Способ формирования телевизионного сигнала и устройство для его осуществления

,кл. Н 04 й Я ТЕЛЕВИ ТРОЙСТВО СУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ДОМСТВО СССРОСПАТЕНТ СССР) ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Бюл. М 32сследовательский институт ракой аппаратуры Научно-произо объединения."Импульс" 2) А.М.Пирогов6) Патент Франции М 250287/15, 1982.4) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИИОННОГО СИГНАЛА И УСЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Изобретение относится к технике теле идения и может быть использовано в телеизионных установках вещательного, ромышленного и другого прикладного теевидения.На фиг. 1 представлена структурная схеа заявляемого устройства; на фиг, 2 - вреенные диаграммы его работы; на ф;г, 3, 4, - варианты исполнения его отдельных узлов,устройство формирования ТВ-сигнала согласно структурной схеме (фиг, 1) включав себя последовательно включенные: синхрогенератор 1, генератор 2 импульсовереноса. блок 3 коммутации, драйвер 4 и г бридный фотаприемник 5, состоящий изотокатода, средств усиления и переноса зображения и ПЗС-матрицы, вторым вхоам соединенный с выходом формироватеб отклоняющего воздействия, и, кроме того, генератор 7 ступенчатого сигнала, а выходом соединенный со входом формироателя б отклоняющего воздействия, а вхоам соединенный с выходам блока 8 18374 О 4 А(57) Использование: техника телевидения, в телевизионных установках вещательного, промышленного и другого прикладного телевидения. Сущность изобретения: устройство формирования ТВ-сигнала согласно структурной схеме включает генератор, генератор импульсов переноса, блок коммутации, драйвер, гибридный фотоприемник, состоящий из фотокатода, средств усиления и переноса изображения и ПЗС-матрицы, формирователь отклоняющего воздействия, генератор ступенчатого сигнала, блок уп. равления, Изобретение позволяет улучшить качество изображения. 5 ил. управления, который соединен группой входов со второй группой выходов синхрогенератора 1, а второй группой выходов со второй группой входов блока 3 коммутации.Блок 3 коммутации может быть выполнен в соответствии с фиг, 3. Он состоит из демультиплексоров 9, 10, 11, причем, входы П 1 - НЗ, Р 1 - РЗ блока 3 коммутации соединены с соответствующими выходами блока 3 коммутации, вход импульса коммутации блока 3 коммутации соединен с соответствующим выходом блока 8 управления и с управляющим входом каждого из демультиплексоров 9, 10, 11, входы демультиплексора 9 соединены соответственно со .входами Н 1 и П 1 блока 3 коммутации, входы демультиплексора 10 соединены саатветст .венно со входами Н 2 и П 2 блока 3 коммутации, входы демультиплексора 11 соединены соответственно со входами НЗ и ПЗ блока 3 коммутации. Выход демультиплексора 9 соединен с выходом Н 1 блока 3 коммутации, выход демультиплексора 10 соединен с выходом Н 2 блока 3 коммутации, выход де 1837404мультиплексора 11 соединен с выходом НЗ блока 3 коммутации.Генератор 7 ступенчатого сигнала может быть выполнен а соответствии с фиг. 4, Он состоит из блокинг-генератора 12, резистора 13, рпр-транзистора 14, конденсатора 15, ключа 16, и повторителя напряжения 17, Причем, вход блокинг-генератора 12 соединен со входом импульса запуска генератора 7 ступенчатого сигнала, который соединен с соответствующим выходом блока 8 управления, выход блокинг-генератора 12 через резистор 13 соединен с эмиттером транзистора 14, база которого соединена с положительным полюсом питания, а коллектор - с конденсатором 15, вторая. обкладка которого соединена с общим проводом, со входом повторителя и с нормально разомкнутым ключом 16; второй вход ключа 16 соединен с общим проводом, его управляющий вход - со входом импульса сброса генератора 7 ступенчатого сигнала, который соединен с соответствующим выходом блока 8 управления, а выход повторителя напряжения 17 - с выходом генератора 7ступенчатого сигнала,Блок 8 управления может быть выполнен в соответствии со схемой фиг. 5, Он состоит из счетчика 18 например, микросхема 531 ИЕ 17; обозначения выводов приведены в соответствии со справочником В,Л.