Устройство регистрации светового изображения

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСК 1546 119) 111) СПУБЛ Н 04 ЕННЫИ КОМИТЕТ СССРЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ГОСУДАРСПО ДЕЛ ПИСАНИЕ РЕТЕНИЯ и- ть АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССР У 1117859, кл. Н 04 Ю 5/30 1982.Авторское свидетельство СССР М 1001499, кл. Н 04 И 5/30, 1983.(54) УСТРОЙСТВО РЕГИСТРАЦИИ СВЕТОВОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ(57) Изобретение относится к телев зионной технике и может использова ся при исследовании импульсных быстропротекающих процессов, сопровождаемых световым излучением. Цель изобретения - повышение точности регистрации импульсного светового изображения при неопределенности его интенсивности. Устр - во содержит объективсветоделитель 2, матрицу 3 приборов с зарядной связью (ПЗС), формирователь фазных напряжений (ФФН) 4 секций накопления 25 и памяти 26 матрицы 3 ПЗС, ФФН 5 выходного регистра 27,задающий генератор 6, делители 7, 8частоты, элементы И 9, 10, элементИЛИ 11, элемент НЕ 12, счетчик 13переноса, счетчик 14 задержки, блок15 запуска, делитель 6 напряжения,усилитель-формирователь 17, амплитудный дискриминатор )8, блок АИП 19 иблок памяти 20, Матрица Э ПЗС находится в режимеНакоплениеп во время световой вспышки, и в режиме переносзарядов" - все остальное время. Вовремя обратного хода строки иэ секции26 в выходной регистр 27 матрицы 3ПЗС заряды переносятся в основном"кадре и в "быстром". Во время прямого хода строки заряды переносятся иэвыходного регистра 27, причем в "быст- фриром кадре длительность прямого хода ф )строки в четыре раза меньше, чем в С."основном" кадре. Длительности прямого и обратного ходов строки формируются фсигналом с прямого выхода счетчика13. Введены блоки 2, 10, 16, 18. 4 ил.1 зобтететие о гносится к теленизионной (ТВ) технике и может быть использовано при исследовании импульсных быстропротек 11 тщих процессов со5 провождаемых световым излучением.Цель изобретения - повышение точности регистратип импульсного светового изображения при неопределенности его интенсивности. 1 ОНа фиг .предстанлена структурная электрическая схема устройства регистрации светового изображения; на фиг.2 - светоделитель; н; фиг, 3 - функциональная;лек гричес к я схема амплигудного дискриминатора; на фиг.4дитт рам: ы тгапряж ттий, поясняющие работу устройства,Устройство регистрации световогоизображения (фиг. 1) содержит объектив 1, светоделитель 2, матрицу 3приборов с зарядовой связью (ПЗС),формирователь 4 фазных напряжений(ФФН) секций накопления и памяти,ФФН 5 выходного регистра, задатощий 25генератор 6, первый делитель 7 час -готы, второй делитель 8 частоты, первьтй 9 и второй О элементы И, элемент1 тЛ 1 1 -тде 1 еттт НЕ 12, счетчик 13 1 ереносоэ, счетчик 14 задержки, блок15 запуска, делиТель 16 напряжения,усилитель в формировате 17, амплитудный дискриминатор 18, блок 19 аналого-цпфроного преобразования (МШ)блок 20 па.тттт 1 шины "Запуск" 21 итВремя задержки 22,тСветоделительный блок 2 (фиг, 2)содержит :олупрозрачное зеркало 23и зеркало 24,Матрица 3 ПЗС (фиг, 2) содержитсекцию 25 н-когтления, секцию 26 памяти и ных пной регистр 27.Амттлттту,тты 1 дискриминатор 181,фиг, 3) с ьп рж;ит пиковый детектор,в ксторый входят о-терационный усилитель 28, диод 29, коттденсатор 30 иоперационный ус или гель 31, анялогоньп ключ 3, ЛП 33 и регистр 34,Устройство работает следующим образом.Исследуемо изображение с помощью объектива 1, полупрозрачного зеркала 23 и зеркала 24 снетоделителя 2 проецируется днорементто на секцию 25 накопления и сект:,ию 26 памяти матрицы 3 ПЗС, к : рые мют дна режима рабо 55 ты: режим.акртление и режимВынос зарядов". В режиме "Накопление матрица 3 ПЗГ нахлится но время световой вспышки, нсе остальное время - в режиме "Вынос тарядов".На терном ныходе второго делителя8 частоты формируются сигналы строчной частоты. Во время обратного хода строки иэ секции 26 памяти н выходной регистр 27 переносятся четыре строки ь "быстром" кадре, предшествующемтосновному кадру, Во время прямого хода строки заряды ныносятся из выходного регистра 27 с тактовой частотой первого делителя 7 частоты, причем, в "быстром" кадре длительность прямого хода строки в 4 раза меньше,тчем в оснонном кадре. На втором выходе второго делителя 8 частоты формируются импульсы переноса н секциях накопления 25 и памяти 26 в интервале обратнс го хола строки (четыре импульса при быстромт кадре и один импульс пр 1 "основном" кадре).