RU2416171C1 - Television camera for viewing in conditions of low illumination and/or low brightness of objects - Google Patents
Television camera for viewing in conditions of low illumination and/or low brightness of objects Download PDFInfo
- Publication number
- RU2416171C1 RU2416171C1 RU2009145587/09A RU2009145587A RU2416171C1 RU 2416171 C1 RU2416171 C1 RU 2416171C1 RU 2009145587/09 A RU2009145587/09 A RU 2009145587/09A RU 2009145587 A RU2009145587 A RU 2009145587A RU 2416171 C1 RU2416171 C1 RU 2416171C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- control
- fci
- information input
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к телекамерам, работающим в условиях сложного освещения и/или сложной яркости объектов, когда в поле зрения камеры могут находиться одновременно сильно и слабо освещенные объекты и/или объекты с резким отличием по яркости.The invention relates to cameras operating in conditions of complex lighting and / or complex brightness of objects, when in the field of view of the camera can be simultaneously strongly and dimly lit objects and / or objects with a sharp difference in brightness.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению следует считать телекамеру [1], состоящую из последовательно соединенных датчика телевизионного сигнала, блока задержки на кадр (БЗК) и формирователя комбинированного изображения (ФКИ), причем датчик содержит фотоприемник, генератор управляющих импульсов и сигнальный процессор, мишень фотоприемника оптически связана с оптическим кадром объектива, а фотоприемником датчика является матрица приборов с зарядовой связью (матрица ПЗС) с организацией «строчный перенос», состоящая из последовательно связанных зарядовой связью фотоприемной секции, горизонтального регистра и блока преобразования заряда в напряжение (БПЗН), при этом генератор управляющих импульсов содержит последовательно соединенные временной контроллер (ВК) и преобразователь уровней (ПУ), первый и второй выходы которого подключены соответственно к управляющим входам фотоприемной секции и горизонтального регистра матрицы ПЗС, выход БПЗН которой подключен через видеоусилитель сигнального процессора к первому информационному входу ФКИ, содержащего RS-триггер и последовательно соединенные счетчик-делитель и коммутатор, первый и второй компараторы, опорные входы которых подключены к пороговому напряжению, а также элемент «ИЛИ», элемент «И» и коммутатор-смеситель, причем прямой выход RS-триггера подключен соответственно к управляющему входу коммутатора, первому входу элемента «И» и к соединенным между собой стробирующим входам компараторов; выход второго компаратора подключен к первому входу элемента «ИЛИ», второй вход которого подключен к выходу первого компаратора; второй вход элемента «И» подключен к выходу счетчика-делителя, а выход элемента «И» - к первому управляющему входу коммутатора-смесителя, второй управляющий вход которого подключен к выходу элемента «ИЛИ», первый информационный вход коммутатора-смесителя - к информационному входу первого компаратора и является первым информационным входом ФКИ, второй информационный вход коммутатора-смесителя - к информационному входу второго компаратора и является вторым информационным входом ФКИ, а выход коммутатора-смесителя является информационным выходом ФКИ и одновременно выходом «Видео» телекамеры, прямой выход RS-триггера является первым выходом управления ФКИ и подключен к первому управляющему входу датчика телевизионного сигнала, которым является первый управляющий вход ВК; выход коммутатора является вторым выходом управления ФКИ и подключен ко второму управляющему входу ВК; S-вход RS-триггера является первым управляющим входом ФКИ и одновременно входом «Пуск» телекамеры, R-вход RS-триггера является вторым управляющим входом ФКИ и одновременно входом «Стоп» телекамеры, тактовый вход RS-триггера, соединенный с входом счетчика-делителя, является входом синхронизации ФКИ и подключен ко второму выходу ВК, третий выход которого подключен к управляющему входу сигнального процессора, а выход БЗК подключен ко второму информационному входу ФКИ.The closest in technical essence to the claimed invention should be considered a television camera [1], consisting of a series-connected sensor of a television signal, a delay unit per frame (BPC) and a shaper of a combined image (PCF), the sensor comprising a photodetector, a control pulse generator and a signal processor, the target of the photodetector is optically coupled to the optical frame of the lens, and the photodetector of the sensor is a matrix of charge-coupled devices (CCD matrix) with the organization of “line transfer”, comp consisting of a photodetector section, a horizontal register, and a charge-to-voltage conversion unit (CVD), connected in series by charge coupling, the control pulse generator comprising a time controller (VK) and a level converter (PU) connected in series, the first and second outputs of which are connected respectively to the control the inputs of the photodetector section and the horizontal register of the CCD matrix, the output of which of which is connected via a video amplifier of the signal processor to the first information input of the FCI, with holding the RS-trigger and serially connected counter-divider and switch, the first and second comparators, the reference inputs of which are connected to the threshold voltage, as well as the element "OR", the element "AND" and the switch-mixer, and the direct output of the RS-trigger is connected respectively to the control input of the switch, the first input of the element "And" and to the interconnected gate inputs of the comparators; the output of the second comparator is connected to the first input of the OR element, the second input of which is connected to the output of the first comparator; the second input of the “And” element is connected to the output of the counter-divider, and the output of the “And” element is connected to the first control input of the mixer-mixer, the second control input of which is connected to the output of the “OR” element, the first information input of the switch-mixer is to the information input the first comparator is the first information input of the FKI, the second information input of the switch-mixer is to the information input of the second comparator and is the second information input of the FKI, and the output of the switch-mixer is information m output of the FCI and simultaneously the output of the “Video” camera, the direct output of the RS-trigger is the first control output of the FCI and is connected to the first control input of the television signal sensor, which is the first control input of the VC; the output of the switch is the second control output of the FCI and is connected to the second control input of the VC; The S-input of the RS-flip-flop is the first control input of the PCI and simultaneously the “Start” input of the camera, the R-input of the RS-flip-flop is the second control input of the PCI and simultaneously the “Stop” input of the camera, the clock input of the RS-flip connected to the input of the divider counter is the synchronization input of the PCF and is connected to the second output of the VK, the third output of which is connected to the control input of the signal processor, and the output of the BPC is connected to the second information input of the PCF.
При эксплуатации телекамеры прототипа возможны условия сложного освещения и/или сложной яркости наблюдаемых сюжетов и объектов. Примерами условий сложного освещения могут служить:When operating the prototype camera, conditions of complex lighting and / or complex brightness of the observed plots and objects are possible. Examples of complex lighting conditions include:
- наблюдение старта ракеты с ярким факелом от работающих двигателей;- observation of the launch of a rocket with a bright torch from running engines;
- наблюдение через окно или на фоне открытых дверей, когда нужно одновременно различать объекты на улице и в комнате;- observation through a window or against the background of open doors, when you need to simultaneously distinguish between objects on the street and in the room;
- наблюдение против рассеянного солнечного света;- observation against diffused sunlight;
- наблюдение на фоне бликов, фонарей освещения и прочее.- observation against the background of glare, lighting lamps and more.
Характерным примером условий сложной яркости для промышленного телевидения является наблюдение за зоной горячего проката в металлургии, а также контроль процессов дуговой или электронно-лучевой сварки в автоматическом или полуавтоматическом режиме.A typical example of complex brightness conditions for industrial television is the monitoring of the hot-rolled zone in metallurgy, as well as the control of arc or electron-beam welding processes in automatic or semi-automatic mode.