Шило "Популярные цифровые микросхемы", Челябинск, Металлургия, 1988, стр.97), инверторов 20, 21, элементов 2-ИЛИ - НЕ 19 и 22. Вход "С" счетчика 18 соединен с выходом инвертора 21 и входом элемента 2-ИЛИ-НЕ 22. Вход инвертора 21 соединен со входом ГИС блока 8 управления, на который поступает соответствующий сигнал от синхрогенератора 1. Второй вход элемента 2-ИЛИ-НЕ 22 соединен с выходом ТС счетчика 18 и входом инвертора 20, а выход элемента 22 - с выходом импульса коммутации блока 8 управления и выходом импульса запуска блока 8 управления. первый вход элемента 2 - ИЛИ - НЕ 19 соединен с выходом инвертора 20, а второй вход элемента 2-ИЛИ-НЕ 19 соединен со входом ГИП блока 8 управления, на который поступает соответствующий сигнал от синхрогенератора 1, выходэлемента 2-ИЛИ - НЕ 19 соединен со входом РЕ счетчика 18, Вход ГИС блока 8 управления соединен с выходом импульса сброса блока 8 управления, На входы "СЕР", "СЕТ" и "ОЖ" счетчика 18 подан низкий потенциал. На каждый из входов "ОО" - "03" блока 8 управления подается либо высокий, либо низкий потенциал, а их совокупность определяет период счета.Синхрогенератор 1 и генератор 2 импульсов переноса могут быть выполнены всоответствии с авторским свидетельствомМ 1252971, БИ 131-86, драйвер 4 (преобра 5 зователь уровня) - на микросхемах 1124 ПУ 1и К 1119 ПУ 1, формирователь б отклоняющего воздействия представляет собой, напри-мер, генератор питающего отклоняющуюкатушку фотоприемника 5 тока, величина"0 которого зависит от входного напряжения,Гибридный фотоприемник 5 состоит изфотокатода, средств усиления и переноса,включающих в себя и средства отклоненияэлекторонного, изображения (например,15 магнитную отклоняющую систему), и ПЗСматрицы, Гибридный фотоприемник 5 может быть выполнен, нэп ример, всоответствии.с прототипом,Предлагаемый способ работает следую 20 щим образом, Исходное световое изображение преобразуется фотокатодомфотоприемника в электронное изображение внутри фотоприемника. Происходитусиление полученного электронного изображение внутри фотоприемника. Происходит усиление полученного электронногоизображения в процессе его переноса, отфотокатода гибридного фотоприемника кПЗС-матрице гибридного фотоприемника вЗО узле усиления и переноса гибридного фотоприемника. Усиленное электронное изображение воздействует на ПЗС-матрицугибридного фотоприемника - в течениеочередной 1/М части телевизионного поля 35 404555 производится накопление информативных зарядов в ячейках накопления ПЗС-матрицы гибридного фотоприемника. В процессе накопления информативных зарядов в ПЗС- матрице гибридного фотоприемника после завершения накопления в течение очередной 1/М части поля электронное изображение, полученное в результате фотоэлектронного преобразования светового изображения, сдвигается вниз относительно верха секции накопления ПЗС-матрицы гибридного фотоприемника на расстояние между строками в ПЗС-матрице гибридного фотоприемника синхронно со смещением всей зарядовой картины,накопленной в ПЗС-.