RU32347U1 - Camera based on a photodetector CCD - Google Patents
Camera based on a photodetector CCD Download PDFInfo
- Publication number
- RU32347U1 RU32347U1 RU2003111308/20U RU2003111308U RU32347U1 RU 32347 U1 RU32347 U1 RU 32347U1 RU 2003111308/20 U RU2003111308/20 U RU 2003111308/20U RU 2003111308 U RU2003111308 U RU 2003111308U RU 32347 U1 RU32347 U1 RU 32347U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- photodetector
- ccd
- lens
- matrix
- camera
- Prior art date
Links
Landscapes
- Blocking Light For Cameras (AREA)
- Studio Devices (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Description
ТЕЛЕКАМЕРА НА ОСНОВЕ ФОТОНРИЕМНОЙ НЗС-МАТРИЦЫA CAMERA BASED ON A PHOTONRIUM NZS MATRIX
Полезная модель относится к области формирователей сигналов изображения, чувствительных к видимому и ближнему РЖ-излучению, и может быть использована в системах видеомониторинга и наблюдения, а также в системах прикладного телевидения, предназначенных для работы в условиях изменения освещенности объекта наблюдения в широких пределах.The utility model relates to the field of image signal conditioners that are sensitive to visible and near-field RH radiation, and can be used in video monitoring and surveillance systems, as well as in applied television systems designed to operate in a wide range of illumination conditions of the observation object.
В настоящее время для адаптации телекамер к условиям изменения освещенности используют либо электронную систему автоматической регулировки экспозиции фотоприемной ПЗС-матрицы, либо системуCurrently, to adapt cameras to changing light conditions, either an electronic system for automatically adjusting the exposure of a photo-receiving CCD matrix is used, or a system
автоматической регулировки диафрагмы объектива. При одновременномautomatic lens iris adjustment. While
I использовании этих систем могут возникнуть автоколебания, приводящиеUsing these systems, self-oscillations resulting in
к мерцанию изображения. Для исключения подобного явления конструкцией телекамеры предусмотрено раздельное использование либо системы автоматической регулировки экспозиции, либо системы автоматической регулировки диафрагмы. Выбор способа адаптации осуществляется оператором с помощью специального переключателя при установке телекамеры 1,2.to flickering images. To eliminate this phenomenon, the camera design provides for the separate use of either an automatic exposure control system or an automatic iris adjustment system. The choice of adaptation method is carried out by the operator using a special switch when installing the 1.2 camera.
Наиболее близким аналогом является телекамера 3 на основе фотоприемной ПЗС-матрицы, используемая в транспортном средстве и обеспечивающая защиту глаз водителя от ослепления за счет антиблюминга, который ограничивает сигнал от встречных фар и устраняет расплывание заряда в ПЗС-матрице. Такая телекамера содержит объектив, расположенную в его фокальной плоскости фотоприемную ПЗС-матрицу с устройством антиблюминга, диафрагму с блоком управления, расположенную между объективом и фотоприемной ПЗС-матрицей, последовательно соединенной с блоком усиления и обработки видеосигнала и видеоконтрольноеThe closest analogue is a camera 3 based on a photodetector of a CCD matrix, used in a vehicle and which protects the driver’s eyes from blinding due to anti-blooming, which limits the signal from oncoming headlights and eliminates the spread of charge in the CCD matrix. Such a camera contains a lens located in its focal plane, a CCD photodetector array with an anti-blooming device, a diaphragm with a control unit located between the lens and a CCD photodetector, connected in series with the video signal amplification and processing unit, and a video control unit
20031113082003111308
ИШ1111В1111ШШ11111111111111ISh1111v1111shsh1111111111111111
,; г о о 3 1 1 1 3 о ,; r o o 3 1 1 1 3 o
МПК Н 04 N 5/235, 5/335IPC N 04 N 5/235, 5/335
