RU2703967C1

RU2703967C1 - Television color image camera for panoramic computer scanning

Info

Publication number: RU2703967C1
Application number: RU2019114073A
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Михайлович Смелков
Original assignee: Вячеслав Михайлович Смелков
Priority date: 2019-05-06
Filing date: 2019-05-06
Publication date: 2019-10-22

Abstract

FIELD: image forming devices.

SUBSTANCE: invention relates to panoramic television scanning. Television color image camera for panoramic computer scanning consists of a panoramic lens arranged in series and optically interconnected, an infrared filter, a light-regulating cell and a "circular" photodetector (sensor) made on a chip made using the "metal-oxide-semiconductor" complementary structures (CMOS), and kinematically connected to sensor mechanical scanning unit. Sensor has the shape of a circular ring and comprises on the crystal a "circular" four-line photodetector region (target), a "circular" video signal switch, a "circular" video signal processor, a "circular" horizontal scanning multiplexer and a "circular" four-line scanning register per frame.

EFFECT: technical result consists in improvement of integration of television camera due to implementation of "circular" sensor by technology CMOS and with electronic "framing" of photodetector on its crystal.

4 cl, 8 dwg

Description

Предлагаемое изобретение имеет отношение к панорамному телевизионному сканированию, которое выполняется компьютерной системой при помощи телевизионной камеры цветного изображения на основе «кольцевого» фотоприемника, изготовленного по технологии комплементарных структур «металл-окисел-полупроводник» (КМОП).The present invention relates to panoramic television scanning, which is performed by a computer system using a color image television camera based on a "ring" photodetector made using the technology of complementary metal-oxide-semiconductor structures (CMOS).

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению следует считать телевизионную камеру цветного изображения для панорамного телевизионно-компьютерного сканирования [1], состоящую из последовательно расположенных и оптически связанных между собой панорамного объектива, инфракрасного отсекающего фильтра (ИК-фильтра) и «кольцевого» фотоприемника (сенсора), изготовленного по технологии приборов с зарядовой связью (ПЗС), имеющего форму кругового кольца и содержащего на его кристалле «кольцевую» четырехстрочную фотоприемную область (мишень), «кольцевой» выходной регистр и блок преобразования «заряд - напряжение» (БПЗН), причем число элементов в каждой «кольцевой» строке мишени одинаково и равно числу элементов в его «кольцевом» регистре, а линейки светочувствительных элементов чередуются с линейками экранированных от света элементов, сама фотоприемная область (мишень) накрыта мозаичным фильтром, разделяющим свет на голубой, желтый, пурпурный и зеленый компоненты, при этом площадь светочувствительных элементов на мишени фотоприемника, совпадающая с площадью соответствующих «окон» мозаичного цветного фильтра, и площадь соответствующих экранированных элементов на мишени фотоприемника от строки к строке различна, увеличиваясь в направлении вдоль «кольцевой» строки по мере движения к внешней периферии до максимальной величины, не превышающей площадь пиксела его «кольцевого» выходного регистра, при этом сам «кольцевой» выходной регистр выполнен в виде двух смежных (первого и второго) «кольцевых» регистров, каждый из которых снабжен затвором загрузки и содержит половину от числа элементов для каждой фотоприемной строки, причем расположенный за мишенью первый «кольцевой» регистр является универсальным, обеспечивая перенос зарядовых пакетов в двух направлениях, а именно: как вдоль регистра, так и поперек его (насквозь), при этом каждый из двух смежных элементов первой фотоприемной строки мишени связан зарядовой связью через соответствующий затвор загрузки с расположенными напротив элементами первого и второго «кольцевых» регистров, а последние элементы первого и второго «кольцевых» регистров связаны зарядовой связью соответственно с первым и со вторым входами БПЗН, причем для зарядовых пакетов, поступающих по его второму входу, выполняется параллельно, как и по первому входу, управление площадью считывающей апертуры видеосигнала, при этом каждый из двух затворов обеспечивает загрузку зарядовыми пакетами для своего «кольцевого» регистра (применительно к отдельно взятой строке) в течение половины интервала обратного хода строчной развертки по телевизионному стандарту и по отношению к другому затвору - последовательно во времени, а число фазных электродов для отдельно взятого пиксела в обоих «кольцевых» регистрах должно быть четным, составляя показатель 2 или 4, при этом «кольцевой» фотоприемник кинематически связан с блоком механического сканирования сенсора, который осуществляет его пошаговое перемещение на расстояние, равное ширине четырех строк в перпендикулярном направлении относительно неподвижной плоскости изображения панорамного объектива; в состав телевизионной камеры также входят следующие блоки: блок «кольцевой» четырехстрочной развертки видеосигнала, сигнальный процессор, соединенный последовательно с аналого-цифровым преобразователем (АЦП), и блок формирования апертуры (БФА); выход БПЗН фотоприемника подключен к информационному входу сигнального процессора, а выход АЦП является выходом «Видео» телевизионной камеры.The closest in technical essence to the claimed invention should be considered a color television camera for panoramic television-computer scanning [1], consisting of sequentially located and optically interconnected panoramic lens, infrared cut-off filter (IR-filter) and "ring" photodetector ( sensor) made by the technology of charge-coupled devices (CCD), having the shape of a circular ring and containing on its crystal “ring” four-line photo reception an imaginary region (target), a “ring” output register, and a charge-voltage conversion block (CPS), the number of elements in each “ring” line of the target being the same and equal to the number of elements in its “ring” register, and the lines of photosensitive elements alternating with rulers of light-shielded elements, the photodetector region (target) itself is covered with a mosaic filter that separates the light into blue, yellow, magenta and green components, while the area of the photosensitive elements on the target of the photodetector coincides with the square by the spacing of the corresponding “windows” of the mosaic color filter, and the area of the corresponding shielded elements on the photodetector target from row to row is different, increasing in the direction along the “ring” line as it moves to the outer periphery to a maximum value not exceeding the pixel area of its “ring” output register, while the "ring" output register itself is made in the form of two adjacent (first and second) "ring" registers, each of which is equipped with a load gate and contains half of the number of elem for each photodetector line, and the first “circular" register located behind the target is universal, providing transfer of charge packets in two directions, namely, both along the register and across it (through), with each of two adjacent elements of the first photodetector target lines are connected by charge coupling through the corresponding loading gate with opposite elements of the first and second "ring" registers, and the last elements of the first and second "ring" registers are connected by charge communication respectively, with the first and second inputs of the CPSU, moreover, for the charge packets arriving at its second input, the area of the reading aperture of the video signal is controlled in parallel with the first input, and each of the two shutters provides charge packets for its “ring” »Of the register (in relation to a single line) for half the interval of the reverse stroke of horizontal scanning according to the television standard and with respect to the other shutter - sequentially in time, and the number of phase ele the trodes for a single pixel in both “ring” registers should be even, amounting to 2 or 4, while the “ring” photodetector is kinematically connected to the mechanical scanning unit of the sensor, which moves it stepwise at a distance equal to the width of four lines in the perpendicular direction relatively motionless image plane of the panoramic lens; a television camera also includes the following blocks: a “four-line” ring scan unit of a video signal, a signal processor connected in series with an analog-to-digital converter (ADC), and an aperture formation unit (BFA); the output of the SPS of the photodetector is connected to the information input of the signal processor, and the ADC output is the “Video” output of the television camera.

