NO811737L - Signalbehandlende system. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår et analogt signalbehandlingssystem som omfatter forsinkelse og medlertidig. lagring av analog informasjon.

Systemer av ovennevnte type er allerede i bruk i termiske avbildere mellom -videofremvisningsanordningen og den termiske infrarødt-detektor, og de benytter analoge skiftregistre av den ladningskoplede type, såsom de som fremstilles av firmaet Fairchild. I sådanne ladningskoplede anordninger (CCD-anordninger) samples inngangssignalet, og hvert isampel klokkes langs en signalbane som en ladningspakke som lagres på en rekke steder eller plasser som danner bits av registeret. For å minimere størrelsen av CCD-anordningen til den som kan bæres på en eneste skive eller brikke, er signalbanen buktet eller snodd slik at den geometriske plassering av én registerplass i forhold til en annen varierer langs.signalbanen. Dette gir opphav til det kjente fenomen at visse registerplasser, i overensstemmelse med deres geometriske plassering eller beliggenhet på signalbanen, forsterker den i disse lagrede ladningspakke med en faktor som avhenger av ladningspakkenslagringstid på denne plass. Kjente CCD-anordninger lider dessuten det problem at visse registerplasser som er tilfeldig fordelt geometrisk, er dannet av materialer som ikke er nøyaktig identiske med de som finnes på andre registerplasser, og dette frembringer en uønsket variasjon i den ladningspakke som er lagret på disse plasser.

De kjente CCD-anordninger lider således•av

to iboende problemer som begge forårsaker uønskede varia-sjoner i de ladningspakker som klokkes gjennom,CCD-anordningene.

I samnenheng med termiske avbildere, hvor de analoge signaler som overføres gjennom CCD-anordningene er videosignaler, resulterer CCD-anordningenes iboende problemer i visuelt merkbare forvrengninger på videofremvisningsanordningen når den forsinkelsesperiode som introduseres av CCD-anordningen, er betydelig.

Den foreliggende oppfinnelse beskjeftiger seg med et forbedret signalbehandlingssystem som omfatter en CCD-anordning i hvilken de foran omtalte ulemper er formil-det eller unngått.

Ifølge oppfinnelsen er det således tilveie-brakt et signalbehandlingssystem omfattende et analogt skiftregister av den ladningskoplede type, og en klokkeanordning som er innrettet til å klokke sampler av et inngangssignal inn. i CCD-skiftregisteret, å bestemme signalets lagringstid i CCD-skiftregisteret, og å klokke signalet ut av CCD-skiftregisteret, hvilket system er kjennetegnet ved at antallet av sampler av inngangssignalet er mindre enn antallet av plasser i CCD-skiftregisteret, og at klokkeanordningen under lagringstiden er innrettet til å klokke de lagrede sampler gjennom i det minste noen av registerplassene som ikke fylles under innklokkingsperioden. CCD-registeret har hensiktsmessig M plasser og antall sampler av inngangssignalet er N hvor N er mindre enn M, og klokkeanordningen er innrettet til å klokke de lagrede sampler gjennom M-N plasser i løpet av lagringstiden.

Det vil innses at den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer et enkelt og likevel effektivt arrangement for reduksjon av den tidsperiode da et vilkårlig sampel eller en vilkårlig ladningspakke bibeholdes på en vilkårlig registerplass, slik at de uønskede'virkninger av geometrisk plassering av individuelle registerplasser spres over et antall ladningspakker i stedet for å akkumuleres på eheneste ladningspakke, og de uønskede virkninger av material-inhomogeniteter på forskjellige registerplasser spres over flere ladningspakker.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende i forbindelse med et utførelseseksempel under hen-visning til tegningen, der fig. 1 viser et forstørret riss av en CCD-anordning som illustrerer signalbanens buktede natur, fig. 2 er et bølgeformdiagram som illustrerer de kjente, uønskede virkninger som skriver seg fra den iboende konstruksjon av CCD-anordningen på fig. 1, fig. 3 viser et blokkdiagram av et signalbehandlingssystem ifølge oppfinnelsen, fig. 4 er et bølgeformdiagram som illustrerer virkemåten av systemet på fig. 3, og fig..5 viser en termisk avbilder som omfatter et signalbehandlingssystem ifølge oppfinnelsen.