устройство (ВКУ), а также соединенный с управляющими шинами фотоприемной ПЗС-матрицы блок управления матрицей. Для обеспечения работоспособности в любое время суток при произвольной средней освещенности данная телекамера содержит также блок формирования уровня среднего значения по анализу текущего изображения, вход которого подключен к выходу блока усиления и обработки видеосигнала, а выход - к входу блока управления матрицей и входу блока управления диафрагмой. Данная телекамера для адаптации к условиям изменения освещенности имеет два контура автоматической регулировки: экспозиции и диафрагмы. Контур автоматической регулировки экспозиции состоит из фотоприемной ПЗС-матрицы с устройством антиблюминга, блока усиления и обработки видеосигнала, блока формирования уровня среднего значения по анализу текущего изображения относительно уровня белого и блока управления матрицей. Анализатором потока излучения является фотоприемная ПЗС-матрица. Время реакции контура не более 20 мс. Контур автоматической регулировки диафрагмы состоит из тех же блоков, только вместо блока управления матрицей в его состав входит блок управления диафрагмой, представляющий собой высокоточное электромеханическое устройство, предназначенное для линейного изменения размера диафрагмы. Анализатором потока излучения является фотоприемная ПЗС-матрица. Время реакции контура десятые доли секунды. Контур автоматической регулировки экспозиции и контур автоматической регулировки диафрагмы связаны между собой по управляющему сигналу - выходной сигнал блока усиления и обработки видеосигнала, и по анализатору потока излучения фотоприемная ПЗС-матрица, что при определенных условиях может привести к возникновению в системе автоколебаний, приводящих к мерцанию изображения. Система автоматического регулирования диафрагмы является линейной системой автоматического регулирования и требует для своей реализации применения высокоточного электромеханического привода, что делает подобные системы достаточно дорогостоящими и требовательными к условиям эксплуатации, особенноthe device (VKU), as well as the matrix control unit connected to the control buses of the photodetector CCD matrix. To ensure operability at any time of the day with arbitrary average illumination, this camera also contains a block for generating the average value level for analyzing the current image, the input of which is connected to the output of the amplification and video signal processing unit, and the output to the input of the matrix control unit and the input of the aperture control unit. This camera for adapting to changing light conditions has two automatic control loops: exposure and aperture. The automatic exposure control circuit consists of a photodetector CCD with an anti-blooming device, a video signal amplification and processing unit, an average value generating unit for analyzing the current image relative to the white level and the matrix control unit. The radiation flux analyzer is a photodetector CCD. The response time of the circuit is not more than 20 ms. The automatic iris control loop consists of the same units, but instead of the matrix control unit, does it include the diaphragm control unit, which is a high-precision electromechanical device designed to linearly change the diaphragm size. The radiation flux analyzer is a photodetector CCD. Contour reaction time is tenths of a second. The automatic exposure control circuit and the automatic iris control circuit are interconnected by a control signal — the output signal of a video signal amplification and processing unit, and by a radiation flux analyzer — a photodetector CCD, which under certain conditions can lead to self-oscillations in the system that cause the image to flicker . The automatic diaphragm control system is a linear system of automatic control and requires the use of a high-precision electromechanical drive for its implementation, which makes such systems quite expensive and demanding in operating conditions, especially
Ж€ ///ЩW € /// SH
тельными к условиям эксплуатации, особенно при работе в диапазоне температур ниже минус 10°С.specific to operating conditions, especially when operating in the temperature range below minus 10 ° С.
Задачей полезной модели является создание телекамеры на основе фотоприемной ПЗС-матрицы с улучшенными эксплуатационными характеристиками, без применения электромеханических элементов регулировки потока излучения.The objective of the utility model is to create a camera based on a photodetector CCD with improved performance, without the use of electromechanical elements for adjusting the radiation flux.
