Устройство регистрации светового изображения

 

Изобретение относится к телевизионной технике и может использоваться при исследовании импульсных быстропротекающих процессов, сопровождаемых световым излучением. Цель изобретения - повышение точности регистрации импульсного светового изображения при неопределенности его интенсивности . Устр-во содержит объектив 1, светоделитель 2, матрицу 3 приборов с зарядной связью (ПЗС), формирователь фазных напряжений (ФФН) 4 секций накопления 25 и памяти 26 матрицы m 3 ПЗС, ФФН 5 выходного регистра 27, задающий генератор 6, делители 7, В частоты, элементы И 9, 10, элемент ИЛИ 11, элемент НЕ 12, счетчик 13 переноса, счетчик 14 задержки, блок 15 запуска, делитель 16 напряжения, усилитель-формирователь 17, амплитудный дискриминатор J8, блок А1Ш 19 и блок памяти 20. Матрица 3 ПЗС находится в режиме Накопление во время световой вспышки, и в режиме перенос зарядов - все остальное время. Во время обратного хода строки из секции 26 в выходной регистр 27 матрицы 3 ПЗС заряды переносятся в основном кадре и в быстром. Во время прямого хода строки заряды переносятся из выходного регистра 27, причем в быстром кадре длительность прямого хода строки в четыре раза меньше, чем в основном кадре. Длительности прямого и обратного ходов строки формируются сигналом с прямого выхода счетчика 1 3. Введены блоки 2, 10, 16, 18. 4 ил. с 1C (Л ел 4 СЛ 05 22

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СО1 1ИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК 1) 4 " 04 N 5/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4170264/24-09 (22) 29.12.86 (46) 07.08.88. Бюл. 11 29 (72) М.В. Емельянов и Е.И. Строков (53) 621.397(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М- 1117859, кл. Н 04 N 5/30, 1982.

Авторское свидетельство СССР

М- 1001499, кл. Н 04 N 5/30, 1983. (54) УСТРОЙСТВО РЕГИСТРАЦИИ СВЕТОВОГО

ИЗОБРАЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к телевизионной технике и может использоваться при исследовании импульсных быстропротекающих процессов, сопровождаемых световым излучением. Цель изобретения — повышение точности регистрации импульсного светового изображения при неопределенности его интенсивности. Устр — во содержит объектив светоделитель 2, матрицу 3 приборов с зарядной связью (ПЗС), формирователь фазных напряжений (ФФН) 4 секций накопления 25 и памяти 26 матрицы

„„SU„„1415466 д1

3 ПЗС, ФФН 5 выходного регистра 27, задающий генератор 6, делители 7, 8 частоты, элементы И 9, 10, элемент

ИЛИ 11, элемент HE 12, счетчик 13 переноса, счетчик 14 задержки, блок

15 запуска, делитель 16 напряжения, усилитель-формирователь 17, амплитудный дискриминатор 18, блок АЦП 19 и блок памяти 20. Матрица 3 ПЗС находится в режиме Накоплениеп во время световой вспышки, и в режиме перенос зарядов" — все остальное время. Во время обратного хода строки иэ секции

26 в выходной регистр 27 матрицы 3

ПЗС заряды переносятся в основном" кадре и в "быстром". Во время прямого хода строки заряды переносятся иэ выходного регистра 27, причем в "быстром" кадре длительность прямого хода строки в четыре раза меньше, чем в

"основном" кадре. Длительности прямого и обратного ходов строки формируются сигналом с прямого выхода счетчика

13. Введены блоки 2, 10, 16, 18. 4 ил.

1415466

1!зс)бретение о гнос»тся к теленизионной (ТВ) технике и может быть использовано при исследовании импульсных быстропротек)11«)щих процессов со

5 провождаемых снеговым излучением.

Цель изобретен»я — повышение точности регистраць»1» импульсного светового изображения при неопределенности его интенсивности. 1О

1ia фиг . предстанлена структурная

=-лектрическ-f.» схема устройства регистрации светового и.-ображения; на фиг.2— светоделитель; 1»I ф»г. 3 — функциональная .)лек грическая схема ампли- 15 гудногп л»скриминатора; на фиг.4

»иа» рам:ы напряж пий, поясняющие работу- устройства.

Устрс йстно регистрации светового изображения (фиг. 1) содержит объек- 20 тив 1, светоделитель 2, матрицу 3 приборов с зарядовой связью (ПЗС), формиронатсль 4 фаз напряжений (ФФН) секций накопления и памяти, ФФН 5 вь»ходного регис»ра, задающий 25 генератор 6, первый делитель 7 час— тоты, второй делитель 8 частоты, первь»й 9» н торс и 10 элементы И, элемент

1»Л1» 1, ->-».;1ент HF. 12, счетчик 13 IIEоенос:оэ) счетчик 14 задержки, блок

15 запуска, делиТель 16 напряжения, усилитель — формирователь 17, амплитудный дискриминатор 18, блок 19 аналого-цпфрон> го преобразования (A!Ui), блок 20 па. »ят11, шины "Запуск" 21 и

tl

Время задержки 2 .