Телекамера прототипа обеспечивает расширение динамического диапазона градаций яркости изображений наблюдаемой сцены путем формирования комбинированного изображения, являющегося результатом синтеза видеосигналов, вырабатываемых матрицей ПЗС при «длинном» и «коротком» по времени зарядовом накоплении.The prototype camera provides an extension of the dynamic range of gradations of brightness of the images of the observed scene by forming a combined image, which is the result of the synthesis of video signals generated by the CCD with a “long” and “short” charge accumulation time.
Недостаток прототипа - ограничение динамического диапазона изображения телекамеры из-за ограниченных возможностей фотоприемника. При выборе площади (S) затвора полевого транзистора, выполняющего сбор фотозарядов в БПЗН, возможно лишь компромиссное решение. При малой площади затвора сокращается внесение в сигнал изображения собственных шумов и достигается необходимая чувствительность телекамеры. Но при этом ограничена управляющая способность зарядового преобразования, которая сказывается для больших по уровню зарядовых пакетов на входе (при высокой освещенности или яркости объектов контроля), вызывая ограничение верхней границы динамического диапазона. При большой площади затвора, наоборот, будет ухудшена чувствительность телекамеры и ограничена нижняя граница динамического диапазона.The disadvantage of the prototype is the limitation of the dynamic range of the image of the camera due to the limited capabilities of the photodetector. When choosing the area (S) of the gate of a field-effect transistor that collects photo charges in an overvoltage detector, only a compromise solution is possible. With a small shutter area, the introduction of intrinsic noise into the image signal is reduced and the necessary camera sensitivity is achieved. But at the same time, the control ability of the charge conversion is limited, which affects large-level charge packets at the input (at high illumination or brightness of the objects under control), causing a limitation of the upper boundary of the dynamic range. With a large shutter area, on the contrary, the sensitivity of the camera will be deteriorated and the lower limit of the dynamic range will be limited.
Задача изобретения - расширение динамического диапазона градаций яркости формируемого телекамерой изображения путем оптимизации в фотоприемнике преобразования «заряд - напряжение».The objective of the invention is the expansion of the dynamic range of gradations of brightness generated by the camera image by optimizing the charge-voltage conversion in the photodetector.
Поставленная задача решается тем, что в заявляемую телекамеру, которая содержит последовательно расположенные и оптически связанные объектив и матрицу ПЗС, состоящую из последовательно связанных зарядовой связью фотоприемной секции, первого горизонтального регистра и первого БПЗН, а также генератор управляющих импульсов, состоящий из последовательно соединенных ВК и первого ПУ, первый и второй выходы которого подключены соответственно к управляющим входам фотоприемной секции и первого горизонтального регистра матрицы ПЗС, при этом выход первого БПЗН подключен через первый видеоусилитель сигнального процессора соответственно к входу первого БПЗК и к первому информационному входу ФКИ, вход синхронизации которого подключен ко второму выходу ВК, третий выход которого подключен к управляющему входу сигнального процессора, первый и второй управляющие входы ВК подключены соответственно к первому и второму выходам управления ФКИ, первый управляющий вход которого является входом «Пуск» телекамеры, второй управляющий вход ФКИ - входом «Стоп» телекамеры, а информационный выход ФКИ - выходом «Видео» телекамеры, введен второй БЗК, а в матрицу ПЗС введены последовательно связанные зарядовой связью разделительный электрод, секция памяти, второй горизонтальный регистр и второй БПЗН, причем управляющие входы секции памяти и второго горизонтального регистра матрицы ПЗС подключены соответственно к первому и второму выходам первого ПУ, в генератор управляющих импульсов введен второй ПУ, вход которого подключен к третьему выходу управления ФКИ, а выход - к управляющему входу разделительного электрода матрицы ПЗС, а в сигнальный процессор введен второй видеусилитель, вход которого подключен к выходу второго БПЗН матрицы ПЗС, а выход соответственно - ко второму информационному входу ФКИ и к входу второго БЗК, третий информационный вход ФКИ подключен к выходу первого БЗК, а выход второго БЗК - к четвертому информационному входу ФКИ, причем площадь затвора S1 полевого транзистора, выполняющего сбор зарядовых носителей в первом БПЗН, выполнена по критерию минимального внесения в сигнал изображения собственных шумов, а площадь затвора S2 аналогичного полевого транзистора во втором БПЗН - по критерию максимальной управляющей способности зарядового преобразования, при этом S1<S2.The problem is solved in that in the inventive camera, which contains sequentially located and optically coupled lens and a CCD, consisting of series-connected charge-coupled photodetector sections, the first horizontal register and the first CVD, as well as a control pulse generator, consisting of series-connected VC and the first launcher, the first and second outputs of which are connected respectively to the control inputs of the photodetector section and the first horizontal register of the CCD matrix, while the output of the first BPZN is connected through the first video amplifier of the signal processor, respectively, to the input of the first BPZK and to the first information input of the PCF, the synchronization input of which is connected to the second output of the VK, the third output of which is connected to the control input of the signal processor, the first and second control inputs of the VK are connected respectively to the first and the second control output of the PCF, the first control input of which is the “Start” input of the camera, the second control input of the PCF - the input “Stop” of the camera, and information the first output of the FCI is by the “Video” output of the television camera, a second CCD is introduced, and a separation electrode, a memory section, a second horizontal register and a second CCD are introduced into the CCD matrix, the control inputs of the memory section and the second horizontal register of the CCD are connected respectively to the first and second outputs of the first PU, the second PU is introduced into the control pulse generator, the input of which is connected to the third control output of the FCI, and the output to the control input of the separation electrode of the matrix П C, and a second video amplifier is introduced into the signal processor, the input of which is connected to the output of the second CCD array of the CCD, and the output, respectively, to the second information input of the FCI and the input of the second CCD, the third information input of the FCI is connected to the output of the first CCD, and the output of the second CLC to the fourth information input of the PCF, and the gate area S 1 of the field effect transistor collecting charge carriers in the first SPL is made according to the criterion of the minimum introduction of intrinsic noise into the image signal, and the gate area S 2 is similar field transistor in the second overvoltage protection device - according to the criterion of the maximum control ability of the charge conversion, while S 1 <S 2 .
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемая телекамера отличается наличием второго БЗК, наличием новых блоков на кристалле матрицы ПЗС, а именно: разделительного электрода, секции памяти, второго горизонтального регистра и второго БПЗН, а также наличием второго видеусилителя в составе сигнального процессора. Имеет место и наличие новых связей между новыми и остальными блоками заявляемой телекамеры. Кроме этого, в устройстве заявляемой телекамеры заложено конструктивное различие первого и второго БПЗН по площади затвора полевого транзистора, который осуществляет поэлементный сбор носителей зарядового изображения.Comparative analysis with the prototype shows that the claimed camera is distinguished by the presence of a second OPC, the presence of new blocks on the CCD matrix chip, namely: a separation electrode, a memory section, a second horizontal register and a second OCR, and the presence of a second video amplifier as part of the signal processor. There is also the presence of new connections between the new and the rest of the blocks of the claimed camera. In addition, the device of the inventive camera incorporates a constructive difference between the first and second overvoltage arresters according to the gate area of the field effect transistor, which performs element-by-element collection of charge image carriers.
