Способ формирования сигнала управления чувствительностью телевизионной камеры на матрице пзс

 

Изобретение относится к средствам связи . Цель изобретения - повышение точности формирования сигнала управления. Сущность данного способа состоит в формировании сигнала унрар ления путем преобразования токового сигнала в цепи 1-го электрода секции накопления матрицы 1 ПЗС в напряжение с помощью преобразователя 3. Особенностью данного способа является монотонное изменение напряжения обеднения 2-го электрода секции накопления от нулевого до удвоенного значения потенциала накопления секции накопления матрицы I ПЗС. Это изменение осуществляется периодически , непосредст енно в течение времени накопления заряда каждого кадра и одновременно с формированием сигна.па управления . После нреобразованмя токового сигнала в напряжение из него с помощью блока вычитания 4 вычитают монотонно изменяющееся напряжение обеднения 2-го электрода секции накопления с соответствующим весовым коэффициентом. Затем полученный разностный сигнал дифференцируют и инвертируют . В результате нол чают гистогра.мму распределения заряда по всей новер.чности секции накопления матри 1ы 1 ПЗС. 4 ii.i Р СЛ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5D 4 Н 04 Х 5, 228

3CF ., ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

posbepmrru

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4179567/24-09 (22) 12.01 ..87 (46) 15.08.88. Бюл. № 30 (72) А. Н. Куликов и Л. И. Хромов (53) 621.397 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 674240, кл. Н 04 N 5/34, 1977.

Авторское свидетельство СССР № 853821, кл. Н 04 N 5/34, 1978. (54) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛА УПРАВЛЕНИЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬЮ ТЕЛЕВИЗИОННОЙ КАМЕРЫ НА

МАТРИЦЕ ПЗС (57) Изобретение относится к средствам связи. Цель изобретения — повышение точности формирования сигнала управления. Сущность данного способа состоит в формировании сигнала управления путем преобразования токового си. нала в цепи -го электрода сек !ии íакопления матрицы 1 ПЗС

ÄÄSUÄÄ 1417210 А 1 в напряжение с помощью преобразователя 3. Особенностью данного способа является монотонное изменение напряжения обеднения 2-го электрода секции накопления от нулевого до удвоенного значения потенциала накопления секции накопления матрицы

1 ПЗС. Это изменение осуществляется периодически, непосредственно в течение времени накопления заряда каждого кадра и одновременно с формированием сигнала управления. После преобразования токового сигнала в напряжение из него с помощью блока вычитания 4 вычитают монотонно изменяющееся напряжение обеднения 2-го электрода секции накопления с соответствук»цим весовым коэффициентом. Затем полученныи разцостный сигнал дифференцируloT и инверTHpvloT. В результате получак>т гистограмму распределения заряда по всей поверхности с кции накопления матрицы ПЗС. 4 нл

14

Изобретение относится к промышленности средств связи и может быть использовано при построении системы технического зрения промышленных роботов, предназначенных для установки деталей и сборки узлов.

Целью изобретения является повышение точности формирования сигнала управления.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема устройства, реализующего предложенный способ; на фиг. 2 — схематичный поперечный рарез секции накопления трехфазной матрицы ПЗС; на фиг. 3— осцилограммы сигналов; на фиг. 4 — эквивалентная схема ПЗС-структуры трехфазной секции, поясняющая механизм формирования помехи.

Способ формирования сигнала управления чувствительностью телевизионной камеры на матрице ПЗС может быть реализован с помощью устройства, которое содержит (фиг. 1) матрицу 1 ПЗС двух, трех или четырехфазного управления. Все фазные электроды матрицы ПЗС, за исключением электродов первой и второй фазы секции накопления, подключены к выходам генератора 2 управляющих напряжений. Первая фаза секции накопления матрицы 1 ПЗС подключена к преобразователю 3 ток — напряжение. Выход преобразователя 3 подключен к неинвертирующему входу блока 4 вычитания.

Ко второй фазе секции накопления матрицы 1 ПЗС подключен выход генератора 5 линейно изменяющегося напряжения 5, который стробируется по входу управления.

Выход генератора 5 через делитель 6 напряжения подключен к инвертирующему входу блока 4 вычитания, выход которого соединен через дифференциатор 7,с инвертором 8.

Устройство работает следующим образом.