1) )

Светоделительный блок 2 (фиг. 2) содержит .:олупрозрачное зеркало 23 и .зеркало 2, Матрица 3 ПЗС (фиг. 2) содержит секцию 25 H=..!cî»ëåí>яя, секцию 26 памяти и выходной pc»ïê тр ?7.

Амплцт »ны» дискриминатор 18 (ф»»»-, 3) с )д= ржит пиковый детектор, в ксторый входят о-!åðàöèîffíblé усилитель 28, диод 29, ко)»денсатор 30 и операционный усил»тель 31, анялогоньп» ключ 3?, Л!П! 33 и регистр 34.

Ус трой ство работает следующим об—

О "«).) 1 lt 1 1 I J,:1»T I 11 1 >1 1 ) С тр 1 >; c,,«: разом.

Исследуемое изобоаже»»ие с помощью объект»на l, полупрозрачного зеркала

23 и зеркала 24 снетоделителя 2 проецируется дн )временно на секцию 25 накопления » сек):,ию 26 памяти матрицы

3 П»ЗС, к); рые »меют дна режима рабо55 ты: режим .акс)»-.ление и режим Вынос зарядов . В режиме "Накопление) матрица 3 ПЗГ нах д»тся во время светоBой вспышки, нсе ос THJlьное время — в режиме Вынос .)арядон".

На 1»ервом ныходе второго делителя

8 частоты формируются сигналы строч— нс)й частоты. Во время обратного хода строки иэ секции 26 памят1» н выходной регистр 27 переносятся четыре строки ь "быстром" кадре, предшествующем

11 tt основному кадру . В1> н ремя прямого хода строки заряды ныносятся из выходного регистра 27 с тактовой частотой первого делителя 7 частоты, причем, п "быстром" кадре длительность прямого хода строки в 4 раза меньше, 11 )! чем в оснонном кадре. На втором выходе второго делителя 8 частоты формируются импульсы переноса в секциях накопления 25 и памяти 26 в интервале обратнс го хола строк» (четыре импульса при быстром кадре и один импульс пр»1 "основном" кадре).

11еренос зарядов в выходном регистре 27 осуществляется либо с выходной ч ас т1) тс)й з адающег1 генератора 6, превышающей н четыре раза рабочую частоту переносов в выходном регистре 27 при формировании "бь)строго" кадра, либо с выходной час тс той первого делителя 7 частоты, н четыре раза меньшей частоты эадаюшего генератора 6, при формировании "основного кадра, причем вынос зарядов иэ выходного регистра ?7 но время обоих кадров осуществляется с постоянной частотой первого делителя 7 часTc>Tbl.

На выходной шине амплитудного дискриминатора 18 (ф»г. 3) устанавливается код коэффициента деления делителя )6 напряжения. Во время "быстрого" кадра установлен нулевой код, при этом ЛЦП 33 вырабатывает код, соотнетствуюший и кс»мальной амплитуде видеосигнала -: "быстром" кадре.

Во время "осно н )го кадра по окончани» "бь)строго" кадра эзот код фикСИРУЕтСЯ На ВЫ.<оДНОй 1111»1»Е РЕГИСтРа

34 4отрицательныь) перепадом импульса, поступающего с 1)рям гc) выхода счетчика 13 переносон. Сорос пиконого де— текто )а осуществляет аналс гс>ный ключ

32 1)с командь с б;11 ка 15 запуска .

Счетчик 14 задержк» »)!полнеH таким образом, что дп»тег»в»ость»м)»ульса If;I его втор ..1 нь.: .Ic (»)I герв 1

В РЕ IC 1!11 If «1КС)11ЛЕIII Я > С 1 «IH «i3 «»1»Н а Е ГС Я

) > нруч нук> »11е р,!T J ". " III»if t Вре«я

)« запер» к» . ., f>;1»1«,1 I 1» б) .»ь!!It й!

4!5466 г(> c«>t!òîâoãо ир(>ц(1 .(.:;> а интервал

«> реме ни между 3 >««) («к>1>(>11(им с иг««алом и импульсом на em первом выходе равен времени накопления ил«(>с время вывода обсих кадров (бь>строго" и основного") .

Видеосигнал с выхода усилителяформирователя 17 поступает на блок 19

AUII, управление которым осуществляет- !ð ся с помощью встроенного генератора по строчным синхросигналам, присутстствующим в видеосигнале, при этом запись цифровой информации в блок 20 памяти осуществляется по сигналу управления, формируемому блоком 19 АЦП и подаваемому по одной из шин магистрали на вход записи блока 20 памяти.