Технический результат - упрощение конструкции, повышение надежности работы в широком диапазоне условий эксплуатации и снижение стоимости телекамеры достигается за счет замены высокоточного линейного электромеханического привода диафрагмы на более простой, дешевый и менее критичный к условиям эксплуатации оптический фильтр переменной плотности, обратимо изменяющий пропускание в зависимости от освещенности и длительности облучения.EFFECT: simplified design, increased reliability in a wide range of operating conditions and reduced cost of the camera is achieved by replacing a high-precision linear electromechanical diaphragm drive with a simpler, cheaper and less critical to the operating conditions optical variable-density filter, reversibly changing transmission depending on illumination and duration of exposure.
Это достигается тем, что в состав известной телекамеры на основе фотоприемной ПЗС-матрицы, включающей последовательно расположенные объектив, апертурную диафрагму, последовательно соединенные между собой фотоприемную ПЗС-матрицу с устройством антиблюминга, расположенную в фокальной плоскости объектива, а также блок усиления и обработки видеосигнала и блок управления фотоприемной ПЗСматрицей, выход которого соединен с управляющими шинами ПЗСматрицы, перед объективом дополнительно установлен оптический фильтр переменной плотности.This is achieved by the fact that the composition of the well-known camera based on a photodetector CCD matrix including a sequentially located lens, an aperture diaphragm, a photodetector CCD matrix with an anti-blooming device located in the focal plane of the lens, as well as a video signal amplification and processing unit and the photodetector CCD control unit, the output of which is connected to the CCD control buses of the CCD, an optical filter of variable density is additionally installed in front of the lens.
Кроме того, этот оптический фильтр одновременно является защитным стеклом.In addition, this optical filter is also a protective glass.
Изобретение поясняется чертежом, где представлена блок-схема предлагаемой телекамеры с оптическим фильтром.The invention is illustrated in the drawing, which shows a block diagram of the proposed camera with an optical filter.
Телекамера содержит объектив 1, в фокальной плоскости которого расположена фотоприемная ПЗС-матрица 2 с устройством антиблюминга. К выходу фотоприемной ПЗС-матрицы 2 подключен блок усиления и обработки видеосигнала 3, а к выходу блока 3 - вход блока управления матрицей 4, выход которого подключен к управляющим шинам фотоприемной ПЗС-матрицы 2. Перед объективом 1 расположен оптический фильтр переменной плотности 5, изменяющий коэффициент пропускания в зависимости от интенсивности падающего на него потока излучения в силу происходящих в нем физических процессов.The camera contains a lens 1, in the focal plane of which is a photodetector CCD-matrix 2 with an anti-blooming device. A video signal amplification and processing unit 3 is connected to the output of the photodetector of the CCD matrix 2, and an input of the matrix control unit 4 is connected to the output of the block 3, the output of which is connected to the control buses of the photodetector of the CCD matrix 2. An optical filter of variable density 5 is located in front of the lens 1, which changes transmittance depending on the intensity of the radiation flux incident on it due to the physical processes occurring in it.
Устройство работает следующим образом. Излучение, прошедшее оптический фильтр 5, фокусируется объективом 1, который образует изображение на фотоприемной ПЗС-матрице 2. В каждой из ячеек фотоприемной ПЗС-матрицы 2 генерируются заряды, пропорциональные интенсивности излучения и времени накопления, определяемого блоком управления матрицей 4. Заряды от мощного ослепляющего источника переполняют емкость накопителя ячейки, избыточный заряд сливается в антиблюминг, что приводит к ограничению сигнального заряда, оставшегося в накопителе ячейки. Выхрдной сигнал фотоприемной ПЗС-матрицы 2 (видеосигнал) после его ограничения антиблюмингом линейно усиливается блоком усиления и обработки видеосигнала 3, формируется в стандартный видеосигнал в соответствии с ГОСТ 7845-92 или в стандартах CCIR, PAL, EIA, NTSC и через стандартный выходной разъем телекамеры транслируется на стандартные устройства отображения и документирования видеоинформации (видеоконтрольное устройство, видеомагнитофон и пр.). Одновременно видеосигнал с выхода блока усиления и обработки видеосигнала 3 поступает на вход блока управления матрицей 4, который регулирует экспозицию за счет изменения времени накопления заряда в ячейках фотоприемной ПЗС-матрицы 2. При увеличении освещенности в плоскости фотоприемной ПЗС-матрицы 2 время экспозиции уменьшается, при уменьшении - увеличивается. Максимальное