Устройство формирования сигнала изображения

(51) 5 Н 04 и 5/30 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ТЕЛЬСТВ А ВТОРСНОМУ С 54) УСТРОЙСТВЗОБРЯЖЕНИЯ ОРИИРОВАНИЯ СИГНА Ю 18овательических кий инс тениеЦел к ни ия онике тв Н.Шпилево раз дин стр жен и Ф.8)детельство ССС 4 и 5/30, 1981 с ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТпО иэОБРетекиям и ОтнРытиямПРИ ГКНТ СССР(57) Изобр телевидени вышение ка увеличения расширение Для этого нала изобр с переменн относитсь изобретизображешающей спическогоо формиросодержитусным рас я - попутем с бности и иапазона. ания сигобъектив 1 тоянием,1564736 5 10 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 увеличенияразрешающей способности и расширениединамического диапазона.На фиг. 1 представлена структурнаяэлектрическая схема предлагаемогоустройства Формирования сигнала изображения, на фиг. 2 - схема блокасинхронизации.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, Формирователь11 Фазных напряжений секции памяти,реверсивный распределитель 12 импульсов, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 13 блок 14 формирования синхроимпульсов, блок 15 автоматическойрегулировки времени накопления и освещенности, Формирователь16 Фазных напряжений выходного регистра, блок 17 блокировки повторного запуска, первый делитель 18 частоты импульсов, элемент И 19, блок 20Формирования импульсов пересветки,второй делитель 21 частоты импульсов,счетчик 22 времени переноса, блок 23синхронизации, счетчик 24 времени навремени накопления и освещенности,формирователь 16 Фазных напряженийвыходного регистра, блок 17 блокировки повторного запуска, делители 18и 21 частоты импульсов, эл-т И 19,блок 20 Формирования импульсов пересветки, счетчик 22 времени переноса,блок 23 синхронизации, счетчик 24времени накопления, триггер 25 режимаработы, задающий г-р 26, эл-т ИЛИ 27,переключатель 28 и блок 29 Формирования импульсов. 2 ил,копления, триггер 25 режима работы,задающий генератор 26, элемент ИЛИ 272 О переключатель 28, блок 29 формирования импульсов, первый и второй входы30 и 31 сигнала вида режима.Блок 23 синхронизации (фиг. 2)содержит первый инвертор 32, первый25 Р-триггер 33, элемент ИСКЛ 0 ЧАОЕЕИЛИ 34, второй Р-триггер 35, элементИ 36, второй инвертор 37 третий 1)- триггер 38, элемент 39 задержкиУстройство Формирования сигнала3 О изображения работает следующим образом.Устройство имеет два режима работы - непрерывный (телевизионный) иоднократный (импульсный) в зависимости от установленного положения переключателя 28,В непрерывном режиме первый входблока 28 замкнут на второй вход 31.При этом триггер 25 режима работы40 устанавливается в единичное состояниеи сигнал с его прямого выхода блокирует работу блока 14 Формированиясинхроимпульсов и блока 20 формирования импульсов пересветки. Счетчик4 24 времени накопления подсчитываетчисло периодов выходного сигнала первого делителя 18. В течение временипрямого хода кадровой развертки выходной сигнал счетчика 24 с его инверсного выхода подается на первыйвход элемента И 19, разрешая прохождение импульсов с первого делителя 1818 на выход элемента И 19Импульсыс выхода элемента И 19 поступают напервый вход счетчика 22 времени переноса, который подсчитывает числопериодов выходного сигнала первогоделителя 18, соответствующее временипереноса (длительности обратного хо5 10 5 20 25 30 копления, а при импульсной - на секции накопления и памяти матрицыиспользуемых в качестве единого фотоприемного поля. При этом кольцо дляизменения Фокусного расстояния объектива 1 может занимать два фиксированных положения. В зависимости от параметров стационарной измерительнойсистемы заранее задается число импульсов, которое должен выработатьблок 29 Формирования импульсов припереходе из одного режима работы вдругой. Сигнал с прямого выхода триггера 25 режима работы поступает навход блока 14 Формирования синхроимпульсов, разблокируя его, а также навход блока 15 автоматической регулировки времени накопления и освещенности, вызывает появление на входе 50 ЦАП 13 кОда, соответствующего максимальному коэффициенту пропусканияизлучения оптического Фильтра 2,Потенциал логической единицы с инверсного выхода триггера 25 черезэлемент ИЛИ 27 поступает на установоч-ный вход счетчика 24 и удерживает егов состоянии логического нуля, Блок17 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 освещенности 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 осуществляется 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 4 д 6б накопления с регулировкой освещенности Фотоприемного поля матрицыпозволяет значительно расширитьдиапазон освещенностей, при которыхобеспечивается нормальное Функционирование,Для осуществления однократного(импульсного) режима работы переключатель 28 устанавливается в положение,при котором первый вход триггера 25режима работы замкнут на первый вход30. При переключении триггера 25 режима работы сигнал с его инверсноговыхода, являющийся признаком направления Формирования временной диаграммы, постугает на вход реверсивногораспределителя 12 импульсовБлок 29вырабатывает 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 15647в положении "Максимальное число" (в2 раза большее чем в непрерывномрежиме) до прихода синхроимпульсаи после окончания вывода информацииоб импульсном изображении. С выходаблока 23 синхронизации серия импульсов с частотой задающего генератора26, осуществляет непрерывный выводФоновых зарядов из фотоприемного поля матрицы 4,Когда происходит вспышка света, тобольшая часть излучения падает на фотоприемное поле матрицы 4, а меньшаячасть ответвляется светоделительной15пластиной 3 на фотоэлектрический преобразователь 8 который по своимфизическим характеристикам максималь, но приближен к характеристикам ис" пользуемой матрицы 4. Фотоэлектрический преобразователь 8 вырабатываетэлектрический аналог светового сигнала, поступающий в блоки 14 и 20.