Совокупность известных и новых признаков не известна из уровня техники, поэтому заявляемое решение отвечает требованию новизны.The combination of known and new features is not known from the prior art, therefore, the claimed solution meets the requirement of novelty.
В предлагаемом решении на первом и втором выходах фотоприемника вырабатываются видеосигналы, сформированные при двух различных длительностях накопления матрицы ПЗС. Благодаря оптимизации преобразования «заряд - напряжение» для светлых и темных фрагментов сцены в фотоприемнике по двум выходам и синтезу комбинированного изображения, в выходном видеосигнале телекамеры обеспечивается дополнительное расширение динамического диапазона. Достигаемый технический результат является выгодным преимуществом предлагаемой телекамеры при контроле наблюдаемой сцены, для которой в одном поле зрения имеет место резкое отличие объектов по освещенности и/или яркости. По техническому результату и методам его достижения заявляемое решение соответствует требованию о наличии изобретательского уровня.In the proposed solution, at the first and second outputs of the photodetector, video signals are generated that are generated at two different durations of accumulation of the CCD matrix. Thanks to the optimization of the charge-voltage conversion for light and dark fragments of the scene in the photodetector for two outputs and the synthesis of the combined image, an additional extension of the dynamic range is provided in the video output signal of the camera. Achievable technical result is a beneficial advantage of the proposed camera when monitoring the observed scene, for which in one field of view there is a sharp difference between objects in terms of illumination and / or brightness. According to the technical result and methods for its achievement, the claimed solution meets the requirement of inventive step.
На фиг.1 изображена структурная схема заявляемой телекамеры; на фиг.2 приведена функциональная схема технологической организации матрицы ПЗС; на фиг.3 - структурная схема формирователя комбинированного изображения; на фиг.4 показан пример выполнения электрической схемы коммутатора; на фиг.5 - один из возможных вариантов выполнения электрической схемы коммутатора-смесителя; на фиг.6 приведена временная диаграмма, поясняющая работу телекамеры, а на фиг.7 - временная диаграмма, поясняющая работу счетчика-делителя.Figure 1 shows the structural diagram of the inventive camera; figure 2 shows a functional diagram of the technological organization of the CCD matrix; figure 3 is a structural diagram of the shaper of the combined image; figure 4 shows an example of the electrical circuit of the switch; figure 5 is one of the possible embodiments of the electrical circuit of the switch-mixer; Fig.6 is a timing diagram explaining the operation of the camera, and Fig.7 is a timing diagram explaining the operation of the counter-divider.
Заявляемая телекамера (см. фиг.1) содержит последовательно расположенные и оптически связанные объектив 1 и матрицу 2 ПЗС, состоящую из последовательно связанных зарядовой связью фотоприемной секции 2-1, первого горизонтального регистра 2-2, первого БПЗН 2-3, разделительного электрода 2-4, секции памяти 2-5, второго горизонтального регистра 2-6 и второго БПЗН 2-7; генератор 3 управляющих импульсов, состоящий из последовательно соединенных ВК 3-1 и первого ПУ 3-2, а также второго ПУ 3-3; сигнальный процессор 4, содержащий первый видеоусилитель 4-1 и второй видеусилитель 4-2, а также ФКИ 5, первый БЗК 6 и второй БЗК 7, при этом первый выход ПУ 3-2 подключен соответственно к управляющим входам секции 2-1 и секции 2-5, второй выход ПУ 3-2 - соответственно к управляющим входам горизонтального регистра 2-2 и горизонтального регистра 2-6, а выход ПУ 3-3 - к управляющему входу разделительного электрода 2-4, выход БПЗН 2-3 подключен через видеоусилитель 4-1 соответственно к первому информационному входу ФКИ 5 и к входу БЗК 6, а выход БПЗН 2-7 подключен через видеоусилитель 4-2 соответственно ко второму информационному входу ФКИ 5 и к входу БЗК 7, выход БЗК 6 подключен к третьему информационному входу ФКИ 5, а выход БЗК 7 - к четвертому информационному входу ФКИ 5, вход синхронизации которого подключен ко второму выходу ВК 3-1, третий выход которого подключен к управляющему входу сигнального процессора 4, а первый и второй управляющие входы ВК 3-1 - соответственно к первому и второму выходам управления ФКИ 5, третий выход управления которого подключен к входу ПУ 3-3, причем первый управляющий ФКИ 5 является входом «Пуск» телекамеры, второй управляющий вход ФКИ 5 - входом «Стоп» телекамеры, а информационный выход ФКИ 5 - выходом «Видео» телекамеры.The inventive camera (see figure 1) contains sequentially located and optically coupled
Фотоприемная секция 2-1 матрицы ПЗС (см. фиг.2) имеет типовую конструкцию для матриц ПЗС с организацией «строчный перенос». Она обеспечивает накопление зарядовых пакетов в светочувствительных элементах, в качестве которых используются фотодиоды, организованные в столбцы. В непосредственной близости от каждого столбца фотодиодов находится нечувствительный к свету вертикальный ПЗС-регистр, отделенный от фотодиодов фотозатвором. Во время накопления зарядовых пакетов в фотодиодах на фотозатвор подается низкий уровень напряжения, обеспечивающий потенциальный барьер между фотодиодами и вертикальным ПЗС-регистром. По окончании накопления на фотозатвор кратковременно подается высокий уровень напряжения, разрешающий перенос зарядовых пакетов из фотодиодов в потенциальные ямы, образованные в вертикальных ПЗС-регистрах.The photodetector section 2-1 of the CCD array (see FIG. 2) has a typical design for CCD arrays with the organization of “line wrap”. It provides the accumulation of charge packets in photosensitive elements, which are used as photodiodes organized in columns. In the immediate vicinity of each column of photodiodes there is a light-sensitive vertical CCD register, separated from the photodiodes by a photocell. During the accumulation of charge packets in the photodiodes, a low voltage level is applied to the photocell, which provides a potential barrier between the photodiodes and the vertical CCD register. At the end of the accumulation, a high voltage level is briefly applied to the photocell, allowing the transfer of charge packets from the photodiodes to potential wells formed in vertical CCD registers.
Зарядовые пакеты из вертикальных ПЗС-регистров секции 2-1 построчно переносятся в горизонтальный регистр 2-2, из которого поэлементно считываются через БПЗН 2-3. Горизонтальный регистр 2-2 и БПЗН 2-3 также являются типовыми представителями матрицы ПЗС со строчным переносом.Charge packets from the vertical CCD registers of section 2-1 are transferred line-by-line to the horizontal register 2-2, from which they are read out element-by-bit through BPZN 2-3. Horizontal register 2-2 and CWPN 2-3 are also typical representatives of the CCD matrix with line wrap.
В заявляемом решении предлагается дополнительно ввести на общий кристалл матрицы ПЗС разделительный электрод 2-4, секцию памяти 2-5, второй горизонтальный регистр 2-6 и второй БПЗН 2-7. Предлагаемая функциональная схема технологической организации матрицы ПЗС (см. фиг.2) близка к концепции фотоприемника со строчно-кадровым переносом [2, с.137], отличаясь от нее наличием горизонтального регистра 2-2, разделительного электрода 2-4 и БПЗН 2-3.In the claimed solution, it is proposed to additionally introduce a separation electrode 2-4, a memory section 2-5, a second horizontal register 2-6 and a second BPZN 2-7 on the common crystal of the CCD matrix. The proposed functional diagram of the technological organization of the CCD matrix (see Fig. 2) is close to the concept of a photodetector with line-frame transfer [2, p.137], differing from it by the presence of a horizontal register 2-2, a separation electrode 2-4, and a BPZN 2- 3.