время экспозиции То определяется стандартом формирования видеосигнала, в котором работает телекамера. Для телекамер, работающих в стандарте ГОСТ 7845-92 , CCIR, PAL с; для телекамер, работающих в стандарте EIA, NTSC с. Замкнутый контур,The device operates as follows. The radiation transmitted through the optical filter 5 is focused by the lens 1, which forms an image on the photodetector CCD matrix 2. In each of the cells of the photodetector CCD matrix 2, charges are proportional to the radiation intensity and accumulation time determined by the matrix control unit 4. Charges from a powerful blinding the source overflows the capacity of the cell drive, the excess charge merges into anti-blooming, which leads to the limitation of the signal charge remaining in the cell drive. The output signal of the photodetector of the CCD matrix 2 (video signal) after being limited to anti-blooming is linearly amplified by the amplification and processing unit of the video signal 3, is formed into a standard video signal in accordance with GOST 7845-92 or in the CCIR, PAL, EIA, NTSC standards and through the standard output connector of the camera It is broadcast on standard devices for displaying and documenting video information (video monitoring device, VCR, etc.). At the same time, the video signal from the output of the amplification and processing unit of the video signal 3 is fed to the input of the matrix control unit 4, which controls the exposure by changing the charge accumulation time in the cells of the photodetector of the CCD matrix 2. When the illumination increases in the plane of the photodetector of the CCD matrix 2, the exposure time decreases, when decrease - increases. The maximum exposure time That is determined by the standard for the formation of the video signal in which the camera operates. For cameras operating in accordance with GOST 7845-92, CCIR, PAL c; for cameras operating in the EIA standard, NTSC c. Closed loop,
состоящий из блоков 2,3 и 4 представляет собой систему автоматической регулировки экспозиции за счет времепи накопления заряда в ячейках фотоприемной ПЗС-матрицы 2 и является контуром точной адаптации. Постоянная времени системы автоматической регулировки экспозиции не превышает времени одного поля телевизионного сигнала (20 мс).consisting of blocks 2,3 and 4 is a system of automatic exposure control due to the accumulation of time in the cells of the photodetector CCD-matrix 2 and is a contour of accurate adaptation. The time constant of the automatic exposure control system does not exceed the time of one field of a television signal (20 ms).
Однако, динамического диапазона системы автоматической регулировки экспозиции недостаточно для обеспечения работы телекамеры в диапазоне освещенностей от минимального значения, определяемого характеристиками фотоприемной ПЗС-матрицы 2, системы обработки видеосигнала и светосилой объектива 1, до максимально возможного значения естественной освещенности на местности 100000 лк, поэтому перед объективом 1 расположен оптический фильтр переменной плотности 5, обратимо изменяющий пропускание в зависимости от освещенности и длительности облученря.However, the dynamic range of the automatic exposure control system is not enough to ensure the operation of the camera in the range of illumination from the minimum value determined by the characteristics of the photodetector CCD-matrix 2, the video signal processing system and aperture lens 1 to the maximum possible value of natural illumination in the area of 100,000 lux, therefore, in front of the lens 1 is an optical filter of variable density 5, reversibly changing the transmission depending on the illumination and the duration of the region a scholar.
Под действием активного излучения в светочувствительной фазе оптического фильтра переменной плотности 5 происходят конкурирующие процессы: с одной стороны образование центров окраски, а с другой - термическое и оптическое разрущение центров окраски, результирующая которых определяет скорость и степень потемнения оптического фильтра переменной плотности 5. После прекращения действия излучения сохраняется только процесс термического разрушения центров окраски, вызывающий обесцвечивание оптического фильтра переменной плотности (релаксацию).Under the action of active radiation, competing processes occur in the photosensitive phase of the variable-density optical filter 5: on the one hand, the formation of color centers, and on the other, the thermal and optical destruction of color centers, the result of which determines the speed and degree of darkening of the variable-density optical filter 5. After termination radiation, only the process of thermal destruction of color centers is retained, causing discoloration of the optical filter of variable density (rel ksatsiyu).