Перенос зарядов в выходном регистре 27 осуществляется либо с выходной частотой задающего генератора 6, превышающей в четыре раза рабочую частоту переносов в выходном регистре 27 при формировании "бьстрого" кадра, либо с выходной чттст той первого делителя 7 частоты, н четыре раза меньшей частоты задаюего генератора 6, при формировании "основногокадра, причем вынос зарядов иэ выходного регистра 7 но время обоих кадров осуществляется с по.тоянной частотой первого делителя 7 частоты.На выходной шине амплитудного дискриминатора 18 (фиг. 3) устанавливается код коэффициента деления делителя 16 напряжения. Во время "быстрого кадра установлен нулевой код, при этом ЛЦП 33 вырабатывает код, соответствующий максимальной амплитуде видеосигнала н быстром" кадре, Во время "осно; ного кадра по окончании "бьстрого" кадра этот код фиксируется на выходной цпьне регистра 34 отрицательньи перпа;том импульса, ПОСтУПаЮЩЕГО С 1 РЯМоГО НЫХ;Да СЧЕтЧИ. ка 13 переносон. Сброс пиконого де - текто а осуществляет тнале гоный ключ 32 о командь с б; ка 15 запуска.Счетчик 14 задержки выполнен таким образом, чт длительность имтульса на его второть .11- (итт герна.т време н 1 11 акотл 11 я т ус с 1 анлн гтегс 511 вручнук иртт 1: " " шип ремявалер кт , т;и т 1 бггтьт 1 йежи 1 а 11д:1111 ,т 1 Г тр 1 руг 1 светового ир 1 цсса интервалвремени между залукакяим сиг 11 алом иимпульсом на его первом выходе равенвремени накопления илнс время выводаобоих кадров И быстрго" и основного"),Видеосигнал с выхода усилителяформирователя 17 поступает на блок 19АЦП, управление которым осуществляет Ося с помощью встрсенцого генераторапо строчным синхросигналам, присутстствующим в видеосигнале, ри этом запись цифровой информации в блок 20памяти осуществляется по сигналу управления, формируемому блоком 19 АЦПи подаваемому по одной из шин магистрали на вход записи блока 20 памяти.Устройство регистрации световогоизображения имеет только однократныйрежим работы. В исходном состояниидо прихода пускового импульса по шине"Запуск" 21 (фиг. 4 а) блок 15 запусканаходится в состоянии "0" (фиг. 4 б),которое удерживает счетчик 14 задержки в состоянии "0" (фиг, 4 в) а счет -чик 13 переносов - в состоянии "1"Ифиг, 4 г), при этом матрица 3 ПЗС работает в режиме "выноса зарялов".Фоновые заряды выносятся из выходного регистра 27 через делитель 16напряжения и усилитель-формирователь117 со строчной частотой быстрогскадра, поступаюшей с первого выходавторого делителя 8 частоты Ифиг. 4)ца управляющий вход усилителя-формирователя 17. При этом первый элементИ 9 блокируется сигналом с инверсного выхода счетчика 13 переносов, ачерез второй элемент И 10 ноложительным сигналом с прямого выхода счетчика 13 переносов разрешается прохождение тактовых импульсов с задающегогенератора 6 на первый вход элементаИЛИ 11, и с выхода последнего ца 45тактовый вход второго делителя 8 частоты.Длительности прямого и обратного ходов строки формируются управляющим сигналом с прямого выхода счетчика 13 переносов (едицичным уровнем в режиме быстрого" выноса), Тактовые импульсы строчных переносов в секциях поступают на ФФН 4 с второго выхода второго делителя 8 частоты Ифиг. 4 е,. 55При поступлении пускового сигнала Ифиг. 4 а), синхронного с началом световой вспышки, на выходе блока 1511 1 11 запуска у с т а ца вл ин а е т с я уровень 1 снимающий блокировки счетчика 4 задержки, который начинает счет импульсов задающего генератора Ь с ксэффициентом пересчета, установленным с ператором по шине 22,При единичном уровне ца втором входе счетчика 14 задержки (фиг. 4 б) 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 частоть тактовые импульсы отсутствуют (фиг. 4 д,е).Единичный уровень на выходе блока15 запуска снимает блокировку со счетчика 13 переносов, а единичный уровень на втором выходе счетчика 14 задержки удерживает счетчик 13 переносов в состоянии "0" (фиг. 4 г) и блокирует счет в нем, так как первый элемент И 9 блокируется через элемент НЕ 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. 4 в) счетчик 3 переносов начинает счет импульсов, поступающих с первого выхода второго делителя 8частоты (фиг. 4 д).