Разделительный электрод 2-4 разрешает построчный перенос зарядов из вертикальных регистров секции 2-1 сквозь регистр 2-2 в секцию памяти 2-5 или изолирует секцию 2-5 от такого переноса. Число элементов в каждом столбце секции 2-5 должно быть равно числу элементов вертикального регистра секции 2-1. Под секцией 2-5 расположен горизонтальный регистр 2-6, который организован точно так же, как и регистр 2-2, а заканчивается БПЗН 2-7.The separation electrode 2-4 allows the progressive transfer of charges from the vertical registers of section 2-1 through the register 2-2 to the memory section 2-5 or isolates the section 2-5 from such a transfer. The number of elements in each column of section 2-5 should be equal to the number of elements in the vertical register of section 2-1. Under section 2-5 there is a horizontal register 2-6, which is organized in the same way as register 2-2, and ends with the UPR 2-7.
Блок 2-7, как и блок 2-3, предназначен для осуществления преобразования зарядового сигнала изображения в напряжение видеосигнала. Принципиальным их отличием является различный уровень зарядовых пакетов на входе, который учитывается при конструктивном исполнении полевого транзистора в части емкости его затвора. Для БПЗН 2-3 предполагается низкий уровень зарядового сигнала, поэтому емкость затвора должна быть предельно малой, что достигается выбором геометрии его размеров, обеспечивающей малую площадь (S1). Напротив, для БПЗН 2-7 ожидается высокий уровень зарядового сигнала, поэтому необходимо увеличить управляющую способность блока путем увеличения площади затвора (S2). Так что обязательным при конструировании нагрузочных транзисторов является условие: S1<S2.Block 2-7, like block 2-3, is designed to convert the charge signal of the image into the voltage of the video signal. Their principal difference is the different level of charge packets at the input, which is taken into account in the design of the field effect transistor in terms of the capacitance of its gate. For BPZN 2-3, a low level of the charge signal is assumed, therefore, the shutter capacity should be extremely small, which is achieved by choosing a geometry of its size, providing a small area (S 1 ). On the contrary, a high level of the charge signal is expected for BPS 2-7, so it is necessary to increase the control ability of the unit by increasing the shutter area (S 2 ). So, the condition: S 1 <S 2 is mandatory when designing load transistors.
Генератор 3 управляющих импульсов предназначен для осуществления развертки в матрице 2 ПЗС и формирования служебных импульсов для сигнального процессора 4. Входящий в его состав ВК 3-1 может быть выполнен в виде большой интегральной схемы (БИС), например, микросхемы CXD2463R фирмы Sony [3]. Остальные блоки генератора 3 управляющих импульсов, а именно: ПУ 3-2 и ПУ 3-3, которые предназначены для преобразования уровней логических сигналов ВК 3-1 в уровни сигналов, необходимые для работы матрицы ПЗС, могут быть реализованы в виде второй БИС необходимого комплекта. Отметим, что особенностью ПУ 3-3 является инвертирование входных импульсов.The
Как и в прототипе, особенностью ВК 3-1 в заявляемом решении является наличие первого и второго управляющих входов.As in the prototype, a feature of VK 3-1 in the claimed solution is the presence of the first and second control inputs.
Применительно к микросхеме CXD2463RB первым управляющим входом является вывод 20. Если необходимо включить автоматическую регулировку времени накопления (АРВН) в телекамере, нужно подать на этот вывод логический «0», для переключения в режим ручного управления временем накопления - логическую «1» в уровнях ТТЛ.With regard to the CXD2463RB chip, the first control input is pin 20. If you need to enable automatic adjustment of accumulation time (ARVN) in the camera, you need to send a logical "0" to this output, to switch to manual control of the accumulation time - logical "1" in TTL levels .
Второй управляющий вход микросхемы CXD2463R образуют выводы 11, 12, 13. Для работы телекамеры в режиме АРВН эти выводы должны «висеть в воздухе», т.к. на них с помощью высокоомных резистивных делителей поданы соответствующие потенциалы в диапазоне 1,3-3,5 Вольт. Если необходимо переключение восьми значений фиксированных экспозиций в диапазоне от 10 мкс до 10 мс, то на них должны быть поданы кодовые комбинации из нулей («0») и единиц («1»), указанные в приведенной ниже табл.1.The second control input of the CXD2463R microcircuit is formed by
В настоящем решении используются две кодовые комбинации: «000», соответствующая минимальному времени накопления фотоприемника, равному 10 мкс, и «111» - максимальному времени в 10000 мкс. Предустановка этих кодов предусмотрена в ФКИ 5.In this solution, two code combinations are used: “000”, which corresponds to the minimum accumulation time of the photodetector, equal to 10 μs, and “111” - to the maximum time of 10,000 μs. The preset of these codes is provided in FCI 5.
Сигнальный процессор 4 при помощи первого 4-1 и второго 4-2 видеоусилителей выполняет двухканальное усиление и обработку сигналов изображения с выходов матрицы ПЗС и формирование на первом и втором выходах полных телевизионных сигналов (композитных видеосигналов). Сигнальный процессор 4 может быть выполнен в виде одной БИС или двух микросхем CXA1310AQ фирмы Sony [4]. Следует отметить, что применительно к прототипу в видеоусилителе 4-1 (см. фиг.1) вырабатывается управляющий сигнал на ВК 3-1, который необходим для реализации автоматической регулировки времени накопления (АРВН) фотоприемника.The
Первый БЗК 6 и второй БЗК 7 предназначены для выполнения задержки входного видеосигнала на длительность одного кадра. Если в телекамере использована прогрессивная развертка с частотой кадров 50 Гц, то длительность задержки составляет 20 мс. При организации в телекамере стандартной чересстрочной развертки длительность требуемой задержки будет составлять два полукадра, т.е. 40 мс. Техническая реализация блоков 6 и 7 может быть осуществлена путем последовательного соединения аналого-цифрового преобразователя (АЦП), оперативно-запоминающего устройства (ОЗУ) и цифроаналогового устройства (ЦАП) точно так же, как для блока задержки на кадр у прототипа.The
ФКИ 5 (см. фиг.3) содержит RS-триггер 5-1 и последовательно соединенные счетчик-делитель 5-2 и коммутатор 5-3, первый компаратор 5-4, второй 5-5 компараторы, опорные входы которых подключены к пороговому напряжению Un, а также элемент «ИЛИ» 5-6, элемент «И» 5-7 и коммутатор-смеситель 5-8, причем прямой выход RS-триггера 5-1 подключен соответственно к управляющему входу коммутатора 5-3, первому входу элемента «И» 5-7 и к соединенным между собой стробирующим входам компараторов 5-4 и 5-5, а тактовый вход RS-триггера 5-1 - к входу счетчика-делителя 5-2, выход компаратора 5-5 подключен к первому входу элемента «ИЛИ» 5-6, второй вход которого подключен к выходу компаратора 5-4; второй вход элемента «И» 5-7 подключен к выходу счетчика-делителя 5-2, а выход элемента «И» 5-7 - к первому управляющему входу коммутатора-смесителя 5-8, второй управляющий вход которого подключен к выходу элемента «ИЛИ» 5-6, первый информационный вход коммутатора-смесителя 5-8 - к информационному входу компаратора 5-4, прямой выход RS-триггера 5-1 является первым выходом управления блока 5, выход коммутатора 5-3 - вторым выходом управления блока 5, выход элемента «И» 5-7 - третьим выходом управления блока 5, S-вход RS-триггера 5-1 - первым