В качестве оптического фильтра переменной плотности 5, обратимо изменяющего пропускание в зависимости от освещенности и длительности облучения, может быть использован фильтр, выполненный из серийно выпускаемого фотохромного стекла марки ФХС4 или ФХС7. Время срабатывания оптического фильтра переменной плотности определяется временем релаксации материала, из которого он выполнен. Для фотохромного стеклаAs an optical filter of variable density 5, reversibly changing the transmission depending on the illumination and duration of irradiation, a filter made of commercially available photochromic glass grade FHS4 or FHS7 can be used. The response time of an optical filter of variable density is determined by the relaxation time of the material from which it is made. For photochromic glass
ФХС4 или ФХС7 время релаксации из прозрачного в затемненное состояние и наоборот составляет от 150 до 180 с.FHS4 or FHS7 relaxation time from a transparent to a darkened state and vice versa is from 150 to 180 s.
Для современных фотоприемных ПЗС-матриц с системой автоматической регулировки экспозиции максимальное значение рабочей освещенности на местности при относительном отверстии объектива :2,0 составляет от 20000.. .70000 лк. в зависимости от типа и чувствительности фотоприемной ПЗС-матрицы. Проведенные оценки показывают, что коэффициент ослабления светового потока в полностью затемненном состоянии для оптического фильтра переменной плотности, выполненного из одного стандартного фотохромного стекла марки ФХС4 толщиной 5 мм составляет 3,2 раза, и 10,5 раза для фильтра, выполненного из двух стандартных фотохромных стекол ФХС4 толщиной 5 мм. Для фильтра выполненного из стекла марки ФХС7 коэффициент ослабления светового потока соответственно состав тяет 1,3...2,6 раза для одного стекла толщиной 2,5 мм и 1,7.. .6,7 раза для двух стекол. Кроме того, фильтр переменной плотности из стекла марки ФХС4 способствует защите телекамеры от случайного или преднамеренного воздействия энергии импульсного источника излучения.For modern photodetector CCDs with an automatic exposure control system, the maximum value of the working illumination in the area with a relative aperture of the lens: 2.0 is from 20,000 ... .70000 lux. depending on the type and sensitivity of the photodetector CCD. The estimates show that the attenuation coefficient of the light flux in a completely darkened state for a variable density optical filter made of one standard photochromic glass grade ФХС4 5 mm thick is 3.2 times, and 10.5 times for a filter made of two standard photochromic glasses ФХС4 5 mm thick. For a filter made of glass grade ФХС7, the attenuation coefficient of the luminous flux is correspondingly 1.3 ... 2.6 times for one glass 2.5 mm thick and 1.7 ...6.7 times for two glasses. In addition, a variable density filter made of glass of the FHS4 brand helps protect the camera from accidental or deliberate exposure to the energy of a pulsed radiation source.
Таким образом, предложенное техническое решение телекамеры на основе фотоприемной ПЗС-матрицы обеспечило получение технического результата, то есть введение оптического фильтра переменной плотности перед объективом обеспечило устойчивую работу телекамеры в диапазоне освещенностей от минимально возможных значений, определяемых чувствительностью фотоприемной ПЗС-матрицы и светосилой объектива до максимально возможных значений естественной освещенности на местности (100000 лк). При этом устраняется возможность возникновения в системе автоколебаний, приводящих к мерцанию изображения, и телекамера при соответствующем выборе электрорадиоэлементов работоспособна при температуре до минус 60°С. 6Thus, the proposed technical solution for a camera based on a CCD photodetector matrix provided a technical result, that is, the introduction of an optical filter of variable density in front of the lens ensured stable operation of the camera in the illumination range from the minimum possible values determined by the sensitivity of the photodetector CCD matrix and aperture ratio to the maximum possible values of natural light on the ground (100,000 lux). This eliminates the possibility of self-oscillations in the system leading to flickering of the image, and the camera with the appropriate choice of electro-radio elements is operable at temperatures up to minus 60 ° С. 6
Источники информации.Sources of information.