Блок 14 формирования синхроимпульсовФормирует логический сигнал, начинающийся одновременно со световым импульсом и равный ему по длительности.По переднему Фронту синхроимпульсав элементе И 36 блокируется прохождение импульсов задающего генератора 3026, перенос зарядов прекращается ив Фотоприемном поле матрицы 4 начинается процесс накопления, По переднемуже Фронту синхроимпульса Э-триггер33 перебрасывается в противоположноесостояние, и на входах элемента ИСКЛ 10ЧАЮНЕЕ ИЛИ 34 появляются разные сигналы, что .приводит, в свою очередь,к появлению на выходе сигнала низкогоуровня, который транслируется П-триггером 35 на вход элемента И 36 позаднему Фронту ближайшего тактовогоимпульса с задающего генератора 26.Таким образом, на выходе блока 23синхронизации серия тактовых импульсов отсутствует и в фотоприемном полематрицы 4 начинается процесс накопления информационных зарядов под той еефазой, во время которой пришел синхроимпульс. По окончании синхроимпульсапо его заднему Франту 0-триггер 3850перебрасывается в противоположное состояние и на входах элемента ИСКЛЮЧЙОЦЕЕ ИЛИ 34 сигналы становятся одинаковыми, что приводит к появлению на выходе сигнала высокого уровня, которыйпо заднему Фронту ближайшего тактового импульса задающего генератора 26транслируется 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 задающего 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 через 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. ф о р м у л а изобретения Устройство формирования сигнала изображений, содержащее последовательно соединенные матрицу приборов с за916 ч 7 рядной связью (ПЗС), к трем управляющим входам которой подключены выходы формирователя Фазных напряжений секции накопления (ФФНСН), формирователя фаэных напряжений секции памяти (ФФНСП) и Формирователя фазных напряжений выходного регистра (ФФНВР), и усилитель-Формирователь, к первому управляющему входу которого подключе О ны объединенные первые входы ФФНСН и ФРНСП и прямой выход счетчика времени переноса, инверсный выход которого подсоединен черезпервый вход элемента ИЛИ к установочному входу счет цика времени накопления, счетный вход которого соединен с выходом первого делителя частоты импульсов и с объединенными входами второго делителя частоты импульсов, первым входом 0 элемента И, и вторым входом ФФНСП, .к третьему входу которого подключен прямой выход счетчика времени накопления, инверсный выход которого соединен с вторым входом элемента И, вы- р 5 ход которогосоединен сосчетным входом счетчика времени переноса,а такжепере 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, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества изображения путем увеличения разрешающей способности и расширение дина О мического диапазона, введены блок автоматической регулировки времени накопления и освещенности, к первому входу которого подключен первый вход УСилителя-формирователя, а выход сое динен с четвертым входом ФФНСН,триггер режима работы, первый и второй входы которого соединены с соответствующими выходами переключателя, блок синхронизации к входу которого под ключен выход задающего генератора, последовательно установленные перед матрицей ПЗС объектив с переменным 36 1 Ц фокусным р:сстоянием, управляемыйоптический фильтр и светоделительнаяпластина, последовательно соединенныефотоэлектрический преобразователь,оптически связанный со светоделительной пластиной, блок формированиясинхроимпульсов и блок блокировкиповторного запуска, к второму входукоторого подключен прямой выход счетцика времени переноса, блок формирования импульсов пересветки, к первомувходу которого подключен выход фотоэлектрического преобразователя, а выход соединен с третьим входом блокаблокировки повторного запуска, последовательно соединенные цифроаналоговый преобразователь, входы которогосоединены с вторыми выходами блокаавтоматической регулировки временинакопления и освещенности, и блокуправления оптическим фильтром, кдругому входу которого подключены.объединенные вторые входы блока синхронизации и блока формирования импульсов пересветки и прямой выходблока 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 подключеныобъединенные второй вход элементаИЛИ и вход блока формирования импульсов и инверсный выход триггера режима работы, и шаговый двигатель,соединенный с объективом с переменным фокусным расстоянием, при этомпрямой выход триггера режима работысоединен с объединенными третьимвходом блока формирования импульсовпересветки, вторым входом блока автоматической регулировки времени накопления и освещенности и вторымвходом блока Формирования синхроимпульсов, выход блока синхронизациисоединен с входом первого делителячастоты импульсов и с вторым входомФФНВР, а инверсный выход блока блокировки повторного запуска соединен сустановочным входом счетчика временипереноса.1564736 Составитель И. Грацианскаяедактор Т.Парфенова Техред М,Моргентал Кор Н,Ревска Роизводсгвенно-издательский комбинат Патент", г.ужгород ул.Гагарина, "1 ещ Заказ 1166 Тираж 532 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 11335, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5