Устройство регистрации световогo изображения имеет только однократный режим работы. В исходном сос«оянии до прихода пускового импульса по шине

"Запуск" 21 (фиг. 4а) блок 15 запуска находится в состоянии "0" (фиг. 4б), которое удерживает счетчик 14 задерж- 25 ки в состоянии "0" (фиг, 4в)1 а счет— чик 13 переносов — в состоянии "1" (фиг. 4r), при этом матрица 3 ПЗС работает в режиме "выноса зарялов".

Фоновые заряды выносятся из выход- 30 ного регистра 27 через делитель 16 напряжения и усилитель-формирователь

II ll

17 со строчной частотой быстрогс кадра, поступаюшей с первого выхода второго делителя 8 частоты (фиг. 4) 35 на управляющий вход усилителя-формирователя 17. При этом первый элемент

И 9 блокируется сигналом с инверсного выхода счетчика 13 переносов, а через второй элемент И 10 ноложитель- 40 ным сигналом с прямого выхода счетчика 13 переносов разрешается прохождение тактовых импульсов с задающего генератора 6 на первый вход элемента

ИЛИ 11, и с выхода последнего на 45 тактовый вход второго делителя 8 частоты.

Длительности прямого и обратного ходов строки формируются управляющим сигналом с прямого выхода счетчика

13 переносов (единичным уровнем в режиме >быстрого" выноса). Тактовые импульсы строчных переносов в секциях поступают на ФФН 4 с второго выхода второго делителя 8 частоты (фиг. 4е . 55

При поступлении пускового сигнала (фиг. 4а), си««хронного с началом световой вспышки, на выходе блока 15

111 11 запуска устанавлинается уровень 1 снимающий блокировки счетчика !4 задержки, КоТор«««1 начинает счет имнульсоВ задан>щего генератора Ь с кс.-ффициентом пересчета, установленным с ператором по шине 22.

При единичном уровне на втором входе сче гчика 14 задержки (фиг. 4б) вынос зарядов из матрицы 3 ПЗС прекращается, а секции накопления 25 и памяти 26 устанавливаются в режим

"Накопление", и на обоих выходах второго делителя 8 частоты тактовые импульсы отсутствуют (фиг. 4д,е).

Единичный уровень на выходе блока

15 запуска снимает блокировку со счетчика 13 переносов, а единичный уровень на втором выходе счетчика 14 задержки удерживает счетчик 13 переносов в состоянии "0" (фиг. 4г) и блокирует счет в нем, так как первый элемент И 9 блокируется через элемент

HE 12 единичным уровнем на втором выходе счетчика 14 задержки, а второй элемент И 10 блокируется нулевым уровнем на прямом выходе счетчика 13 переносов, в результате чего тактовые импульсы на тактовый вход второго делителя 8 частоты не проходят.

По окончании времени накопления (фиг. 4в) счетчик !3 переносов начинает счет импульсов, поступающих с первого выхода второго делителя 8 частоты (фиг. 4д).

Переносы зарядов в секциях 25 и 26 и в выходном регистре 27 возобновляются сразу после окончания времени накопления, и на выходе усилителя 17 формируется "быстрь«й" кадр (фиг. 4ж) с частотой синхроимпульсон, поступающих с первого выхода второго делителя

8 частоты.

Первый элемент И 9 блокируется нулевым уровнем на инверсном выходе счетчика 13 переносон, и на тактовый вход второго делителя 8 частоты поступают импульсы с задающего генератора

6 через второй элемент И 10 и элемент

ИЛИ 11. После того, как счетчик 13 пеII реносов отсчитает число строк в быстром кадре (одна четвертая часть полного числа строк в секции 25 накопления матрицы 3 ПЗС), на его прямом вы11 11 ходе устанавливается уровень 0 (фиг. 4г).

При формировании "быстрого" кадра начальный коэффициент деления делителя 16 напряжения устанавливается таким, чтобы амплитуда видеосигнала на

l41S466

ttvoaе усилителя-формирователя 17 совпадала с «мппитудой видеосигнала и

"основном" кадре. В "быстром" кадре осуществляется сложение четырех строк

5 и четырех элементов н строке, поэтому амплитуда нидеосигнала примерно в 16 раз больше, и коэффициент деления выбирается с учетом этого унеличения амплитуды, разрешения исследуемого изображения и потерь от "неэффективности" переноса при повышенной частоте переноса зарядов в выходном регистре 27. Заданный коэффициент деления гри "быстром" кадре устанавлинается нулевым кодом н амплитудном дискриминаторе 18, который устанавливается единичным сигналом, поступающим с прямого выхода сче1чика 13 переносов после времени накопления (фиг. 4г).