матрице гибридного фотоприемника, на ту же самую величину. Процедура чередования накопления и сдвига электронного иэображения вниз относительно верха секции накопленияПЗС-матрицы гибридного фотоприемника на расстояние между строками в ПЗС-матрице гибридного фотоприемника синхронно со смещением асей зарядовой картины, накопленной в ПЗС-матрице гибридного фотоприемника. на ту же самую величинуповторяется М раз за время накопления аждого поля телевизионного изображеия. При этом возможен как сдвиг электронога изображения относительна ЗС-матрицы гибридного фотоприемника, эк и сдвиг ПЗС-матрицы гибридного фоториемника относительно электронного изоражения, По окончании накопления поля зобрэжения перемещают накопленные нформативные заряды из ячеек накоплеия ПЗС-матрицы гибридного фотоприемика в ячейки хранения ПЗС-матрицы ибридного фотоприемника и васстанавлиают первоначальное относительное полоение ПЗС-матрицы гибридного отоприемникэ и электронного изображеия, Затем, одновременна с накоплением ледующего поля телевизионного изобраения, выполняются остальные операции бычного цикла функциоиниравания ПЗС- атрицы гибридного фотоприемника; патрачного последовательного вынесения 20 нформэтиеных зарядов из ячеек хранения ЗС-матрицы гибридного фотоприемника в ыходной регистр ПЗС-матрицы гибридноо фотоприемника, поэлементного последоательного нанесения информативных 25 эрядов из ячеек выходного регистра ПЗС- атрицы гибридного фотоприемника в вы 30 одное устройство выходного регистр ЗС-матрицы гибридного фотоприемника ормирования. ТВ-сигнала посредством реобразавания заряда в напряжение в выном устроистве выходного регистра С-матрицы гибридного фотоприемника, В отличие ат прототипа в предлагаемом обе накопление информативных заряпосов, соответствующих одному участку изорэжения, осуществляется в М разныхчейках ПЗС-матрицы и, кроме того, электонный поток, соответствующий одномучэстку изобрэкения, проходит через Мазных элементов пространственйойтруктуры узла усиления и переноса гибридого фотоприемника, Таким образом, 45 труктурные шумы, вызванные неоднородостью чувствительности ПЗС и неоднородостью усиления и переноса, уменьшатся в редлагаемом способе по сравнению с проатипом в корень квадратный из М раз. Это .50 значает, чта в случае стандартной ПЗС- атрицы ценой потери 30 строк из поля (и ез всяких потерь в случае нестандартной, пециально сконструированной, ПЗС-матицы) можно уменьшить структурные шумы 55 оставшихся стр акэх е 5,5 раз.реализующее предлагаеиравания ТВ-сигнала, радующим образом.1 генерирует импульсы,Устройств ый способ ф отает(гинхрогенерэ синхранизирующие работу всего устройства. С первой группы выходов синхрогенератора 1 нэ входы генератора 2 импульсов переноса поступают все импульсы, необходимые для формирования фазных последовательностей для секции памяти ПЗС-матрицы фотоприемника 5 П 1, П 2, ПЗ, секции накопления ПЗС-матрицы фотоприемника 5 Н 1, Н 2,. НЗ и выходного регистра ПЗС-матрицы фотоприемника 5 Р 1, Р 2, РЗ. Сформированные фазные последовательности для секции памяти ПЗС-матрицы фотоприемника 5 П.1, П 2, ПЗ, секции накопления ПЗС-матрицы фотоприемника 5 Н 1, Н 2, НЗ и выходного регистра ПЗС-матрицы фотоприемника 5 Р 1, Р 2, РЗ поступают с выходов генератора 2 импульсов переноса на соответствующие входы блока 3 коммутации. Преобразованные блоком 3 коммутации, что необходимо для осуществления сдвига зарядовой картины в секции накопления ПЗС-матрицы фотоприемника 5, соответствующего сдвигу электронного изображения, фазные последовательности для секции памяти ПЗС-матрицы фотоприемника 5 П 1, П 2, ПЗ. секции накопления ПЗС-матрицы фотоприемника 5 Н 1, Н 2, НЗ и выходного регистра ПЗС-матрицы фотоприемника 5 Р 1, Р 2, РЗ поступают с выходов блока 3 коммутации на соответствующие входы