Пристрій для перетворення зображення з видимого світла в цифрове зображення
Формула / Реферат
1. Пристрій для перетворення зображення з видимого світла в цифрове зображення, що складається із послідовно розташованих по ходу оптичного сигналу блока розділення світлового потоку, фотоприймача оптичного випромінювання та з'єднаного з ними електронного блока обробки інформації, який відрізняється тим, що блок розділення світлового потоку містить матрицю світлових затворів та збиральний об'єктив, причому фотоприймач оптичного випромінювання виконаний у вигляді щонайменше одного фотоелемента, який розташований на оптичній осі збирального об'єктива, а вхід управління матриці світлових затворів і виходи фотоелементів підключені до входів електронного блока обробки інформації.
2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що до входу управління матриці світлових затворів приєднаний мікропроцесорний контролер.
3. Пристрій за пп. 1, 2, який відрізняється тим, що на вході електронного блока обробки інформації розташований підсилювач.
Текст
Реферат: Пристрій для перетворення зображення з видимого світла в цифрове зображення складається із послідовно розташованих по ходу оптичного сигналу блока розділення світлового потоку, фотоприймача оптичного випромінювання та з'єднаного з ними електронного блока обробки інформації. Блок розділення світлового потоку містить матрицю світлових затворів та збиральний об'єктив. Фотоприймач оптичного випромінювання виконаний у вигляді щонайменше одного фотоелемента, який розташований на оптичній осі збирального об'єктива. Вхід управління матриці світлових затворів і виходи фотоелементів підключені до входів електронного блока обробки інформації. UA 95275 U (12) UA 95275 U UA 95275 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до області оптико-електронної техніки і може бути використана для створення відеокамер, фотокамер і різних оптико-електронних приладів. Цифрування зафіксованих аналогових зображень може бути виконане за допомогою цифрового фотоапарата або сканера. Вибір технології оцифровки залежать від виду зображення, характеру його носія (прозорий або непрозорий) та вимог до якості одержуваного цифрового зображення. Світлочутлива матриця CCD (англ. - Couple-Charged Device) або сенсор, або фотоматриця головна частина цифрової камери (або ж іншого пристрою), яка реєструє падаюче на неї світло. Фотоматриця - спеціалізована аналогова або цифро-аналогова інтегральна мікросхема, що складається з світлочутливих елементів - фотодіодів. Призначена для перетворення проектованого на неї оптичного зображення в аналоговий електричний сигнал або в потік цифрових даних (при наявності аналого-цифрового перетворювача безпосередньо в складі матриці). Розмір світлочутливих елементів фотоматриці визначається як відношення розміру фотоматриці до числа світлочутливих елементів, розташованих на ній, так як розмір фотоматриці обмежений габаритами пристрою, для збільшення її роздільної здатності (числа світлочутливих елементів) необхідне зменшення площі окремого світлочутливого елемента, що веде до зменшення кількості зібраного ним світла і зменшення світлочутливості фотоматриці в цілому. Відповідно для збільшення роздільної здатності фотоматриці без зменшення її світлочутливості необхідне збільшення її розмірів (габаритів пристрою). Також конструктивною особливістю фотоматриці є неоднорідність розташованих на ній світлочутливих елементів (технічно неможливе створення фотоматриці з абсолютно ідентичними світлочутливими елементами), що веде до флуктуації такого її параметра як "рівень чорного" внаслідок того, що значення сигналу кожного світлочутливого елемента при відсутності світла, падаючого на фотоматрицю, розрізняються (так званий шум фотоматриці). Таким чином, недоліками фотоматриці (а отже і пристроїв, побудованих на її основі) є: - неможливість збільшення розподільчої здатності фотоматриці і пристрою без втрати її світлочутливості при збереженні розмірів; - шум фотоматриці внаслідок неоднорідності світлочутливих елементів; - обмежені характеристики світлочутливих елементів через зменшення їх розмірів для інтеграції на фотоматрицю. В основу корисної моделі поставлена задача розробки пристрою для перетворення зображення з видимого світла в цифрове зображення, в якому шляхом нових конструктивних змін досягається підвищення роздільної здатності пристрою без збільшення його габаритів, поліпшення якості передачі кольору і світлочутливості, збільшення значення сигнал/шум та одночасно зменшення кінцевої вартості пристрою. Поставлена задача вирішується тим, що запропонований пристрій для перетворення зображення з видимого світла в цифрове зображення, що складається із послідовно розташованих по ходу оптичного сигналу блока розділення світлового потоку, фотоприймача оптичного випромінювання, та з'єднаного з ними електронного блока обробки інформації, в якому згідно з корисною моделлю блок розділення світлового потоку містить матрицю світлових затворів та збиральний об'єктив, причому фотоприймач оптичного