управляющим входом блока 5, R-вход RS-триггера 5-1 - вторым управляющим входом блока 5, тактовый вход RS-триггера 5-1 - входом синхронизации блока 5, информационный вход компаратора 5-4 - первым информационным входом блока 5, второй информационный вход коммутатора-смесителя 5-8 - вторым информационным входом блока 5, третий информационный вход коммутатора-смесителя 5-8 подключен к информационному входу компаратора 5-5 и является третьим информационным входом блока 5, четвертый информационный вход коммутатора-смесителя 5-8 - четвертым информационным входом блока 5, а выход коммутатора-смесителя 5-8 - информационным выходом блока 5. RS-триггер 5-1 является тактируемым триггерным устройством RS-типа с высоким активным уровнем на входах управления.FCI 5 (see Fig. 3) contains an RS-trigger 5-1 and series-connected counter-divider 5-2 and switch 5-3, the first comparator 5-4, the second 5-5 comparators, the reference inputs of which are connected to the threshold voltage U n , as well as an OR element 5-6, an AND element 5-7 and a switch-mixer 5-8, and the direct output of the RS flip-flop 5-1 is connected respectively to the control input of the switch 5-3, the first input of the element “I” 5-7 and to the gate inputs of the comparators 5-4 and 5-5 connected to each other, and the clock input of the RS-trigger 5-1 to the input of the counter-divider 5-2, the output of the comparator 5-5 connected to the first input of the element "OR" 5-6, the second input of which is connected to the output of the comparator 5-4; the second input of the And element 5-7 is connected to the output of the counter-divider 5-2, and the output of the And element 5-7 is connected to the first control input of the switch-mixer 5-8, the second control input of which is connected to the output of the OR element "5-6, the first information input of the switch-mixer 5-8 - to the information input of the comparator 5-4, the direct output of the RS-trigger 5-1 is the first control output of block 5, the output of the switch 5-3 is the second control output of block 5, the output of the And element 5-7 is the third control output of unit 5, the S-input of the RS flip-flop 5-1 is the first control input of the unit 5, the RS input of the flip-flop 5-1 - the second control input of block 5, the clock input of the RS-flip-flop 5-1 - the synchronization input of block 5, the information input of the comparator 5-4 - the first information input of block 5, the second information input of the switch mixer 5-8 - the second information input of block 5, the third information input of the switch-mixer 5-8 is connected to the information input of the comparator 5-5 and is the third information input of the block 5, the fourth information input of the switch-mixer 5-8 - the fourth information input block 5, and the output comm Tatorey mixer 5-8 - data output unit 5. RS-flip-flop 5-1 is clocked RS-trigger device type with a high active level on the control inputs.
Счетчик-делитель 5-2 предназначен для выполнения деления частоты кадровых синхроимпульсов на два (с 50 Гц до 25 Гц) при прогрессивной развертке и соответственно на четыре (с 50 Гц до 12,5 Гц) при чересстрочной развертке видеосигнала в телекамере.Counter-divider 5-2 is designed to divide the frequency of frame sync pulses into two (from 50 Hz to 25 Hz) for progressive scanning and, accordingly, to four (from 50 Hz to 12.5 Hz) for interlaced scanning of a video signal in a television camera.
Коммутатор 5-3 предназначен для установки внешнего кода управления в ВК 3-1 генератора 3 управляющих импульсов. Установка этого кода осуществляется в блоке 5 по второму выходу управления.Switch 5-3 is designed to set an external control code in VK 3-1 of the
Пример электрической схемы этого блока (см. фиг.4) содержит первый элемент «И» 5-3-1, второй элемент «И» 5-3-2, третий элемент «И» 5-3-3, а также первый коммутатор 5-3-4, второй коммутатор 5-3-5 и третий коммутатор 5-3-6, при этом первые входы элементов «И» соединены между собой и подключены к выходу счетчика-делителя 5-2, вторые входы элементов «И» - к прямому выходу RS-триггера 5-1, а выходы элементов «И» - соответственно к управляющим входам первого 5-3-4, второго 5-3-5 и третьего 5-3-6 коммутаторов, входы разрешения коммутаторов соединены между собой и подключены к прямому выходу RS-триггера 5-1, а выходы коммутаторов являются выходом блока 5-3. При подаче высокого логического уровня сигнала на входы разрешения коммутаторов 5-3-4, 5-3-5, 5-3-6 и высокого логического уровня сигнала на первые входы элементов «И» 5-3-1, 5-3-2, 5-3-3 на выходе блока 5-3 формируется логическая комбинация «111».An example of the electrical circuit of this unit (see figure 4) contains the first element "And" 5-3-1, the second element "And" 5-3-2, the third element "And" 5-3-3, as well as the first switch 5-3-4, the second switch 5-3-5 and the third switch 5-3-6, while the first inputs of the elements "And" are interconnected and connected to the output of the counter-divider 5-2, the second inputs of the elements "And" - to the direct output of the RS-flip-flop 5-1, and the outputs of the elements "And" - respectively, to the control inputs of the first 5-3-4, second 5-3-5 and third 5-3-6 switches, the resolution enable inputs of the switches are interconnected and connected to the direct output of the RS-flip-flop is 5-1, and the outputs of the switches are the output of block 5-3. When applying a high logical signal level to the resolution inputs of the switches 5-3-4, 5-3-5, 5-3-6 and a high logical signal level to the first inputs of the "And" elements 5-3-1, 5-3-2 , 5-3-3 the logical combination “111” is formed at the output of block 5-3.
Когда на первые входы элементов «И» 5-3-1, 5-3-2, 5-3-3 будет подан логический «0», на выходе блока 5-3 установится логическая комбинация «000».When a logical “0” is applied to the first inputs of “And” elements 5-3-1, 5-3-2, 5-3-3, the logical combination “000” will be set at the output of block 5-3.
Если на входы разрешения коммутаторов 5-3-4, 5-3-5, 5-3-6 будет подан низкий логический уровень, тогда, независимо от состояния на входах элементов «И» 5-3-1, 5-3-2, 5-3-3, выходы коммутаторов будут изолированы от входов.If a low logic level is applied to the resolution inputs of the switches 5-3-4, 5-3-5, 5-3-6, then, regardless of the state of the inputs of the "And" elements 5-3-1, 5-3-2 5-3-3, the outputs of the switches will be isolated from the inputs.
Особенностями компараторов 5-4 и 5-5 является применение в каждом из них стробирующего входа. В качестве элементной базы для выполнения необходимых компараторов могут быть использованы микросхемы КМ597СА1 [5, с.366]. При подаче на стробирующий вход компаратора логической «1» происходит сравнение исследуемого сигнала с опорным напряжением. Если на стробирующем входе компараторов устанавливается логический «0», тогда происходит исключение процесса сравнения, а на выходе компаратора формируется нулевой уровень.Features of comparators 5-4 and 5-5 is the use of a gate input in each of them. KM597CA1 microcircuits can be used as an element base for performing the necessary comparators [5, p. 366]. When a logic “1” is applied to the gate input of the comparator, the signal under study is compared with the reference voltage. If a logical “0” is set at the gate input of the comparators, then the comparison process is excluded, and a zero level is formed at the output of the comparator.