драйвера 4 и с выходов драйвера 4 на соответствующие входы ПЗС-матрицы фотоприемника 5. Сдвиг электронного изображения обусловлен напряжением, поступающим с выхода формирователя б отклоняащего воздействия на второй входгибридного фотоприемника 5, управляющий узлом усиления и переноса гибридного фотоп рием ника 5, В ых одное нап ряже ние формирователя б отклоняющего воздействия обусловлено выходным напряжением генератора 7 ступенчатого сигнала, Блок 8 управления управляет работой блока 3 коммутации и генератора 7 ступенчатого сигнала с целью реализации предлагаемого способа.Блок 3 коммутации работает следующим образом. При отсутствии высокого потенциала на входе импульса коммутации блока 3 коммутации блок 3 коммутации не вносит никаких изменений в передаваемые им импульсы, то есть входы Н 1-НЗ, П 1 - ПЗ, Р 1-РЗ соединены с соответствующими выходами. При появлении высокого потенциала на входе импульса коммутации блока 3 коммутации (при поступлении импульса коммутации) входы П 1 - ПЗ и Р.1 - РЗ по-прежнему соединены с соответствующими выходами. а выход Н 1 соединен со входом П 1, К 2 - с П 2, НЗ - с ПЗ, Поскольку импульс комму 183740410 15 20 25 30 35 40 45 50 55 тации синхронизирован с ГИС, то его поступление на вход импульса коммутации блока 3 коммутации вызывает сдвиг всей зарядовой картины нэ одну строку вниз не только в секции хранения ПЗС-матрицы фотоприемника 5 (что относится к обычному циклу функционирования ПЗС и соответст вует операции построчного последовательного вынесения информативных зарядов из ячеек хранения ПЗС-матрицы в выходной регистр ПЗС-матрицы), но и в секции накопления ПЗС-матрицы фотоприемника 5,Генератор 7 ступенчатого сигнала рабоахает следующим образом. При поступлении импульса запуска на вход блокинг-генератора 12 посредний вырабатывает импульс с фиксированными параметрами, который,следовательно, открывает транзистор 14 на строго определенное время. При этом конденсатор 15 подзаряжается строго определенной порцией заряда и, следовательно,при равномерном поступлении импульсов запуска с периодом, большим времени релаксации блокинг-генератора 12, на конденсаторе 15 будет сформировано ступенчатое напряжение, которое с повторителя 17 поступит на выход генератора 7 ступенчатого сигнала. При поступлении импульса сброса на вход импульса сброса ключ 16 замыкается и рэзрякает конденсатор 15; выходное напряжение при этом становится равным нулю, Работа блока 8 управления поясняется с помощью временных диаграмм (фиг. 2), При рассмотрении диаграмм надо учесть, что выход ТС и вход РЕ являются у микросхемы 531 ИЕ 17 инверсными, а сигналы на диаграммах (фиг, 2 г, д) - неинверсными Блок управления работает следующим об- разом, На входах ОО - ОЗ счетчика 18 устанэвливается некоторое число М, равное целой части от числа строк в поле. деленного на число М групп строк в поле (то есть на число М сдвигов электронного изображения и накопленных в секции накопления ПЗСматрицы фотоприемника 5 информативных зарядов в течение поля) минус единица. Й, таким образом, - это число строк в одной группе минус один. В течение ГИП (фиг. 2 а) на входе элемента 2 - ИЛИ - НЕ 19 присутствует сигнал логической "1", а его выходной сигнал, поступающий на вход счетчика 18 -логический "0", что соответствует режиму установки счетчика 18. Поскольку на вход С счетчика 18 подан инвертированный инвертором 21 ГИС (фиг. 26), то это означает, что в течение ГИП (фиг. 2 а) каждый ГИС (фиг. 26) своим задним фронтом будет устанавливать счетчик 18 (фиг. 2 в) в М - число, заданное вхо,эми ОО-ОЗ счетчика 18, После оконча ния ГИГ 1 (фиг, 2 а) счетчик 18 по каждому заднему