае, если сигнал с Фотоэлектрического преобразователя 8 превышает уровень, при котором в матрице 4 происходит перенакопление и растекание зарядов в фотоприемном поле.

Если сигнал с фотоэлектрического преобразователя 8 превышает некоторую величину, говорящую о том, что последующее накопление в фотоприемном поле матрицы 4 приведет к ее насыщению, то блок 20 вырабатывает сигнал, приходящий в блок 17 блокировки повторного запуска, который подает команду на закрытие управляемого оптического

Фильтра 2 и вывод информации из матрицы 4,, не дожидаясь окончания светового импульса.

Формула изобретения

Устройство формирования сигнала изображения, содержащее последовательно соединенные матрицу приборов с за36

)(!

i 641 рядной связью (ПЗС), к трем управляющим входам которой подключены выходы формирователя фазных напряжений секции накопления (ФФНСН), формирователя фазных напряжений секции памяти (ФФНСП) и формирователя фазных напряжений выходного регистра (ФФНВР), и усилитель-формирователь, к первому управляющему входу которого подключе- to ны объединенные первые входы ФФНСН и ФРНСП и прямой выход счетчика времени переноса, инверсный выход которого подсоединен через первый вход элемента ИЛИ к установочному входу счет- 1 чика времени накопления, счетный вход которого соединен с выходом первого делителя частоты импульсов и с объединенными входами второго делителя частоты импульсов, первым входом g() элемента И, и вторым входом ФФНСП, к третьему входу которого подключен прямой выход счетчика времени накопления, инверсный выход которого соеди. нен с вторым входом элемента И, вы,ход которогосоединен сосчетным входом счет чи ка времени переноса, а та кже пере ключатель и задающий генератор, при этом прямой и инверсный выходы второго делителя частоты импульсов соединены соответственно с первым входом ФФНВР и с объединенными вторым управляющим входом усилителя-формирователя и третьим входом ФФНСП, а выход усилителя-формирователя является выходом устройства формирования сигнала изображения, отличающееся тем, что, с целью повышения качества изображения путем увеличения разрешающей способности и расширение дина- 4О мического диапазона, введены блок автоматической регулировки времени накопления и освещенности, к первому входу которого подключен первый вход усилителя-формирователя, а выход сое- 4 динен с четвертым входом ФФНСН,триггер режима работы, первый и второй входы которого соединены с соответствующими выходами переключателя, блок синхронизации, K Bxopg которогo flop ключен выход задающего генератора, последовательно установленные перед матрицей ПЗС объектив с переменным фокусным р сстоянием, управляемый оптический фильтр и светоделительная пластина, последовательно соединенные фотоэлектрический преобразователь, оптически связанный со светоделительной пластиной, блок формирования синхроимпульсов и блок блокировки повторного запуска, к второму входу которого подключен прямой выход счетчика времени переноса, блок формирования импульсов пересветки, к первому входу которого подключен выход фотоэлектрического преобразователя, а выход соединен с третьим входом блока блокировки повторного запуска, последовательно соединенные цифроаналоговый преобразователь, входы которого соединены с вторыми выходами блока автоматической регулировки времени накопления и освещенности, и блок управления оптическим фильтром, к другому входу которого подключены. объединенные вторые входы блока синхронизации и блока формирования импульсов пересветки и прямой выход блока блокировки повторного запуска, а выход соединен с управляющим входом управляемого оптического фильтра, а также последовательно соединенные блок формирования импульсов, реверсивный распределитель импульсов, к другому входу которого подключены объединенные второй вход элемента

ИЛИ и вход блока формирования импульсов и инверсный выход триггера режима работы, и шаговый двигатель, соединенный с объективом с переменным фокусным расстоянием, при этом прямой выход триггера режима работы соединен с объединенными третьим входом блока формирования импульсов пересветки, вторым входом блока автоматической регулировки времени накопления и освещенности и вторым входом блока формирования синхроимпульсов, выход блока синхронизации соединен с входом первого делителя частоты импульсов и с вторым входом

ФФНВР, а инверсный выход блока блокировки повторного запуска соединен с установочным входом счетчика времени переноса.

1564736

Составитель И. Грацианская

Техред M.Моргентал Корректор Н.Ревская

Редактор Т ° Парфенова

Подписное

Тираж 532

Заказ 1166

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