Для упрощения положим, что секция накопления "атрицы 1 ПЗС состоит из четырех трехфазных элементов (фиг. 2) . Во время развертки к третьей фазе секции приложено напряжение, равное напряжению подложки, поэтому электроды третьей фазы являются барьерными, т.е. препятствующими смешиванию зарядов в соседних потенциальных ямах. Рассмотрим режим работы, когда перед разверткой напряжения на первом и втором электродах секции устанавливаются одинаковыми. При этом в каждом элементе накопленный заряд делится на две равные части: половина заряда под правым (вторым электродом), вторая половина под левым (первым). В некоторый момент времени включается генератор 5 линейно изменяющегося напряжения и потенциал на втором электроде начинает плавно возрастать (фиг. За) . При этом в каждом элементе секции начинается процесс переноса заряда из правого электрода под левый. В результате движения заряда в цепи левого (первого) электрода возникает ток, 172!0

1О

55 г равный сумме токов в каждом элементе (фиг. Зб). Сначала этот ток максимальный, так как заряд есть в каждом элементе. По мере роста потенциала на втором элементе наступает момент, когда в элементе с наименьшим количеством заряда весь заряд перетекает из правого электрода в левый. При этом суммарный ток уменьшается (фиг. Зб).

Затем кончается заряд под правым электродом в следующем элементе и суммарный ток снова уменьшается. Так продолжается, пока не кончится заряд под правым электродом в элементе с наибольшим количеством заряда. После этого ток становится равным нулю и весь заряд секции накопления оказывается в потенциальных ямах левого (на рисунке) электрода.

В сформированном так токе (фиг. Зб) заключена информация о распределении заряда по всей поверхности секции накопления матрицы 1 ПЗС. Для ее выделения достаточно продифференцировать сигнал тока и поменять знак. Для этого служат преобразователь 3 ток — напряжение, дифференциатор 7 и инвертор 8. Результирующий сигнал представляет собой гистограмму распределения заряда (фиг. Зв). По оси абсцисс шкалу времени можно заменить шкалой заряда q, так как в ПЗС разность потенциалов между электродами пропорциональна разности зарядов, а в качестве развертывающего использовалось линейно изменяющееся во времени напряжение. По оси ординат отложена величина N, пропорциональная количеству зарядовых пакетов, имеющих соответствующее количество заряда. Полученную так гистограмму распределечия заряда можно получать очень быстро, практически за несколько десятков микросекунд, и многократно— тысячи раз в кадр, поскольку заряд все время находится в одних и тех же спаренных потенциальных ямах. Точность бескоординатной развертки ограничена помехой (фиг. 4), возникающей из-за перезаряда

ПЗС-структуры развертывающим линейно из меняк. цимся напряжением. Эта помеха представляет собой часть линейно изменяющегося напряжения, преобразованного в ток цепи перво.о электрода (пунктир на фиг. Зб).

Для вычитания этой помехи служит делитель

6 напряжения и блок 4 вычитания. Коэффициент деления делителя 6 устанавливается таким, чтобы при отсутствии заряда в секции накопления (при перекрытой от света и охлажденной матрице 1 ПЗС) ток в цепи электрода первой фазы (фиг. Зб) был постоянным за время развертки. В стандартных ПЗС оптимальный коэффициент деления делителя 6 составляет 0,1 — 0,3. В качестве развертывающего напряжения можно использовать не только линейно возрастающее но и линейно убывающее напряжение. При этом ток изменяет свое напряжение, так как заряд перетекает не из правых электродов под лев е, а наоборот. При этом получают осциллограммы, зеркально симметричные относительно оси ординат (по сравнению с фиг. 3).

При использовании удвоенного размаха линейно изменяющегося напряжения за один цикл развертки получают и зеркальные и обычные осциллограммы. Можно использовать напряжение меньшего размаха, при этом оказывается возможным измерять распределение заряда в небольшом участке, например в наиболее интересующем при автоматическом регулировании участка заряда, близкого к максимальному. Использование меньшего диапазона развертки позволяет либо повысить точность, либо увеличить скорость развертки. Можно применять не только линейно изменяющееся, но любое монотонно изменяющееся напряжение: экспоненциальное, логарифмичЕское, синусоидальное и др., при этом точность формирования сигнала различна в разных участках диапазона изменения количества заряда.

Фориули изооретения

Способ формирования сигнала унравлс ния чувствительностью телевизионной камеры на матрице Г13С. основанный на формировании сигнала управления преобразованием в напряжение токового сигнала в Ilt. èè первого электрода секции накопления матрицы

ПЗС, отличающийся тем, что, с целью повышения точности формирования сигнала управления, одновременно с формированием сигнала управления периодически, непосредственно в течение времени накопления заряда каждого кадра монотонно изменяют напряжение обеднения второго электрода секции накопления от нулевого до удвоенного значения потенциала накопления секции на копления матрицы ПЗС, а после нреобразо вания в напряжение токового сигнала из него вычитают с соответствующим весовым коэффициентом монотонно изменяктщееся напряжение обеднения второго электрода сек20 ции накопления, полученный разносзный сигнал дифференцируют и инвертируют.!

417210

Ф;

1417210

7д аза

7риза

Составитель Г. Росаткевич

Редактор К. Крупкина Техред И. Верес Корректор М. Пожо

Заказ 4079/58 Тираж 660 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 l 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4