В прототипе [1] реализовано двухканальное управление площадью считывающей апертуры видеосигнала пропорционально изменению площади светочувствительных элементов на мишени фотоприемника для того, чтобы обеспечить выравнивание разрешающей способности формируемого цветного изображения.In the prototype [1], two-channel control of the area of the reading aperture of the video signal is implemented in proportion to the change in the area of the photosensitive elements on the target of the photodetector in order to ensure equalization of the resolution of the generated color image.

Предполагается, что БПЗН фотоприемника прототипа [1] организован по типу «плавающая диффузионная область» [2], а поэтому имеет управляющий вход, обеспечивающий поэлементный сброс напряжения формируемого видеосигнала.It is assumed that the SPD of the prototype photodetector [1] is organized as a “floating diffusion region” [2], and therefore has a control input that provides an elementwise voltage drop of the generated video signal.

Период импульсов сброса Т_г для фотоприемника прототипа [1] определяется соотношением:The period of the reset pulses T _g for the photodetector of the prototype [1] is determined by the ratio:

где Т_р - период считывания элемента в «кольцевом» фотоприемнике;where T _p - the reading period of the element in the "ring"photodetector;

n_m - коэффициент, целое число, величина которого для текущей строки считывания в «кольцевом» фотоприемнике, равна отношению:n _m is a coefficient, an integer whose value for the current read line in the "ring" photodetector is equal to the ratio:

где Δ₁ - площадь светочувствительного элемента для первой строки считывания в «кольцевом» фотоприемнике;where Δ ₁ is the area of the photosensitive element for the first reading line in the "ring"photodetector;

Δ_m - площадь светочувствительного элемента для текущей строки считывания в «кольцевом» фотоприемнике.Δ _m is the area of the photosensitive element for the current read line in the "ring" photodetector.

Недостаток прототипа - ограниченная степень интеграции телевизионной камеры из-за применяемой технологии ПЗС для изготовления ее «кольцевого» сенсора, принципиально не позволяющей разместить на кристалле электронное «обрамление» фотоприемника.The disadvantage of the prototype is the limited degree of integration of the television camera due to the applied CCD technology for the manufacture of its “ring” sensor, which in principle does not allow placing an electronic “framing” of the photodetector on the crystal.

Здесь под этим термином конкретно подразумевается блоковая совокупность, включающая в себя блок «кольцевой» четырехстрочной развертки видеосигнала, БФА, сигнальный процессор и АЦП.Here, this term specifically refers to a block set, which includes a block of "ring" four-line scan of the video signal, BFA, signal processor and ADC.

Задачей изобретения является повышение степени интеграции телевизионной камеры за счет выполнения «кольцевого» сенсора по технологии КМОП и с размещением на его кристалле электронного «обрамления» фотоприемника.The objective of the invention is to increase the degree of integration of a television camera by performing a "ring" sensor using CMOS technology and placing an electronic "frame" of the photodetector on its chip.

Поставленная задача в заявляемой телевизионной камере цветного изображения для панорамного компьютерного сканирования решается тем, что в телевизионной камере прототипа [1], состоящей из последовательно расположенных и оптически связанных между собой панорамного объектива, ИК-фильтра и «кольцевого» сенсора, имеющего форму кругового кольца и содержащего на его кристалле «кольцевую» четырехстрочную фотоприемную мишень, выполненную в виде линеек светочувствительных пикселов, расположенных вдоль радиальных направлений от воображаемого центра кругового кольца к его внешней периферии, причем число светочувствительных пикселов в каждой «кольцевой» строке одинаково, а их площадь от строки к строке различна, увеличиваясь по мере движения к внешней периферии фотоприемника, при этом сама мишень накрыта мозаичным фильтром, разделяющим свет на голубой, желтый, пурпурный и зеленый компоненты, причем площадь светочувствительных пикселов на мишени фотоприемника совпадает с площадью соответствующих «окон» мозаичного цветного фильтра, при этом «кольцевой» фотоприемник кинематически связан с блоком механического сканирования сенсора, который осуществляет его пошаговое перемещение на расстояние, равное ширине четырех строк в перпендикулярном направлении относительно неподвижной плоскости изображения панорамного объектива, но при этом, в отличие от прототипа [1], сам фотоприемник выполнен на кристалле, изготовленном по технологии КМОП, путем реализации метода «координатная адресация», причем четырехстрочная мишень сенсора состоит из фотодиодных активных пикселов, каждый из которых имеет усилитель аналогового видеосигнала с коэффициентом усиления K_m, а также встроенный АЦП, обеспечивающий передачу видеосигнала активного пиксела на свою «радиальную» шину видео, при этом все они в совокупности объединяют активные пикселы мишени в «радиальные» столбцы, причем управление АЦП для пикселов, расположенных вдоль каждой «кольцевой» строки сенсора, осуществляется при помощи отдельно взятой «кольцевой» строчной шины, общее количество которых равно четырем, а количество «радиальных» шин видео - числу пикселов в каждой строке сенсора; при этом на общем кристалле фотоприемника размещаются и блоки, выполняющие развертку и формирование выходного напряжения цифрового видеосигнала цветного изображения, а именно: «кольцевой» регистр четырехстрочной развертки по кадру, осуществляющий выбор «кольцевой» строки, «кольцевой» коммутатор видеосигналов, содержащий коммутаторы видеосигнала для каждого «радиального» столбца, которые управляются с соответствующего выхода «кольцевого» мультиплексора строчной развертки, и обеспечивают передачу видеосигнала на выходе каждой «радиальной» шины видео на «кольцевую» шину видео, а с нее - на информационный вход «кольцевого» процессора видеосигналов, выход которого является выходом «Видео» фотоприемника, причем коэффициент усиления K_m активного пиксела для каждой текущей «кольцевой» строки сенсора изменяется по соотношению:The problem in the inventive television camera color image for panoramic computer scanning is solved by the fact that in the television camera of the prototype [1], consisting of sequentially located and optically interconnected panoramic lens, IR filter and a "ring" sensor having the shape of a circular ring and containing on its crystal an “annular” four-line photodetector made in the form of lines of photosensitive pixels located along imaginary radial directions about the center of the circular ring to its outer periphery, and the number of photosensitive pixels in each “ring” row is the same, and their area from row to row is different, increasing as you move to the outer periphery of the photodetector, while the target itself is covered with a mosaic filter that separates the light into cyan, yellow, magenta, and green components, the area of photosensitive pixels on the target of the photodetector coincides with the area of the corresponding “windows” of the mosaic color filter, while the “ring” photodetector of kinema It is connected with the mechanical scanning unit of the sensor, which moves it stepwise at a distance equal to the width of four lines in the perpendicular direction relative to the fixed image plane of the panoramic lens, but, unlike the prototype [1], the photodetector itself is made on a crystal made by CMOS technology, by implementing the "coordinate addressing" method, and the four-line target of the sensor consists of photodiode active pixels, each of which has an analog amplifier th video signal K _m amplification factor and an integrated ADC providing video transmission active pixel at their "radial" video bus while they are collectively combined active pixels of the target in the "radial" columns, and an ADC control for pixels along each “ring” line of the sensor is carried out using a separate “ring” line line, the total number of which is four, and the number of “radial” video lines is the number of pixels in each line of the sensor; at the same time, the blocks that perform the scan and generation of the output voltage of the digital video signal of the color image are placed on the common crystal of the photodetector, namely, the “ring” four-line scan register per frame, which selects the “ring” line, the “ring” video signal switch containing video signal switches for each "radial" column, which are controlled from the corresponding output of the "circular" horizontal multiplexer, and provide the transmission of the video signal at the output of each "p dially "video bus to" ring "video bus, and from it - the information input" annular "CPU video, whose output is the output" Video "photodetector, wherein the gain K _m of active pixels for each current" ring "sensor line varies ratio:

где Δ₁ и Δ_m- соответственно светочувствительная площадь активного пиксела для первой и текущей «кольцевой» строки считывания в «кольцевом» сенсоре, обеспечивая одинаковую величину считывающей апертуры в пределах всего «кольцевого» четырехстрочного растра изображения,where Δ ₁ and Δ _m are, respectively, the photosensitive area of the active pixel for the first and current "ring" read lines in the "ring" sensor, providing the same value of the reading aperture within the entire "ring" four-line image raster,

а в состав телевизионной камеры дополнительно введена светорегулирующая ячейка, которая выполнена на основе электрохромного прибора, установлена в заднем отрезке панорамного объектива и осуществляет пропускание светового потока с выхода панорамного объектива через ИК-фильтр на мишень сенсора или изолирование мишени от этого светового потока по сигналу управления с соответствующего выхода «кольцевого» мультиплексора, который одновременно является управляющим сигналом и для блока механического сканирования сенсора.and a light-regulating cell, which is made on the basis of an electrochromic device, is installed in the rear section of the panoramic lens, and transmits the light flux from the output of the panoramic lens through an IR filter to the sensor target or isolates the target from this light flux by the control signal with corresponding output of the "ring" multiplexer, which is also a control signal for the mechanical scanning unit of the sensor.

Совокупность известных и новых признаков для заявляемого устройства не известна из уровня техники, следовательно, предлагаемое техническое решение соответствует критерию новизны.The combination of known and new features for the claimed device is not known from the prior art, therefore, the proposed technical solution meets the criterion of novelty.

Важно отметить следующее. Светочувствительная площадь пикселов «кольцевой» мишени заявляемого фотоприемника, как и для прототипа [1], от строки к строке различна. Это вызывается необходимостью для «кольцевого» фотоприемника, имеющего одинаковое число пикселов в каждой строке, выравнивания разрешающей способности в пределах кадра путем обеспечения одинаковой величины технологического (производственного) зазора между светочувствительными элементами.It is important to note the following. The photosensitive area of the pixels of the “ring” target of the inventive photodetector, as for the prototype [1], is different from line to line. This is caused by the need for a “ring” photodetector, having the same number of pixels in each row, to equalize the resolution within the frame by providing the same technological (production) gap between the photosensitive elements.

Но при этом, как в заявляемом решении, так и в прототипе [1], не происходит межстрочного нарушения чувствительности сенсора по следующим обстоятельствам.But at the same time, both in the claimed solution and in the prototype [1], there is no interlacing violation of the sensor sensitivity due to the following circumstances.

Параметр считывающей апертуры для всех пикселов каждой текущей строки «кольцевого» кадра здесь определяется произведением коэффициента усиления K_m пиксела на величину его светочувствительной площади Δ_m.The parameter of the reading aperture for all pixels of each current row of the “ring” frame here is determined by the product of the gain K _{m of the} pixel by the value of its photosensitive area Δ _m .

Как следует из соотношения (3), этот показатель остается постоянным (неизменным) для всех светочувствительных пикселов заявляемого фотоприемника. Не меняется и величина шумовой «дорожки» для каждого активного пиксела сенсора, что является обязательным условием для реализации чувствительности фотоприемника и его отношения сигнал/шум.As follows from relation (3), this indicator remains constant (unchanged) for all the photosensitive pixels of the inventive photodetector. The value of the noise “track” for each active pixel of the sensor does not change, which is a prerequisite for realizing the sensitivity of the photodetector and its signal-to-noise ratio.

Отметим, что в прототипе [1] этот принцип также соблюдается, но реализуется по другому методу, см. опубликованные выше соотношения (1) и (2).Note that in the prototype [1] this principle is also observed, but is implemented using a different method, see relations (1) and (2) published above.

Поэтому предлагаемое техническое решение соответствует критерию о наличии изобретательского уровня.Therefore, the proposed solution meets the criterion of the presence of an inventive step.

На фиг. 1 приведена структурная схема заявляемой телевизионной камеры цветного изображения (в составе структурной схемы компьютерной системы панорамного сканирования); на фиг. 2 - схемотехническая организация фотоприемника цветного изображения для заявляемого сканера; на фиг. 3 показан фрагмент этого фотоприемника, иллюстрирующий подробности конструкции его «кольцевой» мишени и мозаичного цветного фильтра; на фиг. 4 - подробности организации фотоприемника применительно к отдельно взятому «радиальному» столбцу; на фиг. 5 и 6 - соответственно конструкция и типовая характеристика пропускания светорегулирующей ячейки; на фиг. 7, по данным [3], представлена фотография изображения, полученного при помощи отечественного панорамного зеркально-линзового объектива; на фиг. 8 - предлагаемое оператору панорамное изображение в виде последовательности из 6-ти «прямоугольных» кадров.In FIG. 1 shows a structural diagram of the inventive television camera color image (as part of the structural diagram of a computer system for panoramic scanning); in FIG. 2 - circuit organization of the photodetector color image for the inventive scanner; in FIG. 3 shows a fragment of this photodetector, illustrating the details of the design of its “ring” target and a mosaic color filter; in FIG. 4 - details of the organization of the photodetector in relation to a single "radial" column; in FIG. 5 and 6, respectively, the design and typical transmission characteristic of the light control cell; in FIG. 7, according to [3], presents a photograph of an image obtained using a domestic panoramic mirror-lens lens; in FIG. 8 - a panoramic image proposed to the operator in the form of a sequence of 6 “rectangular” frames.