Переносы зарядов в секциях 25 и 26 и в выходном регистре 27 возобновляются сразу после окончания времени накопления, и на выходе усилителя 17 формируется быстрый" кадр (фиг. 4 ж) 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 пе 1 реносов отсчитает число строк в быстром кадре Иодна четвертая часть полного числа строк в секции 25 накопления матрицы 3 ПЗС), на его прямом вы 1 11 ходе устанавливается уровень 0 И фиг . 4 г ) .При формировании 1 быс т р о го " к ад р а начальный коэффициент деления делител я 1 6 напряжения устанавливается т аким , чтобы амплитуда видеосигнала ц а"ос ионном" кадре . В "быстром" кадреосуществляется сложение четырех строк5и четырех элементов н строке, поэтомуамплитуда нидеосигнала примерно в Ьраз больше, и коэффициент деления выбирается с учетом этого унеличенияамплитуды, разрешения исследуемогоизображения и потерь от "неэффективности" переноса при повышенной частоте переноса зарядов н выходном регистре 27. Заданный коэффициент деленияири "быстром" кадре устанавлинаетсянулевым кодом в амплитудном дискриминаторе 18, который устанавливаетсяединичным сигналом, поступающим спрямого выхода счетчика 13 переносовпосле времени накопления (фиг, 4 г).По окончании единичного сигналана прямом выходе счетчика 13 переносов (фиг, 4 г) коэффициент деления делителя 16 напряжения устанавливаетсн н положение, при котором максимальная амплитуда видеосигнала на выходе усилителя-формирователя 17 совпадает с входным диапазоном блока 19 АЦП, задаваемое соответствующим кодом на выходной шине амплитудного дискриминатора 1 ц, и начинается вывод основного" кадра.Нулевой уровень на прямом выходе счетчика 13 переносов во время "быстрого" кадра блокирует второй элемент И 10, 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 4 О 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 дон из матрицы 3 ПЗС, а на втором выходе - импульсы переноса в секциях 25 и 26 матрицы 3 ПЗС во время обратного хода строки.50По окончании вывода "основного" кадра на первом выходе счетчика 14 задержки формируется импульс (фиг.4 а), который утаанливает в исходное со и стояние блок 15 запуска (уронень О )5 На выходной шине амплитудного дискриминатора 8 устанавливается первоначальный коэффициент деления делителя 16 наигяжения. Устройство переходит в исходное состиние быстрых переносов фоновых зарядов.Формула изобретенияУстройство регистрации светового изображения, содержащее объектив, матрицу приборов с зарядовой связью (ПЗС), управляющие входы которой соединены 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 задающего генератора, первый выход с первым входом блока запуска, второй вход которого соединен с шиной Запуск , а выход - с управляющим входом счетчика задержки и первымуправляющим входом счетчика переносов, элемент ИЛИ, элемент НЕ, второй делитель частоты, первый выход которого соединен с ФФН выходного регистра и с управляющим входом усилителя- формирователя, 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 прямьм выходом счетчика переносов, а выход соединен с управляющими входами делителя напряжения, выход задающего генератора соединен с первым нходом второго элемента И, второй нход которого соединен с прямым выходом счетчика иереносон и с управляющим входом второго делителя частоты, а выход второ злмента И соединен с первым входом зе,"ента ИЛИ, второй вход которого сопи с выходом первого элемента 1, 1 т рой вход которого соединен череэ элемент ВЕ с вторым выходом счетчика эадержки, а третий вход первого элемента И соединенс инверсным выходом счетчика переносов, выход элемента ИЛИ соединен суправляющим входом ФФН выходного регистра и с тактовым входом второгоделителя частоты, первый выход которого соединен с тактовым входом счет чика переносов, а второй выход соединен с тактовым входом ФФН секций накопления и памяти, управляющий входкоторого соединен с вторым выходомсчетчика эадержки и вторым управляющим входом счетчика переносов, причем выход первого делителя частотысоединен с тактовым чходом ФФН выходного регистра,йСоставитель Г. РосаткевичТехред А.Кравчук Корректор В, БУтЯга Редактор Н. Тупица Заказ 3889/57 Подписное Тираж ЬЬО В 1 ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, 11 осква, ЖРаушская наб., д. 4/5