Элементы «ИЛИ» 5-6 и «И» 5-7 являются логическими компонентами с однозначным представлением о выполняемых ими функциях.Elements "OR" 5-6 and "AND" 5-7 are logical components with a clear idea of their functions.
Коммутатор-смеситель 5-8 предназначен для синтеза выходного видеосигнала телекамеры. Электрическая схема блока 5-8 может быть выполнена на базе одного из двух четырехканальных аналоговых коммутаторов микросхемы КР590КН3 [5, с.450-451], как предложено на фиг.5. В зависимости от уровней логических сигналов, подаваемых на первый и второй управляющие входы, в соответствии с табл.2, истинности открывается один из каналов, а именно: 1А или 2А, или 3А, или 4А.The 5-8 switch-mixer is designed to synthesize the video camera output signal. The electrical circuit of block 5-8 can be performed on the basis of one of two four-channel analog switches of the KR590KN3 microcircuit [5, p. 450-451], as proposed in Fig. 5. Depending on the levels of logic signals supplied to the first and second control inputs, in accordance with Table 2, one of the channels opens, namely: 1A or 2A, or 3A, or 4A.
Телекамера (см. фиг.1) работает следующим образом.The camera (see figure 1) works as follows.
В поле зрения телекамеры могут одновременно находиться сильно и слабо освещенные объекты и/или объекты с резким отличием по яркости.In the field of view of the camera, there can simultaneously be strongly and dimly lit objects and / or objects with a sharp difference in brightness.
При включении напряжения питания телекамеры на прямом выходе RS-триггера 5-1, а следовательно, и на первом и третьем выходах управления ФКИ 5 устанавливается уровень логического «0». Это обеспечивает низкий логический уровень на входе ПУ 3-3, а также на первом управляющем входе ВК 3-1. В результате на выходе ПУ 3-3 формируется низкий уровень напряжения, гарантирующий «изоляцию» секции 2-1 и регистра 2-2 фотоприемника от секции 2-5. Матрица 2 ПЗС, как и у прототипа, становится типовым фотоприемником с организацией «строчный перенос». Уровень логического «0» на первом выходе управления ФКИ 5, а следовательно, и уровня «0» на первом управляющем входе ВК 3-1, гарантирует включение схемы автоматической регулировки времени накопления (АРВН) фотоприемника.When you turn on the power supply of the camera on the direct output of the RS-flip-flop 5-1, and therefore, on the first and third outputs of the control FCI 5 is set to a logical level of "0". This provides a low logic level at the input of PU 3-3, as well as at the first control input of VK 3-1. As a result, a low voltage level is formed at the output of PU 3-3, which guarantees the “isolation” of section 2-1 and register 2-2 of the photodetector from section 2-5.
Предположим, что телекамера работает в режиме разложения прогрессивной развертки. Тогда на втором выходе ВК 3-1 формируются кадровые синхроимпульсы с периодом Тп (см. фиг.6а), а входящий в состав ФКИ 5 счетчик-делитель 5-2 выполняет деление входной частоты на два, формируя на выходе меандр с периодом Тд1=2Тп (см. фиг.6б).Suppose the camera is in progressive scan decomposition mode. Then, on the second output of VK 3-1, frame sync pulses with a period of T p are formed (see Fig. 6a), and the counter-divider 5-2, which is part of the FCI 5, divides the input frequency by two, forming a square wave with a period of T d1 at the output = 2T p (see Fig.6b).
Схема АРВН установит по сильно освещенному или яркому сюжету величину текущей экспозиции. Для передаваемых в одном телевизионном поле темных и низко освещенных деталей сцены это время экспонирования приведет к реальной потере чувствительности и искажениям соответствующих фрагментов изображения из-за ограничения динамического диапазона телекамеры снизу.The ARVN scheme will set the value of the current exposure from a strongly lit or bright plot. For dark and low-lit scene details transmitted in the same television field, this exposure time will lead to a real loss of sensitivity and distortion of the corresponding image fragments due to the limited dynamic range of the camera below.
Пусть на вход «Пуск» телекамеры подается импульс положительной полярности. В момент совпадения на «S»-входе RS-триггера 5-1 высокого уровня этого импульса с высоким уровнем кадровых синхроимпульсов на его тактовом («CLC») входе состояние триггера изменяется. На прямом выходе триггера 5-1 устанавливается сигнал логической «1». Последний подается на управляющий вход блока 5-3, на стробирующие входы компараторов 5-4, 5-5 и на первый управляющий вход ВК 3-1. Поэтому схема АРВН отключается, а второй управляющий вход ВК 3-1 оказывается подключенным к выходу блока 5-3. Одновременно компараторы 5-4 и 5-5 оказываются подготовленными к работе. Необходимо отметить, что независимо от коммутации на входе «Пуск» на выходе счетчика-делителя 5-2 продолжают формироваться импульсы с периодом Тд.Let a positive polarity pulse be applied to the start input of the camera. At the moment of coincidence at the “S” input of the RS-trigger 5-1 of the high level of this pulse with a high level of frame sync pulses at its clock (“CLC”) input, the state of the trigger changes. At the direct output of trigger 5-1, a logical “1” signal is set. The latter is fed to the control input of block 5-3, to the gate inputs of comparators 5-4, 5-5 and to the first control input of VK 3-1. Therefore, the ARVN circuit is turned off, and the second control input VK 3-1 is connected to the output of block 5-3. At the same time, comparators 5-4 and 5-5 are prepared for operation. It should be noted that regardless of the switching at the “Start” input, pulses with a period T d continue to form at the output of the counter-divider 5-2
При подключении второго управляющего входа ВК 3-1 к выходу блока 5-3 на этом входе на время действия высокого уровня меандра импульсов с выхода блока 5-2 устанавливается логическая комбинация «111», обеспечивающая длительность кадрового накопления зарядов в фотоприемнике, равной 10000 мкс (см. табл.1).When connecting the second control input VK 3-1 to the output of block 5-3 at this input for the duration of the high level of the meander of pulses from the output of block 5-2, the logical combination “111” is set, which ensures the duration of the frame accumulation of charges in the photodetector equal to 10,000 μs ( see table 1).