Предлагаемый «кольцевой» фотоприемник 1-2 (см. фиг. 2) выполнен по технологии КМОП и содержит на общем кристалле четырехстрочную «кольцевую» мишень 1-2-1 сенсора, «кольцевой» регистр 1-2-2 четырехстрочной развертки по кадру, «кольцевой» коммутатор 1-2-3 видеосигналов, «кольцевой» мультиплексор 1-2-4 строчной развертки и «кольцевой» процессор 1-2-5 видеосигналов.The proposed "ring" photodetector 1-2 (see Fig. 2) is made according to CMOS technology and contains on a common crystal a four-line "ring" target 1-2-1 of the sensor, the "ring" register 1-2-2 four-line scan per frame, A “ring” 1-2-3 video signal switcher, a “ring” horizontal 1-2-4 multiplexer and a “ring” 1-2-5 video signal processor.

Как показано на фиг. 4, активные пикселы на мишени сенсора объединены в столбцы, которые расположены вдоль радиальных направлений от воображаемого центра кругового кольца.As shown in FIG. 4, active pixels on the sensor target are combined into columns that are located along radial directions from the imaginary center of the circular ring.

Каждый активный пиксел мишени (см. фиг. 4) имеет в своем составе светочувствительную область (площадь) 1-2-1-1, усилитель 1-2-1-2 с коэффициентом усиления K_m для каждой текущей «кольцевой» строки сенсора и встроенный АЦП 1-2-1-3.Each active pixel of the target (see Fig. 4) includes a photosensitive region (area) 1-2-1-1, an amplifier 1-2-1-2 with a gain of K _m for each current “ring” line of the sensor and built-in ADC 1-2-1-3.

«Кольцевой» коммутатор 1-2-3 видеосигналов состоит из отдельных коммутаторов 1-2-3-1 видеосигнала, число которых соответствует числу активных пикселов на мишени, объединенных «кольцевой» шиной видео 1-2-3-2.The “ring” 1-2-3-1 video switch consists of separate 1-2-3-1 video switches, the number of which corresponds to the number of active pixels on the target, united by the 1-2-3-2 “video” video bus.

Отметим, что показанная на фиг. 2 и 3 форма светочувствительной площади пиксела в виде прямоугольника, а на фиг. 4 - латинской буквы L - являются условными. На практике электроды зарядового накопления активных пикселов мишени сенсора, совпадающие с площадью их светочувствительной площади, могут быть выполнены совершенно иначе, например, с геометрической формой в виде части кругового кольца.Note that shown in FIG. 2 and 3 form a photosensitive pixel area in the form of a rectangle, and in FIG. 4 - Latin letters L - are conditional. In practice, the charge accumulation electrodes of the active pixels of the sensor target, coinciding with the area of their photosensitive area, can be made completely differently, for example, with a geometric shape in the form of a part of a circular ring.

Управление АЦП 1-2-1-3 пиксела для каждой «кольцевой» строки мишени фотоприемника осуществляется при помощи отдельной (своей) строчной шины 1-2-1-4, передающей сигнал управления с соответствующего выхода «кольцевого» регистра 1-2-21 кадровой развертки.The ADC 1-2-1-3 pixels for each "ring" line of the target of the photodetector is controlled using a separate (own) line bus 1-2-1-4, transmitting a control signal from the corresponding output of the "ring" register 1-2-21 frame scan.

Видеосигнал с выхода каждого АЦП 1-2-1-3 для каждого активного пиксела отдельного взятого «радиального» столбца передается на «радиальную» шину видео 1-2-1-5. Далее при помощи «своего» ключевого МОП-транзистора коммутатора 1-2-3-1, управляемого с одного из выходов мультиплексора 1-2-4, цифровой видеосигнал текущего пиксела передается на «кольцевую» шину видео 1-2-3-2. Здесь формируется промежуточный выход «Видео» цифрового видеосигнала сенсора.The video signal from the output of each ADC 1-2-1-3 for each active pixel of a single taken "radial" column is transmitted to the "radial" video bus 1-2-1-5. Then, using “their” key MOS transistor of the 1-2-3-1 switch, controlled from one of the outputs of the 1-2-4 multiplexer, the digital video signal of the current pixel is transmitted to the “ring” video bus 1-2-3-2. Here the intermediate output “Video” of the digital video signal of the sensor is formed.

Этот видеосигнал поступает на вход «кольцевого» процессора 1-2-5 видеосигналов, где выполняется синтез цветного изображения в заданном стандартном интерфейсе, например, USB 2,0. Выход процессора 1-2-5 является и выходом «Видео» полного цифрового видеосигнала цветного изображения нового сенсора.This video signal is input to the “ring” processor 1-2-5 video signals, where the color image is synthesized in a given standard interface, for example, USB 2.0. The processor 1-2-5 output is also the “Video” output of the full digital video signal of the color image of the new sensor.

Заметим, что показанная на фиг. 2 «кольцевая» форма процессора 1-2-5 видеосигналов является условной, т.к. она занимает лишь часть кругового кольца.Note that shown in FIG. 2 "ring" form of the processor 1-2-5 video signals is conditional, because it occupies only part of the circular ring.

Отметим, что на фиг. 2 пунктирные стрелки показывают управление «кольцевыми» строчными шинами 1-2-1-4 фотоприемника со стороны «кольцевого» регистра 1-2-2 развертки по кадру.Note that in FIG. 2 dashed arrows show the control of the "ring" lower case tires 1-2-1-4 of the photodetector from the "ring" register 1-2-2 scan frame.

Поясним дополнительно на фиг. 2 и другое. Стрелки с непрерывными линиями отмечают передачу сигнала изображения в сенсоре по «радиальным» шинам видео 1-2-1-5 в направлении к «кольцевому» коммутатору 1-2-3 видеосигналов.Let us further explain in FIG. 2 and more. Arrows with continuous lines indicate the transmission of the image signal in the sensor on the “radial” video buses 1-2-1-5 in the direction of the “ring” 1-2-3 video switch.

В результате в «кольцевом» растре последовательно один за другим для каждого пиксела отдельно взятой «кольцевой» строки и последовательно строка за строкой для мишени в целом формируется в цифровом виде напряжение выходного видеосигнала фотоприемника.As a result, in a “ring” raster, one after another for each pixel of a separately taken “ring” row, and sequentially row by row for the target as a whole, the voltage of the output video signal of the photodetector is digitally generated.

Благодаря принятой для изготовления предлагаемого датчика видеосигнала технологии КМОП, обеспечивается возможность интегрировать на один общий кристалл не только фотоприемник с АЦП для каждого активного пиксела, но и блоки цифровой развертки телевизионной камеры, а также «кольцевой» процессор видеосигналов.Thanks to the CMOS technology adopted for the manufacture of the proposed video sensor, it is possible to integrate not only a photodetector with an ADC for each active pixel on one common chip, but also digital scan units of a television camera, as well as a “ring” video signal processor.

