SU1483672A1

SU1483672A1 - Фотоприемное устройство

Info

Publication number: SU1483672A1
Application number: SU864080817A
Authority: SU
Inventors: Равиль Масгутович Галиулин; Зикаф Мидхатович Гафаров; Алексей Львович Рождественский
Original assignee: Уфимский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе
Priority date: 1986-06-23
Filing date: 1986-06-23
Publication date: 1989-05-30

Abstract

Изобретение относитс к радиотехнике и телевидению и м.б. использовано при разработке зрительных сенсоров космических и промышленных роботов. Цель изобретени - повышение чувствительности устр-ва путем снижени вли ни разброса темновых сигналов фотоприемных элементов. Устр-во содержит фотоприемную матрицу 1, формирователь 2 импульсов считывани , усилитель 3, блок 4 фиксации, выход 5, детектор 6 уровн , блок 8 сравнени и широтно-импульсный модул тор 9. Дл достижени цели между выходом детектора 6 и входом блока 8 введен блок 7 выборки и хранени , а фотоприемна матрица выполнена в виде набора фотоприемных-МДП элементов с общей шиной стирани . Общий динамический диапазон устр-ва складываетс из диапазона видеосигнала при заданном времени накоплени и диапазона регулировани времени накоплени . Устр-во позвол ет при заданном уровне максимальной интенсивности оптического сигнала на 20-35 дБ снизить интенсивность минимального преобразуемого оптического сигнала, что эквивалентно такому же увеличению фоточувствительности. 2 ил.

Description

Изобретение относится к радиотехнике и телевидению, а именно к устройствам ввода и обработки оптической информации, и может быть использовано, например, при разработке зрительных сенсоров космических и промышленных роботов.

Цель изобретения - повышение чувствительности фотоприемного устройства путем снижения влияния разброса темновых сигналов фотоприемных элементов.

На фиг.1 изображена структурная электрическая схема фотоприемного устройства; на фиг.2 - временные диаграммы.

Фотоприемное устройство содержит _;(фиг,1) фотоприемную матрицу 1 из

I элементов (на чертеже не показаны), формирователь 2 импульсов считывания, усилитель 3, блок 4 фиксации, выход 5 устройства, детектор 6 уровня, блок 7 выборки и хранения, блок 8 сравнения и широтно-импульсный модулятор (ШИМ) 9. Второй вход 10 блока.является установочным.

Устройство работает следующим образом.

На фотоприемную матрицу 1 проецируется оптическое изображение. Формирователь 2 вырабатывает импульсы считывания каждого из элементов фотоприемной матрицы 1 (фиг. 2а, б, в) и импульсы стирания, подаваемые по дополнительному выходу (фиг. 2г). Фронт импульсов стирания совпадает с фронтом импульсов считывания, а длительность в 50-100 раз меньше.

В моменты подачи импульсов стирания происходит заряд емкости фотоприемной матрицы 1 до напряжения питания. По окончании импульсов стирания под воздействием света происходит разряд емкости элементов фотоприемной матрицы 1 пропорционально уровню освещенности. Вследствие .разброса коэффициентов передачи, напряжений отсечек и др. технологических неоднородностей темновой уровень сигнала фотоприемной.матрицы 1 имеет значительный разброс - до 20-30% от среднего значения. С выхода усилителя 3 снимается усиленный сигнал фотоприемной матрицы 1 (фиг, 2д), который представляет собой аддитивную смесь темнового сигнала элементов и приращение светового сигнала.

Привязка сигналов элементов к единому нулевому или другому уровню в моменты стирания блоком 4 фиксации дает возможность выделить чистое приращение светового сигнала для каждой ячейки (фиг. 2е):

⁼ ~ ^R темк.ί ·

Амплитуда (средний уровень) видеосигнала определяется детектором 6 уровня и после запоминания в блоке 7 выборки и хранения подается на первый вход блока 8 сравнения. На втором входе 10 блока 8 сравнения задается опорный уровень. Сигнал рассогласования, пропорциональный величине и знаку разности сигналов входов блока сравнения, подается на вход ШИМ и модулирует длительность его вьг· ходкого импульса. При увеличении амплитуды (среднего значения) видеосигнала за кадр производится пропорциональное уменьшение длительности импульсов, а при уменьшении - увеличение. Длительность выходных импульсов ШИМ 9 и определяет время накопления - t _няк (фиг» 2ж) .

Диапазон регулирования времени накопления находится в пределах доли микросекунд - десятки микросекунд, а темновой геометрический шум уменьшаемся в 30-70 раз, что дает соответствующее расширение динамического (Диапазона и позволяет выделять нормальный видеосигнал при преобразовании многоградационных оптических подпей с малым контрастом.

( Причем если в исходных токовых (сигналах фотоприемной матрицы 1 неисправные элементы имеют уровни сигнала, превосходящие максимальный информационный уровень, то после блока 4 фиксации сигналы с этих элементов отсутствуют (так как приращения сигналов в них равны нулю), что облегчает дальнейшую обработку видеосигналов.

Следует отметить, что при вводе и дальнейшей обработке видеосигналов в ЭВМ, особенно в робототехнике, весьма важен динамический диапазон преобразований оптического сигнала в электрический при заданном времени .накопления.

Общий динамический диапазон фотоприемного устройства складывается из диапазона видеосигнала при заданном времени накопления и диапазона регулирования времени накопления.

В целом предлагаемое техническое решение позволяет при заданном уровне максимальной интенсивности оптического сигнала на 20-30 дБ снизить интенсивность минимального преобразуемого оптического сигнала, что эквивалентно такому же увеличению фоточувствительности.

Claims

Формула изобретения

Фотоприемное устройство, содержащее последовательно соединённые фотоприемную матрицу, входы опроса которой соединены с тактовыми выходами формирователя импульсов считывания, усилитель, блок фиксации и детектор уровня, блок сравнения, выход которого соединен с входом ши ротно-импульсного модулятора, причем тактовый вход широтно-импульсного модулятора подключен к дополнительному выходу формирователя импульсов считывания, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности фотоприемного устройства путем снижения влияния разброса темновых сигналов фотоприемных элементов, между выходом детектора уровня и входом блока сравнения введен блок выборки и хранения, а фотоприемная матрица выполнена в виде набора МДП-фотоприемных элементов с общей шиной стирания, управляющий вход блока фиксации соединен с выходом широтно-импульсного модулятора, дополнительный выход формирователя импульсов считывания соединен с входом стирания фотоприемной матрицы и управляющим входом блока выборки и хранения.

Фи г 2