Высокий уровень меандра с выхода блока 5-2 означает и такой же уровень на третьем выходе управления ФКИ 5, но низкий уровень на разделительном электроде 2-4 из-за инверсии в ПУ 3-3. Поэтому секция 2-1 на это время будет изолирована от секции 2-5, а считывание накопленных зарядовых пакетов осуществляется построчно в регистр 2-2, а из него - поэлементно в БПЗН 2-3. Обозначим условно этот видеосигнал, снимаемый с первого выхода матрицы 2 ПЗС, «длинным» сигналом из-за прямой зависимости его уровня от длительного (10000 мкс) накопления зарядового кадра.The high level of the meander from the output of block 5-2 means the same level at the third control output of the FCI 5, but the low level at the separation electrode 2-4 due to the inversion in the control unit 3-3. Therefore, section 2-1 at this time will be isolated from section 2-5, and the accumulation of charge packets is read out line by line into register 2-2, and from it, element-wise, in BPZN 2-3. Let us arbitrarily denote this video signal, taken from the first output of the
Когда же с выхода блока 5-2 будет подан низкий уровень меандра импульсов, тогда на это время на втором управляющем входе ВК 3-1 установится логическая комбинация «000», гарантирующая время накопления матрицы ПЗС 10 мкс (см. табл.1). Отметим, что во время действия низкого уровня меандра на разделительном электроде 2-4 установится высокий уровень. Поэтому он разрешает для зарядовых пакетов накопленного кадра построчный их перенос из секции 2-1 сквозь регистр 2-2 в секцию 2-5 и хранение зарядов в ней до момента наступления очередного промежутка Тп «изоляции».When, from the output of block 5-2, a low level of the meander of pulses is given, then at this time the logical combination “000” will be established on the second control input of VK 3-1, which guarantees the accumulation time of the CCD matrix of 10 μs (see Table 1). Note that during the action of the low level of the meander, a high level will be established on the separation electrode 2-4. Therefore, it allows for charge packets of the accumulated frame their line-by-line transfer from section 2-1 through register 2-2 to section 2-5 and storing charges in it until the next interval T p of "isolation" occurs.
В последующем интервале Тп выполняется построчный перенос каждой строки этого зарядового кадра в регистр 2-6 и считывание каждого элемента строки в БПЗН 2-7. Обозначим условно этот видеосигнал, снимаемый со второго выхода матрицы 2 ПЗС, «коротким» сигналом из-за прямой зависимости его уровня от кратковременного (10 мкс) накопления зарядового кадра.In the subsequent interval T p , line-by-line transfer of each line of this charge frame to register 2-6 is performed, and each element of the line is read into WPS 2-7. We will arbitrarily denote this video signal, taken from the second output of the
Отметим, что «длинный» сигнал на первом выходе матрицы 2 ПЗС (см. фиг.6в) и «короткий» сигнал на ее втором выходе (см. фиг.6з) следуют с периодом 2Тп, а в течение паузы (интервала Тп) регистры 2-3 и 2-6 матрицы ПЗС параллельно осуществляют считывание темнового сигнала и удаляют паразитную информацию из фотоприемника.Note that the "long" signal at the first output of the CCD matrix 2 (see Fig.6c) and the "short" signal at its second output (see Fig.6z) follow with a period of 2T p , and during a pause (interval T p ) registers 2-3 and 2-6 of the CCD matrix in parallel read the dark signal and remove spurious information from the photodetector.
Видеосигнал с первого выхода матрицы 2 ПЗС поступает на вход видеоусилителя 4-1 сигнального процессора 4, а с его выхода - на первый информационный вход ФКИ 5 и на вход БЗК 6. Одновременно видеосигнал со второго выхода матрицы 2 ПЗС подается на вход видеоусилителя 4-2, а с выхода - на второй информационный вход ФКИ 5 и на вход БЗК 7 соответственно.The video signal from the first output of the
Задержанный на кадр видеосигнал (см. фиг.6д) с выхода БЗК 6 поступает на третий информационный вход ФКИ 5, а задержанный на кадр видеосигнал (см. фиг.6и) с выхода БЗК 7 - на четвертый информационный вход ФКИ 5.The video signal delayed by the frame (see Fig.6d) from the output of the
Компаратор 5-4 (см. фиг.3) сравнивает «длинный» сигнал с пороговым напряжением Uопорное, формируя на выходе импульсы, показанные на фиг.6г, а компаратор 5-5 выполняет сравнение с этим опорным уровнем задержанного «длинного» сигнала, вырабатывая на выходе импульсы, представленные на фиг.6е. Длительность этих импульсов определяет время превышения в видеосигнале порогового напряжения.Comparator 5-4 (see FIG. 3) compares the “long” signal with a threshold voltage U reference , forming at the output the pulses shown in FIG. 6d, and comparator 5-5 compares with this reference level the delayed “long” signal, generating the pulses presented in Fig.6e. The duration of these pulses determines the time the threshold voltage is exceeded in the video signal.
Выходные импульсы компараторов 5-4 и 5-5 логически суммируются на элементе «ИЛИ» 5-6, обеспечивая формирование необходимого сигнала на втором управляющем входе коммутатора-смесителя 5-8 (см. фиг.6ж). На первом управляющем входе блока 5-8 присутствуют импульсы с выхода счетчика-делителя 5-2, показанные на фиг.6б, которые являются результатом логического умножения на элементе «И» 5-7 этого сигнала и логической «1» с прямого выхода RS-триггера 5-1.The output pulses of the comparators 5-4 and 5-5 are logically summed on the element "OR" 5-6, providing the formation of the necessary signal at the second control input of the switch-mixer 5-8 (see Fig.6g). At the first control input of block 5-8, there are pulses from the output of the counter-divider 5-2, shown in Fig.6b, which are the result of logical multiplication by the element "And" 5-7 of this signal and logical "1" from the direct output RS- trigger 5-1.
Синтез выходного сигнала изображения осуществляется в коммутаторе-смесителе 5-8 при помощи четырехканальной коммутации составляющих видеосигналов (см. фиг.5 и табл.2).The synthesis of the output image signal is carried out in the switch-mixer 5-8 using four-channel switching of the components of the video signals (see figure 5 and table 2).
Когда на первом и втором управляющих входах блока 5-8 присутствуют логические «0», то на это время открывается канал 1А, а на выход транслируется видеосигнал с первого информационного входа. Если в течение действия на первом управляющем входе логического «0» на втором управляющем входе устанавливается логическая «1», тогда на это время открывается канал 2А, а на выход транслируется видеосигнал со второго информационного входа.When logical “0” is present at the first and second control inputs of block 5-8, then channel 1A opens at this time, and the video signal from the first information input is transmitted to the output. If during the action at the first control input of the logical “0” at the second control input, the logical “1” is set, then channel 2A opens at this time, and the video signal from the second information input is transmitted to the output.
Когда на первом управляющем входе устанавливается логическая «1», а на втором управляющем входе присутствует логический «0», то на это время открывается канал 3А, а на выход транслируется видеосигнал с третьего информационного входа. Если в течение действия на первом управляющем входе логической «1» на втором управляющем входе присутствует тоже логическая «1», то на это время открывается канал 4А, а на выход транслируется видеосигнал с четвертого информационного входа.When a logical “1” is set at the first control input, and a logical “0” is present at the second control input, channel 3A opens at this time, and the video signal from the third information input is transmitted to the output. If during the action at the first control input of the logical “1” at the second control input there is also a logical “1”, then at that time channel 4A opens, and the video signal from the fourth information input is transmitted to the output.
Синтезированный видеосигнал (см. фиг.6к) обладает расширенным динамическим диапазоном, т.к. по сравнению с прототипом в нем оптимизировано преобразование «заряд - напряжение» для светлых и темных фрагментов сцены в матрице ПЗС с новой организацией.The synthesized video signal (see Fig.6k) has an extended dynamic range, because Compared to the prototype, it optimizes the charge-voltage transformation for light and dark fragments of the scene in a CCD with a new organization.