Необходимо признать, что концепция матричного (прямоугольного) фотоприемника с активным пикселом, встроенным в него АЦП и цифровым видеосигналом на выходе, который предполагалось выполнить по технологии КМОП путем реализации метода «координатная адресация», была разработана американскими специалистами в «нулевые» двухтысячные годы. Об этом сообщалось и в отечественной монографии [4, с. 67, рис. 1.21]. Однако схемотехническая организация на кристалле КМОП «кольцевого» фотоприемника для сканера не предлагалась.It must be recognized that the concept of a matrix (rectangular) photodetector with an active pixel, an ADC integrated in it, and a digital video signal at the output, which was supposed to be implemented using CMOS technology by implementing the "coordinate addressing" method, was developed by American specialists in the "2000s" 2000s. This was reported in the domestic monograph [4, p. 67, fig. 1.21]. However, the circuit design organization on the CMOS chip “ring” photodetector for the scanner was not offered.

Заявляемая же здесь «кольцевая» форма мишени КМОП-фотоприемника и его электронного «обрамления» позволяет эффективнее использовать полезную площадь используемого кристалла для компьютерного сканирования панорамных сюжетов цветного изображения.The “ring” shape of the target of the CMOS photodetector and its electronic “framing” as claimed here allows more efficient use of the useful area of the used crystal for computer scanning of panoramic plots of a color image.

Фотоприемник является единственным сенсором видеосигнала цветного изображения, в котором, благодаря применению цветного «кольцевого» фильтра, светочувствительные пикселы мишени становятся чувствительными к голубой (Су), желтой (Ye), пурпурной (Mg) и зеленой (G) цветовым составляющим.The photodetector is the only color image video sensor in which, thanks to the use of a color “ring” filter, the photosensitive pixels of the target become sensitive to cyan (Su), yellow (Ye), magenta (Mg) and green (G) color components.

Конструкция этого мозаичного фильтра для фотоприемника поясняется на фиг. 3.The construction of this mosaic filter for the photodetector is illustrated in FIG. 3.

Здесь используется известный принцип цветного телевидения, утверждающий, что для успешного восстановления цвета, помимо сигнала яркости (Y) достаточно всего двух дополнительных сигналов. Имеются в виду сигнал цветовой разности красного (R-Y) и сигнал цветовой разности синего (B-Y).It uses the well-known principle of color television, which states that for successful color recovery, in addition to the brightness signal (Y), only two additional signals are enough. This refers to the red color difference signal (R-Y) and the blue color difference signal (B-Y).

Синтез выходного цифрового видеосигнала цветного изображения выполняется непосредственно в фотоприемнике - в «кольцевом» процессоре 1-2-5 видеосигналов.The synthesis of the digital video output signal of the color image is carried out directly in the photodetector - in the "ring" processor 1-2-5 video signals.

В заявляемом решении для «кольцевого» КМОП-фотоприемника, как и в прототипе [1], используется режим накопления поля.In the claimed solution for the "ring" CMOS photodetector, as in the prototype [1], the field accumulation mode is used.

Отметим, что поскольку размер светочувствительного элемента в режиме накопления поля равен размеру двух пикселов сенсора по вертикали, это приводит к снижению вертикальной разрешающей способности цветного изображения в два раза, что можно считать приемлемым допущением. Первая (нечетная) строка содержит попарные отсчеты: (M_g+С_у), (G+Y_e), (M_g+С_у), (G+Y_e) так далее.Note that since the size of the photosensitive element in the field accumulation mode is equal to the vertical size of two pixels of the sensor, this reduces the vertical resolution of the color image by half, which can be considered an acceptable assumption. The first (odd) line contains pairwise samples: (M _g + C _y ), (G + Y _e ), (M _g + C _y ), (G + Y _e ) so on.

Вторая (четная) строка содержит попарные отсчеты: (С_у+G), (Y_e+M_g), (С_у+G), (Y_e+M_g) и так далее.The second (even) line contains pairwise samples: (C _y + G), (Y _e + M _g ), (C _y + G), (Y _e + M _g ) and so on.

Для получения яркостного сигнала для нечетных строк производится операция по алгоритму, который заключается в том, что выполняется задержка на элемент разложения и суммирование попарных отсчетов:To obtain a brightness signal for odd lines, an operation is performed according to the algorithm, which consists in the fact that a delay is performed on the decomposition element and the summation of pairwise samples:

Коэффициент

в формуле (1) возвращает «должок», приобретенный за счет суммирования в попарных отсчетах. Очевидно, что выражение (4) можно представить так:Coefficient

in the formula (1) returns the “debt” acquired by summing in pairwise readings. Obviously, expression (4) can be represented as follows:

Применив аналогичный алгоритм для четных строк, получим следующее выражение для яркостного сигнала:Applying a similar algorithm for even lines, we obtain the following expression for the luminance signal:

Аналогично представим выражение (4) в основных цветах:Similarly, we represent the expression (4) in primary colors:

Выражения (4) и (5) показывают, что яркостной сигнал для нечетных и четных строк одинаков.Expressions (4) and (5) show that the luminance signal for the odd and even lines is the same.

Для получения цветоразностного сигнала синего (В-Y) выполняется операция по другому алгоритму, который заключается в том, что для нечетных строк выполняется задержка по времени на элемент разложения и вычитание попарных отсчетов:To obtain the blue color-difference signal (B-Y), an operation is performed according to another algorithm, which consists in the fact that for odd lines, a time delay is performed on the decomposition element and the subtraction of pairwise samples:

B-Y=⎣(G+Y_e)-(M_g+C_y)⎦=[(G+G+R)-(R+B+G+B)]=-[2B-G]BY = ⎣ (G + Y _e ) - (M _g + C _y ) ⎦ = [(G + G + R) - (R + B + G + B)] = - [2B-G]

Для получения цветоразностного сигнала красного (R-Y) ⎣выполняется операция по алгоритму, аналогичному при получении цветоразностного сигнала синего, но применительно для четных строк: R-Y=⎣(M_g+Y_e)-(G+C_y)⎦=[(R+B+G+R)-(G+G+B)]=2R-G.To obtain the color difference signal of red (RY) ⎣, an operation is performed according to the algorithm similar to receiving the color difference signal of blue, but with reference to even lines: RY = ⎣ (M _g + Y _e ) - (G + C _y ) ⎦ = [(R + B + G + R) - (G + G + B)] = 2R-G.

Эти два цветоразностных сигнала совместно с сигналом яркости замешиваются в цифровом виде в полный цифровой видеосигнал, снимаемый на выходе «Видео» фотоприемника.These two color-difference signals, together with the brightness signal, are digitally mixed into the full digital video signal taken at the output of the “Video” photodetector.