Som vist på fig. 1, har en CCD-anordning av typen 321A som fremstilles av Fairchild, en inngangsport 10 for mottagelse av et inngangssignal, og et antall registerplasser 12 som er fordelt langs en signalbane 14

som ender ved en utgangsport 16. Det fremgår at signalbanen har seks bretter eller folder 14A ved hver av hvilken den geometriske plassering av plassene 12 er forskjellig fra plasseringen av plassene 12 ved andre deler av banen 14... Når et inngangssignal med konstant nivå klokkes inn i anordningen i samplet form, lagres i et tidsinter-vall og deretter klokkes ut av anordningen, er utgangsbølge-formen 16 som vist på fig. 2. Samplene 16A og 16B har. således øket amplitude hvilket skriver seg fra at disse spesielle sampler lagres som ladningspakker på registerplasser 12 som er beliggende ved to av foldene 14A. For illustrasjonsformål er bølgeformen 16 skjematisk og viser ikke det faktum av de sampler som støter opp til samplene 16A og 16B, i praksis også ville ha svakt øket amplitude hvilket skriver seg fra det faktum at hver fold 14A inneholder et stort antall registerplasser 12. Inhomogeniteter i materialene på plassene 12 forårsaker også forøkede sampelamplituder, men med mindre amplitudeøkning enn samplene 16A, 16B, og disse er tilfeldig fordelt som vist ved sampelet 16C.

Det system 20 som er vist på fig. 3, omfatter en samplingsanordning 22 som er innrettet til å motta et analogt inngangssignal på en ledning 23, og å avgi sampler av dette til et CCD-skiftregister 24 under styring av et klokkearrangement 26. Med henblikk på klarhet er anordningen 22 vist adskilt fra registeret 24, men vanligvis vil disse to komponenter være integrert i en eneste brikke,

slik det er tilfelle i den viste CCD-anordning av typen 321A. Klokkearrangementet 26 omfatter i virkeligheten

tre individuelle klokker 26A, 26B, 26C, idet klokken 26A

er innrettet til å påvirke samplingsanordningen 22 og

klokke samplene inn i registeret 24, klokken 26B er innrettet til å klokke de lagrede sampler eller ladningspakker delvis gjennom registeret. 24 i løpet av lagringsperioden, og klokken 26C er innrettet til å klokke samplene ut av registeret 24 til en utgangsledning 27. Klokkene 26A og 26C trenger ikke å arbeide med samme takt eller frekvens, men klokken 26C arbeider hensiktsmessig raskere enn klokken 26A, idet begge imidlertid hensiktsmessig arbeider i MHz-området. Klokken 26B arbeider langsommere enn hver av klokkene 26A og 26C, og hensiktsmessig kHz-området.

Systemet 20 er anordnet slik at det analoge inngangssignal har kjent lengde, og antall sampler som frembringes av anordningen 22, er derfor kjent og f.eks. lik N. > Registeret 24 er forsynt med M plasser hvor M er f. eks. P større enn N (dvs.- N+P = M) , og klokken 26B er innrettet til å flytte de lagrede sampler gjennom P registerplasser i løpet av lagringsintervallet. Som en konsekvens blir forøkelsen eller forsterkningen av en vilkårlig lagret ladningspakke redusert med en faktor på P, men i stedet for at bare en eller to ladningspakker påvirkes (dvs. samplene 16A, 16B), påvirkes ett eller to sett av P ladningspakker. Størrelsen av forvrengningen i den på fig. 4 viste bølge-form 30 blir således redusert, men sett av ladningspakker (eller sampler) på P i antall blir påvirket.

På fig. 5 er vist. en termisk avbilder 30 som inneholder systemet ifølge oppfinnelsen. Avbilderen 30 omfatter en avsøker 32 som avsøker linjer av en billed-scene på en detektor 34 som har en kolonne på n detektor-elementer. De n utgangssignaler (f.eks. åtte) mates i parallell til en koplingsanordning 36 som dirigerer et antall av disse utgangssignaler, hensiktsmessig fire,

til utvalgte av seks CCD-skiftregistre 38 som arbeider i samplingsmodus og hvis utgangssignaler tilføres til en videoanordning 40 for fremvisningsformål. Et klokkearrangement 4 2 er vist generisk og er knyttet til hvert av de individuelle registre 38A, 38B .... 38F på den måte som er vist på fig. 3.. Arrangementet arbeider slik at koplingsanordningen 36 mater det første sett av fire signaler fra detektoren 34 til de første fire registre 38A,