фронту ГИС (фиг. 26) будет уменьшать хранящееся в нем число (фиг, 2 в), так как на вход 070 счетчика 18 подан. сигнал логического "0", При достижении счетчиком нуля на выходе ТС (фиг, 2 г) счетчика 18 появится сигнал логического "0", на выходе инвертора 20 - "1", на выходе РЕ (фиг. 2 д) счетчика 18 - "0"., что приведет к установке счетчика в й (фиг. 2 в) по первому заднему фронту ГИС (фиг, 26), Далее процесс повторяется периодически до поступления следующего ГИП (фиг, 2 а), в течение которого содержимое счетчика равно М (фиг, 2 в), При появлении нэ выходе ТС (фиг. 2 г) счетчика 18 сигнала логического "0" и при поступлении ГИС (фиг, 26) на обоих входах элемента 2 - ИЛИ-НЕ 22 присутствуют сигналы логического "0" - при этом на выходе элемента 2 - ИЛИ - НЕ 22 появляется логическая "1", используемая в предлагаемом устройстве в качестве импульса коммутации и импульса запуска (фиг. 2 е). Ни при каких других условиях импульсы коммутации и запуска не появляются. Они оказываются синхрЬнизированными (фиг. 2) с ГИС (фиг, 26), ГИП используется в качестве импульса сброса (фиг. 2 а),Работа блока 8 управления и предлага-. емого устройства в целом поясняется с помощью временных диаграмм (фиг. 2). По окончании. ГИП (фиг, 2 а) счетчик 18 установлен в К(в приведенных диаграммах в качестве примера выбрано М = 3), В этот момент сигнал на входе РЕ (фиг, 2 д) счетчика 18 перестает быть. активным и, как видно из диаграмм (фиг, 2 в) счетчик 18 начинает работать на вычитание по заднему фронту ГИС (фиг, 26). При достижении нуля сигналы на выходе ТС (фиг. 2 г) и входе РЕ (фиг. 2 д) счетчика 18 становятся активными (поскольку на диаграммах (фиг, 2) рассматриваются неинверсные сигналы ТС и РЕ, то они принимают значение логической "1"). При этом с поступлением очередного ГИС (фиг. 26) вырабатываются импульсы коммутации и запуска (фиг. 2 е), По импульсу коммутации (фиг. 2 е) блок 3 коммутации подключает входы Н 1-НЗ драйвера 4 для фазных напряжений секции накопления ПЗС-матрицы фотоприемника 5 к выходам П 1 - ПЗ генератора импульсов переноса для фазных напряжений секции памяти ПЗС-матрицы фотоприемника 5, что вызывает сдвиг всей зарядовой картины вниз на одну строку не только в секции хранения ПЗС-матрицы фотоприемника 5 (что относится к обычному циклу функционирования ПЗС и соответствует операции построчного последовательного нанесения информативных зарядов из ячеек хранения ПЗС-матрицы в.выходнойрептатр ПЗС матрицы), нс и е секции накопления ПЗС-матрицы фотоприемника 5, По им ульсу запуска (фиг, 2 е) генератор 7 ступе чатого сигнала увеличивает свое выход- но напряжение так, чтобы увеличить см щение электронного изображения в секци усиления и переноса гибридного фотопр емника 5 вниз относительно верха се ции накопления ПЗС-матрицы фотоприем ика 5, выработанное формирователем 6 от лоняющего воздействия, на расстояние ме ду строками в ПЗС-матрице фотоприемника Ь. Далее по обратному фронту ГИС (ф г, 2 б) импульсы коммутации и запуска (ф г, 2 е) заканчиваются, а счетчик 18 устана ливается в М (фиг, 2 в) и, следовательно, си налы на выходе ТС (фиг. 2 г) и входе РЕ (ф г. 2 д) счетчика 18 перестают быть активны и. Далее процесс повторяется периодиче ки до поступления следующего ГИП (фиг. 2 а, как видно из диаграмм (фиг. 2) период эт го повторения равен И+1 строкам, то ес ь 4 строкам в данном примере. Если число строк в поле не делится нацело на число ст ок в группе то последний период, как ви но из диаграмм (фиг. 2) окажется незэве шенным, что, однако, не мешает успешно работе устройства. Как было упомянуто вь ше, ГИП (фиг, 2 а) используется в данном ус ройстве в качестве