Необходимо отметить, что для заявляемого «кольцевого» фотоприемника световые «окна» для «кольцевого» мозаичного фильтра могут быть выполнены с геометрической формой не в виде прямоугольника, а в виде части кругового кольца.It should be noted that for the inventive "ring" photodetector, the light "windows" for the "ring" mosaic filter can be made with a geometric shape not in the form of a rectangle, but in the form of a part of a circular ring.

Телевизионная камера цветного изображения, выполненная на базе нового фотоприемника, см. фиг. 1, содержит последовательно расположенные и оптически связанные панорамный объектив 1-1, ИК-фильтр 1-3, светорегулирующую ячейку 1-4 и фотоприемник 1-2, мишень которого накрыта мозаичным цветным фильтром, являющимся «кольцевым» по форме, см. фиг. 3, который разделяет световой поток, попадающий на светочувствительные элементы, соответственно на его голубой, желтый, пурпурный и зеленый компоненты.Color television camera based on the new photodetector, see FIG. 1 comprises a panoramic lens 1-1 sequentially located and optically connected, an IR filter 1-3, a light control cell 1-4 and a photodetector 1-2, the target of which is covered by a mosaic color filter, which is “ring” in shape, see FIG. 3, which separates the luminous flux incident on the photosensitive elements, respectively, on its cyan, yellow, magenta and green components.

В состав телевизионной камеры входит также блок 1-5 механического сканирования сенсора, который кинематически связан с фотоприемником 1-2 и осуществляет его механическое сканирование (с шагом, равным ширине четырех строк) в перпендикулярном направлении относительно неподвижной плоскости изображения панорамного объектива. Очевидно, что сенсор сканера может быть введен в состав блока 1-5.The television camera also includes a mechanical scanning unit 1-5 of the sensor, which is kinematically connected with the photodetector 1-2 and carries out its mechanical scanning (in increments equal to four lines wide) in the perpendicular direction relative to the fixed image plane of the panoramic lens. Obviously, the scanner sensor can be included in unit 1-5.

Выход «кольцевого» процессора 1-2-5 видеосигналов фотоприемника является выходом «Видео» телевизионной камеры.The output of the "ring" processor 1-2-5 video signals of the photodetector is the output of the "Video" television camera.

Панорамный объектив 1-1 телевизионной камеры, как и в прототипе [1], предназначен для формирования оптического изображения кругового обзора (кольцевого изображения). В качестве технического решения для панорамного объектива 1-1, совпадающим с аналогичным решением для прототипа, может быть предложен панорамный зеркально-линзовый объектив, конструкция которого запатентована в России отечественными специалистами из Московского государственного университета геодезии и картографии [3].The panoramic lens 1-1 of the television camera, as in the prototype [1], is intended to form an optical image of a circular view (ring image). As a technical solution for the panoramic lens 1-1, which coincides with the similar solution for the prototype, a panoramic mirror-lens lens can be proposed, the design of which is patented in Russia by Russian specialists from Moscow State University of Geodesy and Cartography [3].

Фотография кольцевого изображения, формируемого панорамным объективом, представлена на фиг. 7. Угловое поле в пространстве предметов для этого объектива составляет 360 градусов по азимуту и может достигать (75-80) градусов по углу места.A photograph of the annular image formed by the panoramic lens is shown in FIG. 7. The angular field in the space of objects for this lens is 360 degrees in azimuth and can reach (75-80) degrees in elevation.

Наличие пассивной (неинформативной) области в центре оптического кадра панорамного объектива подтверждает целесообразность выбора формы фотоприемника в пользу кругового кольца.The presence of a passive (non-informative) region in the center of the optical frame of the panoramic lens confirms the advisability of choosing the shape of the photodetector in favor of a circular ring.

ИК-фильтр 1-3, как и в прототипе [1], изменяет спектральную характеристику «кольцевого» фотоприемника 1-2, обеспечивая необходимое согласование со спектральной чувствительностью человеческого глаза.The IR filter 1-3, as in the prototype [1], changes the spectral characteristic of the "ring" photodetector 1-2, providing the necessary agreement with the spectral sensitivity of the human eye.

Светорегулирующая ячейка 1-4 предназначена для управляемого скачкообразного изменения облученности мишени сенсора 1-2 и может быть выполнена по технологии [5] на основе электрохромного прибора.The light control cell 1-4 is designed for controlled abrupt changes in the irradiation of the target of the sensor 1-2 and can be performed according to the technology [5] based on an electrochromic device.

Светорегулирующая ячейка 1-4 (см. фиг. 5) представляет собой два плоскопараллельных стекла толщиной 2,5 мм, соединенные между собой в кювету так, что между внутренними поверхностями стекол образован зазор порядка 0,1-0,2 мм, заполненный электрохромным материалом ЭХМ-11. Внутренние поверхности стекол покрыты токопроводящим покрытием и образуют электроды, выводы которых расположены снаружи ячейки.The light control cell 1-4 (see Fig. 5) consists of two plane-parallel glasses 2.5 mm thick, interconnected in a cuvette so that a gap of the order of 0.1-0.2 mm filled with electrochromic material is formed between the inner surfaces of the glasses EHM-11. The inner surfaces of the glasses are coated with a conductive coating and form electrodes, the terminals of which are located outside the cell.

Световая характеристика ячейки 6 (см. фиг. 6) определяется свойствами электрохромной жидкости. Изменение коэффициента пропускания от τ_max (70%) до τ_min (1÷1,5%) составляет для ячейки величину τ_max/τ_min=70÷150 при подаче на выводы постоянного напряжения U, величина которого составляет около 1,2 В.The light characteristic of cell 6 (see Fig. 6) is determined by the properties of the electrochromic liquid. The change in the transmittance from τ _max (70%) to τ _min (1 ÷ 1.5%) for the cell is τ _max / τ _min = 70 ÷ 150 when a constant voltage U is applied to the terminals, the value of which is about 1.2 V .

Важно отметить, что физическое быстродействие изменения коэффициента пропускания такой ячейки позволяет обеспечить управление параметром с частотой до 50 Гц.It is important to note that the physical speed of the change in the transmittance of such a cell makes it possible to control the parameter with a frequency of up to 50 Hz.

Как показано на фиг. 1, ячейка 1-4 установлена в заднем отрезке объектива 1-1, но по соображениям конструкторского решения телевизионной камеры может быть установлена на его входе. К этому следует добавить, что при проектировании оптической схемы телевизионной камеры целесообразно рассмотреть вопрос о технологической возможности объединения (интегрирования) ячейки, ИК-фильтра и объектива путем создания монолитного оптического блока.As shown in FIG. 1, cell 1-4 is installed in the rear segment of the lens 1-1, but for reasons of design decision of the television camera can be installed at its input. It should be added that when designing the optical scheme of a television camera, it is advisable to consider the technological feasibility of combining (integrating) the cell, IR filter and lens by creating a monolithic optical unit.