По окончании единичного сигнала на прямом выходе счетчика 13 переносов (фиг. 4г) коэффициент деления делителя 16 напряжения устанавливаетсн н положение, при котором максималь-25 ная амплитуда видеосигнала на выходе усилителя-формирователя 17 совпадает с входным диапазоном блока 19 АЦП, задаваемое соответствующим кодом на выходной шине амплитудного дискриминатора 10, и начинается вывод основного" кадра.

Нулевой уровень на прямом выходе счетчика 13 переносов во время "быстрого" кадра блокирует второй элемент

И 1О, а единичный уровень на инверсном ныходе счетчика 13 переносов разрешает прохождение импульсов с выхода первого делителя 7 частоты через первый элемент И 9 на второй вход 4О элемента ИЛИ 11, с выхода которого импульсы поступают на тактовый вход второго делителя 8 частоты, на первом ныходе которого формируются строчные сигналы рабочей частоты вывода заря- 45 дон из матрицы 3 ПЗС, а на втором выходе — импульсы переноса в секциях

25 и 26 матрицы 3 ПЗС во время обратного хода строки.

По окончании вывода "основного" кадра на первом выходе счетчика 14 задержки фо рмируе т ся импульс (фиг . 4 a) который ус òàíàíëèâàåò в исходное со(1 (l стояние блок 15 запуска (уронень О ).

На выходной шине амплитудного дискриминатора 18 устанавливается первоначальный коэффициент деления делителя

16 наигяжения. Устройств(переходит в исходное сост(лние быстрых перенос он ФОИОВых заряд()В

Ф о р м у и а и з о б р е т е н и я

Устройство регистрации светового изображения, содержащее обьектив, матрицу приборов с зарядовой связью (ПЗС), управляющие входы которой соединеньt с ныходами формирователя фазных напряжений (ФФН), секции накопления и памяти и ФФН выходного регистра, задающий генератор, выход которого через первый делитель частоты соединен с первым входом первого элемента И, счетчик задержки, тактовый вход которого соединен с выходом за-. дающего генератора, первый выход с первым входом блока запуска, второй вход которого соединен с шиной

"Запуск", а выход — с управляющим входом счетчика задержки и первым управляющим входом счетчика переносов, элемент ИЛИ, элемент HF., второй делитель частоты, первый выход которого соединен с ФФН выходного регистра и с управляющим входом усилителяформирователя, выход которого соединен с входом блока памяти, через аналого-цифровой преобразователь, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности регистрации импульсного светового изображения при неопределенности его интенсивности, введены светоделитель, оптически связанный с секциями накопления и памяти матрицы ПЗС и объективом, амплитудный дискриминатор, делитель напряжения, второй элемент И, причем выход матрицы ЛЗС через делитель напряжения соединен с входом усилителя-формирователя, выход которого соединен с первым входом амплитудного дискриминатора, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходом блока запуска и прямым выходом счетчика переносов, а выход соединен с управляющими входами делителя напряжения, выход задающего генератора соединен с первым нходом второго эпеM ltTB И, второй нход которого соединен с прямым выходом счетчика перепосон и с управляющим входом второго делителя частоты, а выход втор(1 зп(мента И соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого с «п((и«tt с выходом первого элемент,i 11, (";.ой вход которо1415466

ro соединен череэ элемент НЕ с вторым выходом счетчика эадержки, а третий вход первого элемента И соединен с инверсным выходом счетчика перено- 5 сов, выход элемента ИЛИ соединен с управляющим входом ФФН выходного регистра и с тактовым входом второго делителя частоты, первый выход которого соединен с тактовым входом счет- 10

Игтодоа поток

l Г .7

Z7 D 35 7

ВР1 1П 1 1 Г C Í,7

П31- ио.трйцй

Рыг. Г рапра&ини сМшгп ариИ3 г А7

mrryc

Cg

ttpc

+Z

По упрора нм зеркало

zz чика переносов, а второй выход соединен с тактовым входом ФФН секций накопления и памяти, управляющий вход которого соединен с вторым выходом счетчика эадержки и вторым управляющим входом счетчика переносов, причем выход первого делителя частоты соединен с тактовым чходом ФФН выходного регистра.

I I

1415466 4 ф с %г ь с 1

4 ( Ю е<

%b b.ъ

Ь ь O ф

1

/ р и

Составитель Г. Росаткевич

Техред А.Кравчук Корректор В, БУтЯга

Редактор Н. Тупица

Заказ 3889/57

Подписное

Тираж ЬЬО

В1!ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, 11осква, iK-35, Раушская наб., д. 4/5

Прои- водственно-и< лиграфическое предприятие, г. Ужгоро.-,, ул. Проектная, 4