импульса сброса, кото ый поступает с выхода импульса сброса блока 8 управления на вход импульса сброса генератора 7 ступенчатого сигнала. При эт м выходное напряжение генератора 7 ст пенчатого сигнала сбрасывается в нуль, та что смещение электронного изображен я в секции усиления и переноса гибридн го фотоприемника 5 вниз относительно в рха секции накопления ПЗС-матрицы фото 1 приемника 5, выработанное формирователем 6 отклоняющего воздействия, становится равным нулю. После окончания ГИП(фиг, 2 а) цикл формирования поля теле- в зионного изображения в,предлагаемом у тройстве повторяется.Таким образом, в соответствии с предл гаемым техническим решением смещен е зарядовой картины в секции н копления ПЗС-матрицы происходит синх онно со смещением электронного изображения. по поверхности ПЗС-матрицы н однократно в течение времени накоплен я информативных зарядов каждого поля и ображения, и устройство приобретает нов е свойство - способность "усреднятьн чувс вительность пространственных каналов, пр которым передается изображение, и ячее секции накопления ПЗС-матрицы. Благодаря этому свойству обеспечивается сглаживание структурного шума в формируемом ТВ-иэображении - компенсация дефектов формируемого изображения, вызванных дефектами ПЗС-матрицы и пространственной неоднородностью ее 5 структуры, а также средств, создающих наней изображение, то есть достижение цели заявляемого изобретения.Формула изобретения 1, Способ формирования телевиэионно го сигнала, заключающийся в том, что последовательно преобразуют оптический сигналв зарядовый рельеф, смещают зарядовыйрельеф по горизонтали и по вертикали, фик, сируют это смещение на время накопления5 информативных зарядов, усиливают потенциал зарядового рельефа, накапливают информативные заряды первого поля,перемещают информативные заряды вячейки хранения, восстанавливают относи 0 тельное положение зарядного рельефа, считывают информативные заряды из ячеекхранения ПЗС-матрицы в выходной регистрПЗС-матрицы, поэлементно последовательно перемещают информативные заряды5 из ячеек выходного регистра ПЗС-матрицыв выходное устройство выходного регистраПЗС-матрицы, формируют телевизионныйсигнал посредством преобразования заряда в напряжение, о т л и ч а ю щ и й с я тем,0 что, с целью улучшения качества изображения, смещение зарядовых рельефов выполняя неоднократно в течение временинакопления информативных зарядов каждо-,го поля изображения, смещают зарядовый5 рельеф информативных зарядов в секциинакопления ПЗС-мэтрицы синхронно сосмещением электронного изображения нэповерхности ПЗС-матрицы, причем восстановление относительного положения элект 0 ронного изображения и ПЗС-матрицыосуществляют после накопления каждогополя изображения, накопление информативных зарядов поля изображения в ячейках накопления ПЗС-матрицы выполняется5 каждый раз после относительного смещения электронного иэображения и ПЗС-матрицы и после восстановленияотносительного положения электронногоиэображения и выходногоизображенияО ПЗС-матрицы,2. Устройство формирования телевизи-,онного сигнала, содержащее последова"тельно соединенные синхрогенератор игенератор импульсов переноса, последова 55 тельно соединенный первый блок управления и фотоприемник, состоящий иэфотокатода, усилителя, блока переноса изображения и ПЗС-матрицы, второй вход фотоприемника подключен к выходуформирователя отклоняющего напряжения,1837404Рюха 7 ю 1 ЮЮИ сфдаМ ГК Составитель А.Пирогов Техред М,Моргентал Корректор М,Керецман Тираж Подписное арственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Ра шская наб. 4/5оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 10