Рассмотрим работу телевизионной камеры 1 цветного изображения в составе компьютерной системы панорамного сканирования, см. фиг. 1.Consider the operation of a color image television camera 1 as part of a panoramic panoramic computer system, see FIG. one.

Система содержит телевизионную камеру в позиции 1 и сервер в позиции 2, являющийся узлом локальной вычислительной сети, к которому подключены два или более персональных компьютеров в позиции 3. В разъем расширения на материнской плате сервера 2 установлена плата видео, согласованная по каналам ввода/вывода, управлению и питанию с шиной сервера, содержащая блок преобразования «кольцевого» кадра в «прямоугольный» (БПКП), вход которого подключен к выходу блока оперативной памяти на кадр, а выход - к выходу «сеть», причем число «прямоугольных» кадров (k), соответствующих одному текущему «кольцевому» кадру, удовлетворяет соотношению:The system contains a television camera in position 1 and a server in position 2, which is a local area network node to which two or more personal computers are connected in position 3. A video card is installed in the expansion slot on the server 2 motherboard, coordinated via input / output channels, control and power supply with a server bus, containing a block for converting a “ring” frame into a “rectangular” one (BPKP), the input of which is connected to the output of the RAM block per frame, and the output to the output “network”, and the number of “rectangular” ones Adrov (k), corresponding to one current "ring" frame, satisfies the relationship:

где

- горизонтальный угол поля зрения в градусах наблюдаемого оператором изображения, а само это преобразование выполняется программным путем, априори означающее оптимизированное использование мишени фотоприемника.Where

- the horizontal angle of the field of view in degrees observed by the operator of the image, and this conversion is performed by software, a priori meaning optimized use of the target of the photodetector.

Панорамный объектив 1-1 формирует «кольцевое» оптическое изображение контролируемой сцены, проецируя его через ИК-фильтр 1-3 и светорегулирующую ячейку 1-4, - на мишень 1-3-1 фотоприемника телевизионной камеры.Panoramic lens 1-1 forms an “annular” optical image of the scene being monitored, projecting it through an IR filter 1-3 and a light control cell 1-4, onto the target 1-3-1 of the photodetector of a television camera.

Блок 1-5 механического сканирования сенсора выполняет шаговое перемещение фотоприемника 1-2 с интервалом по расстоянию, равным ширине «кольцевой» мишени сенсора.Block 1-5 of the mechanical scanning of the sensor performs step-by-step movement of the photodetector 1-2 with an interval of distance equal to the width of the "ring" target of the sensor.

Когда фотоприемник 1-2 находится в статичном (неподвижном) состоянии, осуществляется зарядовое накопление в светочувствительных пикселах его «кольцевой» мишени 1-2-1. При этом коэффициент пропускания светорегулирующей ячейки 1-4 максимален, обеспечивая в фотодиодах сенсора 1-2 сбор информационных зарядов.When the photodetector 1-2 is in a static (stationary) state, charge accumulation in the photosensitive pixels of its “ring” target 1-2-1 is carried out. At the same time, the transmittance of the light-regulating cell 1-4 is maximum, providing in the photodiodes of the sensor 1-2 collection of information charges.

Когда интервал накопления заканчивается, коэффициент пропускания светорегулирующей ячейки 1-4 скачкообразно уменьшается до минимальной величины, изолируя мишень сенсора 1-2, и сохраняется таким в течение всего интервала перемещения фотоприемника 1-2 за один шаг.When the accumulation interval ends, the transmittance of the light control cell 1-4 abruptly decreases to a minimum, isolating the target of the sensor 1-2, and remains so throughout the entire interval of movement of the photodetector 1-2 in one step.

Длительность накопления зарядов информационной строки определяется освещенностью контролируемого объекта и чувствительностью фотоприемника 1-2. Учитывая, что механическое сканирование сенсора осуществляется принципиально медленнее, чем электронное, телевизионная камера 1 может быть справедливо названа камерой малокадрового телевидения.The duration of the accumulation of charges of the information line is determined by the illumination of the controlled object and the sensitivity of the photodetector 1-2. Given that mechanical scanning of the sensor is essentially slower than electronic, the television camera 1 can rightly be called a low-frame television camera.

По интерфейсу (например, USB 2,0) в оперативную память сервера 2 будет транслироваться цифровой видеосигнал цветного изображения в виде текущей пары (первой и второй) «кольцевых» строк, а затем и видеосигнал и других пар «кольцевых» строк при пошаговом перемещении самого фотоприемника на ширину четырех строк его мишени.Using an interface (for example, USB 2.0), the digital video signal of a color image in the form of the current pair (first and second) of “ring” lines will be transmitted to the RAM of server 2, and then the video signal and other pairs of “ring” lines when moving a photodetector to the width of four lines of its target.

В итоге в оперативную память сервера 2 будет занесена видеоинформация о «кольцевом» кадре, полученном при помощи «сканерной» записи составляющих его «кольцевых» строк.As a result, video information about the “circular” frame obtained using the “scanner” recording of the “circular” lines constituting it will be recorded in the RAM of server 2.

Допустим, что, как и в прототипе, горизонтальный угол поля зрения

предъявляемого панорамного изображения составляет 60 градусов.Assume that, as in the prototype, the horizontal angle of the field of view

The presented panoramic image is 60 degrees.

Тогда по соотношению (9) должно быть предусмотрено, что одна шестая часть каждой «кольцевой» строки из «кольцевого» кадра записывается в сервере 2 соответственно в один из шести массивов оперативной памяти на кадр.Then, according to relation (9), it should be provided that one sixth of each “ring” line from the “ring” frame is recorded in server 2, respectively, in one of six random access memory arrays per frame.

Предположим, что полное число «кольцевых» строк, составляющих в «кольцевом» кадре угол места сканирования панорамного объекта, равно m.Suppose that the total number of “circular” lines that make up the angle of the scanning position of a panoramic object in the “circular” frame is m.

Механическое сканирование сенсора определяет режим формирования «кольцевого» кадра как медленный, т.е. малокадровый.The mechanical scanning of the sensor determines the mode of formation of the "ring" frame as slow, i.e. small frame.

Поэтому необходимое время записи всех m строк в сервере 2 составит несколько секунд, но вполне оправдано достигаемым результатом - поддержанием неизменного показателя угла места кругового обзора и оптимизацией фотоприемника для ведения такого обзора.Therefore, the required recording time of all m lines in server 2 will be several seconds, but it is completely justified by the achieved result - maintaining a constant indicator of the elevation angle of the circular view and optimizing the photodetector for such a review.

После завершения записи последних строк «кольцевого» кадра блок 1-5 механического сканирования сенсора по сигналу реверсирования, как и в прототипе [1], возвращается назад в исходное положение.After the recording of the last lines of the "circular" frame is completed, the mechanical scanning unit 1-5 of the sensor by the reversal signal, as in the prototype [1], returns back to its original position.