38B, 38C, 38D. Signalet i registeret 38A har null lagringstid mens registeret 38B har en lagringstid som er lik tiden for en linjeavsøkning (T) av videoanordningen 40. Registeret 38C har en lagringstid på 2T og registeret 38D har en lagringstid på 3T. Det neste sett av fire signaler som mottas av koplingsanordningen 36, innføres i respektive registre 38E, 38F, 38A og 38B da tidsforsinkelsen i av-givelse av disse signaler av avsøkeren 32 og detektoren 34 er tilstrekkelig til at registrene 38A og 38B er blitt tømt . inn i videoanordningen 40. Det neste sett av fire signaler som mottas av koplingsanordningen 36, kan dirigeres til registrene. 38C, 38D, 38E og 38F, osv.

Der hvor innklokkingshastigheten for en CCD-anordning er en begrensende faktor, kan denneøkes ved multipleksing av inngangssignalet inn i et antall identiske CCD-anordninger som er anordnet i parallell, idet det for-sinkede signal etableres på nytt ved demultipleksing.

Det vil innses at i den termiske avbilder

på fig. 5, da utgangssignalet presenteres i videoform av anordningen 40, resulterer arrangementet ifølge oppfinnelsen, ved hjelp av hvilket uønsket forsterkning i en vilkårlig signalpakke i CCD-anordningen reduseres med en faktor på

P, i at det fremviste videosignal er forvrengt til et nivå som ligger under den visuelle oppfattélsesgrense for mennesker. Sélv om det signal som fremvises av anordningen 40 i virkeligheten er forvrengt i forhold til det signal som avgis av detektoren 34, merker således det menneskelige øye ikke denne forvrengning, og signalet synes derfor, å være uforvrengt for observatøren. Ved fravær av bényttelse av den foreliggende oppfinnelse ville forvrengningen av det signal som fremvises av anordningen 40, være klart synlig som en flekk eller et område med betydelig forskjellig fargenivå i forhold til tilstøtende områder (på den mono-krome svart/hvit-skala), og sådanne linjeforvrengninger kunne fremkomme i hele det todimensjonale bilde som fremvises. av anordningen 40, idet en todimensjonal signifikans oppstår ut fra sidestillingen av liknende forvrengninger på til-støtende linjer.

Claims (4)

1. Signalbehandlingssystem omfattende et analogt skiftregister (24) av den ladningskoplede type, bg en klokkeanordning (26) som er innrettet til å klokke sampler av et inngangssignal inn i CCD-skiftregisteret (24), å bestemme signalets lagringstid i CCD-skiftregisteret (24),

   og å klokke signalet ut av CCD-skiftregisteret (24),

   karakterisert ved at antallet av sampler av inngangssignalet er mindre enn antallet av plasser (12) i CCD-skiftregisteret (24), og at klokkeanordningen (26) under lagringstiden er innrettet til å klokke de lagrede sampler gjennom i det minste noen av registerplassene (12) som ikke fylles under innklokkingsperioden.
2. 2. System ifølge krav 1, karakterisert ved at klokkeanordningen (26) er innrettet til å klokke de -lagrede sampler under lagringstiden med en hastighet som er vesentlig mindre enn hastigheten for klokking av samplene inn i eller ut av CCD-skiftregisteret (24).
3. 3. System ifølge krav 1 eller 2,'. karakterisert ved at klokkeanordningen (26) omfatter tre separate klokker (26A, 26B, 26C), av hvilke den første (26A) styrer hastigheten av sampler som klokkes inn i CCD-skiftregisteret (24), av hvilke den andre (26B) styrer hastigheten av sampler som klokkes gjennom skiftregisteret (24) under lagringstiden, og av hvilke den tredje (26C)

   styrer hastigheten av sampler som klokkes ut av skiftregisteret (24).
4. 4. Termisk avbilder (30) omfattende en avsøker (32) og en strålingsdetektor (34), karakterisert ved at detektorens (34) utgangssignal tilføres til en videoanordning (40) via et signalbehandlingssystem (38, 42) ifølge et av de foregående krav.