Предположим, что телекамера работает в режиме чересстрочной развертки. Тогда на входе синхронизации ФКИ 5 присутствуют импульсы с периодом полукадров Тп. Счетчик-делитель 5-2 выполняет деление входной частоты на четыре, т.е. период выходных импульсов будет составлять: Тд2=4Тп (см. фиг.7в). В течение действия высокого уровня этого меандра в матрице 2 ПЗС будет выполняться не один, а два цикла экспонирования с «длинным» зарядовым накоплением по 100000 мкс для каждого. Аналогично, в течение действия низкого уровня нового меандра в фотоприемнике будет совершаться не один, а два цикла экспонирования с «коротким» зарядовым накоплением по 10 мкс. БЗК 6 и БЗК 7 осуществляют задержку входного видеосигнала на два полукадра, т.е. по длительности на два Тп.Suppose the camera is in interlaced mode. Then, at the synchronization input of the FCI 5, there are pulses with a half-frame period T p . Counter divider 5-2 divides the input frequency into four, i.e. the period of the output pulses will be: T d2 = 4T p (see figv). During the action of the high level of this meander in the
В остальном работа телекамеры не отличается от ее функционирования в режиме прогрессивной развертки.The rest of the work of the camera does not differ from its functioning in progressive scan mode.
При необходимости возвращения телекамеры в режим работы прототипа следует подать импульс положительной полярности на вход «Стоп». В момент совпадения на «R»-входе RS-триггера 3 высокого уровня этого импульса с высоким уровнем тактовых импульсов (КСИ) состояние триггера изменяется. На прямом выходе RS-триггера 5-1 установится сигнал логического «0», а в матрице 2 ПЗС будет восстановлено функционирование схемы АРВН. Одновременно будет приостановлено функционирование компараторов 5-4 и 5-5, благодаря подаче сигнала логического «0» на их стробирующие входы. На первом и втором управляющих входах коммутатора-смесителя 5-8 установится логическая комбинация «00», благодаря которой на выход блока, а следовательно, и на выход телекамеры, будет передаваться с первого информационного входа типовой телевизионный сигнал фотоприемника 2.If necessary, return the camera to the prototype mode of operation should apply a pulse of positive polarity to the input "Stop". At the moment of coincidence at the “R” input of the RS flip-
В настоящее время все блоки предлагаемого решения освоены или могут быть освоены отечественной промышленностью, поэтому следует считать предлагаемое изобретение соответствующим требованию о промышленной применимости.Currently, all blocks of the proposed solution have been mastered or can be mastered by domestic industry, therefore, the proposed invention should be considered as meeting the requirement for industrial applicability.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES
1. Патент №2362275 РФ. МПК H04N 5/225. Телевизионная камера для наблюдения в условиях сложной освещенности и/или сложной яркости объектов / В.М.Смелков // БИ - 2009. - №20.1. Patent No. 2362275 of the Russian Federation. IPC H04N 5/225. A television camera for observation in conditions of complex illumination and / or complex brightness of objects / V.M.Smelkov // BI - 2009. - No. 20.
2. Владо Дамьяновски. CCTV. Библия видеонаблюдения. Цифровые и сетевые технологии / Перевод с англ. - М.: ООО «Ай-Эс-Эс Пресс», 2006.2. Vlado Damianowski. CCTV. Bible CCTV. Digital and network technology / Translation from English. - M .: LLC "IS-ES Press", 2006.
3. Микросхема CXD2463R фирмы Sony. Timing Controller for CCD Camera. Инструкция для пользователя на английском языке, с.1-12.3. Chip CXD2463R company Sony. Timing Controller for CCD Camera. User manual in English, p.1-12.
4. Микросхема CXA1310AQ фирмы Sony. Single Chip Processing for CCD Camera. Инструкция для пользователя на английском языке, с.1-14.4. Sony CXA1310AQ chip. Single Chip Processing for CCD Camera. User manual in English, pp. 1-14.
5. Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: Справочник / С.В.Якубовский, Л.И.Ниссельсон, В.И.Кулешова и др. - М.: «Радио и связь», 1990.5. Digital and analog integrated circuits: Handbook / S.V. Yakubovsky, L. I. Nisselson, V. I. Kuleshova and others. - M.: “Radio and communications”, 1990.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009145587/09A RU2416171C1 (en) | 2009-12-08 | 2009-12-08 | Television camera for viewing in conditions of low illumination and/or low brightness of objects |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009145587/09A RU2416171C1 (en) | 2009-12-08 | 2009-12-08 | Television camera for viewing in conditions of low illumination and/or low brightness of objects |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2416171C1 true RU2416171C1 (en) | 2011-04-10 |
Family
ID=44052256
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009145587/09A RU2416171C1 (en) | 2009-12-08 | 2009-12-08 | Television camera for viewing in conditions of low illumination and/or low brightness of objects |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2416171C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2481724C1 (en) * | 2011-12-21 | 2013-05-10 | Вячеслав Михайлович Смелков | Television camera for viewing in conditions of low illumination and/or low brightness of objects |
-
2009
- 2009-12-08 RU RU2009145587/09A patent/RU2416171C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| BASLER VISION TECHNOLOGIES: BASLER A601f-HDR USER'S MANUAL, 22.03.2004. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2481724C1 (en) * | 2011-12-21 | 2013-05-10 | Вячеслав Михайлович Смелков | Television camera for viewing in conditions of low illumination and/or low brightness of objects |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8587699B2 (en) | Solid state imaging device | |
| CN103181162B (en) | High dynamic range image sensor with in pixel memory | |
| US6606122B1 (en) | Single chip camera active pixel sensor | |
| US7821547B2 (en) | Image sensing apparatus that use sensors capable of carrying out XY addressing type scanning and driving control method | |
| CN102265604B (en) | Analog multiplexer configured to reduce kickback perturbation | |
| WO2009096168A1 (en) | Solid state imaging device and method for driving the same | |
| JP6727797B2 (en) | Driving method of imaging device | |
| EP3151546A1 (en) | Imaging systems with flicker mitigation and high dynamic range | |
| US20180278865A1 (en) | Method for driving imaging apparatus | |
| KR20010040026A (en) | Solid imaging device | |
| CN106165401B (en) | Imaging element, gain control method, and electronic apparatus | |
| KR20160063856A (en) | An image sensor, and an image processing system including the image sensor | |
| JPS63105580A (en) | Television camera | |
| RU2416171C1 (en) | Television camera for viewing in conditions of low illumination and/or low brightness of objects | |
| US7133075B2 (en) | Image capturing apparatus and method for reducing a flicker effect | |
| RU2362275C1 (en) | Television camera for suveillance in conditions of complex illumination and/or complex brightness of objects | |
| RU2446612C1 (en) | Device for interferogram image signal generation | |
| RU2420018C1 (en) | Television camera for viewing in conditions of low illumination and/or low brightness of objects | |
| KR100975444B1 (en) | Image sensor with compensating block for reset voltage | |
| RU2481724C1 (en) | Television camera for viewing in conditions of low illumination and/or low brightness of objects | |
| US20090127434A1 (en) | Image sensor with expanding dynamic range | |
| CN112119629A (en) | Image sensor and method and device for acquiring pixel information | |
| RU2507706C2 (en) | Method for computer-aided recording of interferogram image signal | |
| US11653113B2 (en) | Image sensor having improved efficiency by reducing noise and time taken for capturing image | |
| RU2428810C1 (en) | Television camera for viewing in conditions of low illumination and/or low brightness of objects |