А далее в сервере 2 при помощи элемента БПКП, реализующего возложенные на него функции программным путем, осуществляется операция считывания видеосигнала, а в результате - конвертирование «кольцевого» кадра в обычные «прямоугольные» кадры вещательного телевидения и возможность предоставления этой информации на выходе «сеть» сервера 2. Следовательно, цифровой видеосигнал записи для этого и каждого последующего «кольцевого» кадра изображения будет преобразован в 6 «прямоугольных» кадров, которые могут быть предложены в виде выбранной последовательности (см. фиг. 8) операторам компьютеров 3.And then in server 2, using the BPC element that implements the functions assigned to it programmatically, the video signal is read, and as a result, the “ring” frame is converted into ordinary “rectangular” frames of broadcast television and the ability to provide this information at the “network” output server 2. Therefore, the digital video recording signal for this and each subsequent "ring" image frame will be converted into 6 "rectangular" frames, which can be offered as the selected sequence (see Fig. 8) computer operators 3.

В настоящее время все элементы структурной схемы телевизионной камеры цветного изображения для панорамного компьютерного сканирования освоены или могут быть освоены отечественной промышленностью.Currently, all the elements of the structural diagram of a color television television camera for panoramic computer scanning are mastered or can be mastered by domestic industry.

Поэтому следует считать предполагаемое изобретение соответствующим требованию о промышленной применимости.Therefore, the alleged invention should be considered as meeting the requirement for industrial applicability.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES

1. Патент РФ №2675245. МПК H04N 5/00. Устройство «кольцевого» фотоприемника для панорамного телевизионно-компьютерного сканирования. / В.М. Смелков // Б.И. - 2018. - №35.1. RF patent No. 2675245. IPC H04N 5/00. The device of the "ring" photodetector for panoramic television-computer scanning. / V.M. Smelkov // B.I. - 2018. - No. 35.

2. Хромов Л.И., Лебедев Н.В., Цыцулин А.К., Куликов А.Н. Твердотельное телевидение. - «Радио и связь», 1986.2. Khromov L.I., Lebedev N.V., Tsytsulin A.K., Kulikov A.N. Solid state television. - "Radio and Communications", 1986.

3. Патент РФ №2185645. МПК G02B 13/06, G02B 17/08. Панорамный зеркально-линзовый объектив. / А.В. Куртов, В.А. Соломатин // Б.И. - 2002. - №20.3. RF patent No. 2185645. IPC G02B 13/06, G02B 17/08. Panoramic mirror lens. / A.V. Kurtov, V.A. Solomatin // B.I. - 2002. - No. 20.

4. Березин В.В., Умбиталиев А.А., Фахми Ш.С., Цыцулин А.К. и Шипилов Н.Н. Твердотельная революция в телевидении: Телевизионные системы на основе приборов с зарядовой связью, систем на кристалле и видеосистем на кристалле. Под ред. А.А. Умбиталиева и А.К. Цыцулина. - М.: «Радио и связь», 2006.4. Berezin V.V., Umbitaliev A.A., Fakhmi Sh.S., Tsytsulin A.K. and Shipilov N.N. Solid State Revolution in Television: Television systems based on charge-coupled devices, systems on a chip, and video systems on a chip. Ed. A.A. Umbitalieva and A.K. Tsytsulina. - M.: “Radio and Communications”, 2006.

5. Разработка светорегулирующих ячеек и технологического процесса их изготовления. Технический по теме «Балтика». Новгород (Великий Новгород), 1979.5. Development of light control cells and the technological process of their manufacture. Technical on the topic "Baltic". Novgorod (Veliky Novgorod), 1979.

Claims

1. Television camera color image for panoramic computer scanning, consisting of sequentially located and optically interconnected panoramic lens, infrared cut-off filter (IR filter) and a "ring" photodetector (sensor), having the shape of a circular ring and containing on its crystal " annular "four-line photodetector region (target) made in the form of lines of photosensitive elements (pixels) located along radial directions from an imaginary center the ring to its outer periphery, and the number of photosensitive pixels in each “ring” row is the same, and their area from row to row is different, increasing as you move to the outer periphery of the photodetector, while the target itself is covered with a mosaic filter that separates the light into blue, yellow, magenta, and green components, the area of photosensitive pixels on the target of the photodetector coincides with the area of the corresponding “windows” of the mosaic color filter, while the “ring” photodetector kinematically connects with a mechanical scanning unit of the sensor, which moves it stepwise at a distance equal to four lines in the perpendicular direction relative to the fixed image plane of the panoramic lens, characterized in that the photodetector is made on a crystal made using the technology of complementary metal-oxide-semiconductor structures (CMOS), by implementing the "coordinate addressing" method, and the four-line target of the sensor consists of photodiode active pixels, each of which x has an analog video signal amplifier with a gain of K _m , as well as a built-in analog-to-digital converter (ADC), which transfers the video signal of the active pixel to its “radial” video bus, all of which together combine the active pixels of the target into “radial” columns moreover, the ADC for pixels located along each “ring” line of the sensor is controlled using a separate “ring” line bus, the total number of which is four, and the number of “radial” n video - the number of pixels in each row of the sensor; at the same time, the blocks that perform the scan and generation of the output voltage of the digital video signal of the color image are placed on the common crystal of the photodetector, namely the “ring” four-line scan register per frame, which selects the “ring” line, the “ring” video signal switch containing video signal switches for each "Radial" column, which are controlled from the corresponding output of the "ring" horizontal multiplexer and provide video transmission at the output of each "ra ialnoy "video bus to" ring "video bus, and from it - the information input" annular "CPU video, whose output is the output" Video "photodetector, wherein the gain K _m of active pixels for each current" ring "sensor line varies ratio:

where Δ ₁ and Δ _m are respectively the photosensitive area of the active pixel for the first and current "ring" read lines in the "ring" sensor, providing the same value of the reading aperture within the entire "ring" four-line image raster, and a light-regulating camera is additionally introduced into the television camera the cell, which is based on an electrochromic device, is installed in the rear segment of the panoramic lens and transmits the light flux from the output of the panoramic lens through An IR filter to the sensor target or isolating the target from this light flux by a control signal from the corresponding output of the “ring” multiplexer, which is also a control signal for the mechanical scanning unit of the sensor.

2. The color television television camera according to claim 1, characterized in that in the “ring” photodetector, the charge storage electrodes of the active pixels of the target, as well as the light “windows” of the “ring” mosaic filter, are made with a geometric shape in the form of a part of a circular ring.

3. The television camera color image according to claim 1, characterized in that the "ring" photodetector is made as part of a mechanical scanning unit of the sensor.

4. The color television television camera according to claim 1, characterized in that the IR filter and the light control cell are integrated with the panoramic lens into an optical unit.