1.Универсальные внутренние камеры с креплением объектива С, CSMount серии VBC, VNC, VCC. Руководство по эксплуатации. ЗАО ЭВС, г. Санкт-Петербург., 2002 г., с 7 -12.1.Universal internal cameras with lens mount C, CSMount series VBC, VNC, VCC. Manual. CJSC EMU, St. Petersburg., 2002, from 7-12.
2.Black and white CCD camera BW-410 EA/410CA// Instraction manual. Samsung Electronics, p. 7-9, 15, 162.Black and white CCD camera BW-410 EA / 410CA // Instraction manual. Samsung Electronics, p. 7-9, 15, 16
3.Патент России JVb 2129337C1, МПК H04N 5/335, публ. 1999 г. 13. Patent of Russia JVb 2129337C1, IPC H04N 5/335, publ. 1999 1
Начальник сектора патентования г- Леушина Т.М.Head of the patenting sector Mr. Leushina T.M.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003111308/20U RU32347U1 (en) | 2003-04-23 | 2003-04-23 | Camera based on a photodetector CCD |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003111308/20U RU32347U1 (en) | 2003-04-23 | 2003-04-23 | Camera based on a photodetector CCD |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU32347U1 true RU32347U1 (en) | 2003-09-10 |
Family
ID=48230216
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003111308/20U RU32347U1 (en) | 2003-04-23 | 2003-04-23 | Camera based on a photodetector CCD |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU32347U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020075097A1 (en) * | 2018-10-09 | 2020-04-16 | Gentex Corporation | Camera concealment using photochromics |
-
2003
- 2003-04-23 RU RU2003111308/20U patent/RU32347U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020075097A1 (en) * | 2018-10-09 | 2020-04-16 | Gentex Corporation | Camera concealment using photochromics |
US11415864B2 (en) | 2018-10-09 | 2022-08-16 | Gentex Corporation | Camera concealment using photochromics |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7973838B2 (en) | Active mask for electronic imaging system | |
KR100367594B1 (en) | Controlling method for charge coupled device camera | |
JP5597078B2 (en) | Imaging apparatus and control method thereof | |
JP2763286B2 (en) | Ambient light automatic gain control for electronic image cameras and the like. | |
RU2004127858A (en) | CCTV CAMERA | |
KR0149003B1 (en) | Video camera | |
US20020012063A1 (en) | Apparatus for automatically detecting focus and camera equipped with automatic focus detecting apparatus | |
CN211209783U (en) | Anti-backlight image pickup device | |
EP3930307B1 (en) | A method for enhancing the performance of a video camera | |
RU32347U1 (en) | Camera based on a photodetector CCD | |
JP2000010068A (en) | Electronic equipment provided with reflection type liquid crystal display | |
JP4328865B2 (en) | Day / night camera for surveillance with built-in infrared illumination | |
KR102429093B1 (en) | Apparatus and method for photographing multi-band image | |
RU2264047C2 (en) | Camera with two-contour system for adaptation to changes of lighting conditions | |
JP3187820B2 (en) | Imaging device | |
JP2004186721A (en) | Camera | |
JP2002271688A (en) | Television camera | |
EP4096206A1 (en) | Spatial light modulator seeker calibration | |
JP6299175B2 (en) | camera | |
KR101036172B1 (en) | Closed circuit television camera with focus adjusting mode | |
JP2013186369A (en) | Image display device and image display method | |
JP2008219712A (en) | Camera | |
KR200323585Y1 (en) | Shot control system of black-and-white and color CCD camera using removable infrared shield filter | |
KR101691043B1 (en) | Closed circuit television camera for color image at night using infrared light | |
JP2018116291A (en) | camera |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QA1K | Utility model open for licensing | ||
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20090424 |