випромінювання виконаний у вигляді щонайменше одного фотоелемента, який розташований на оптичній осі збирального об'єктива, а вхід управління матриці світлових затворів і виходи фотоелементів підключені до входів електронного блока обробки інформації. Крім того, до входу управління матриці світлових затворів приєднаний мікропроцесорний контролер. Крім того, на вході електронного блока обробки інформації розташований підсилювач. Корисна модель пояснюється кресленнями, де на Фіг. 1 схематично зображений запропонований пристрій, на Фіг. 2 - запропонований пристрій з підсилювачем, на Фіг. 3А, 3Б, 3В, 3Г та 3Д зображено приклад поділу блоком розділення вхідного світлового потоку на матрицю світлових пучків, на Фіг. 4А - вміст пам'яті електронного блока, а на Фіг. 4Б наведено приклад генерації електронним блоком картинки вхідного зображення, на Фіг. 5 зображена схема пристрою по першому прикладу реалізації корисної моделі, на Фіг. 6А зображено схему отримання першого пікселя зображення та на Фіг. 6Б - схему отримання другого пікселя зображення відповідно першому прикладу реалізації, на Фіг. 7 зображена схема пристрою по другому прикладу реалізації корисної моделі, на Фіг. 8 - матриця горизонтальних світлових затворів, на Фіг. 9А зображено схему отримання першого пікселя зображення та на Фіг. 9Б схему отримання другого пікселя зображення відповідно другому прикладу реалізації. Пристрій для перетворення зображення з видимого світла в цифрове зображення (див. Фіг. 1) складається із послідовно розташованих по ходу оптичного сигналу 1 блока розділення 2 1 UA 95275 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 світлового потоку, фотоприймача оптичного випромінювання, який виконаний у вигляді щонайменше одного фотоелемента 3 та з'єднаного з ними електронного блока обробки інформації 4. Блок розділення 2 світлового потоку містить матрицю 5 світлових затворів та збиральний об'єктив 6, а фотоелемент(ти) 3 розташований(ні) на оптичній осі збирального об'єктива 6. Вхід управління матриці 5 світлових затворів і виходи фотоелементів 3 підключені до входів електронного блока обробки інформації 4. До входу управління матриці 5 світлових затворів може бути приєднаний мікропроцесорний контролер (не показаний). А на вході електронного блока обробки інформації 4 може бути розташований підсилювач 7 (див. Фіг. 2). Вхідний світловий потік 1 проходить через блок розділення 2 світлового потоку, де він розділяється на матрицю складових його світлових пучків, число світлових пучків відповідає роздільній здатності пристрою. Далі блок розділення 2 послідовно проектує кожен світловий пучок на фотоелемент 3, де він перетворюються в електричний сигнал, який визначає колір і яскравість даного світлового пучка (формується піксель вхідного зображення) після чого електричний сигнал надходить в електронний блок обробки інформації 4, де він зберігається для його подальшої обробки. Після отримання електронним блоком 4 даних по всіх світлових пучках матриці, ним виробляється генерація картинки вхідного зображення на підставі збережених даних. На Фіг. 3А-Д зображено приклад поділу блоком розділення 2 вхідного світлового потоку 1 на матрицю світлових пучків, яка складається з чотирьох світлових пучків (2 ряди, 2 стовпця), які відповідають зображенню в 4 пікселя (2 ряди, 2 стовпця) і послідовну проекцію отриманих світлових пучків на фотоелемент 3. На Фіг. 3А блок розділення 2 неактивний (не пропускає світло на фотоелемент 3), вихідне зображення цілком проектується на нього. На Фіг. 3Б, 3В, 3Г та 3Д блок розділення 2 послідовно проектує на фотоелемент 3 1-й, 2-й, 3-й, 4-й пікселі зображення. На Фіг. 4А та 4Б наведено приклад генерації електронним блоком 4 картинки вхідного зображення розміром 2 × 2 пікселя на підставі даних про колір і яскравість 4-х світлових пучків, збережених ним у своїй пам'яті. На Фіг. 4А показано вміст пам'яті електронного блока 4 з даними сканування 4-х світлових пучків (яскравість, колір, послідовний номер світлового потоку позначено І, II, III, IV). На Фіг. 4Б показано генерацію електронним блоком 4 зображення розміром 2 × 2 пікселя, на підставі даних про сканування 4-х світлових пучків, які зберігаються в його пам'яті. Корисна модель пояснюється конкретними прикладами реалізації. Приклад 1. Блок розділення 2 світлового потоку складається (див. Фіг. 5) з матриці 5 світлових затворів, яка розташована перпендикулярно вхідному світловому потоку 1, далі розташований збиральний об'єктив 6, що складається з однієї або декількох лінз в залежності від конструктивних особливостей пристрою. За блоком розділення 2 знаходиться фотоелемент 3, який розташований на оптичній осі збирального об'єктива 6 у його фокусі або на невеликому видаленні від нього (при віддаленні фотоелемента 3 від фокуса збирального об'єктива 6 площа проектованого на нього світлового потоку збільшується і відстань віддалення підбирається виходячи з оптимального значення для фотоелемента). Вхід управління матриці 5 світлових затворів і виходи фотоелементів 3 підключені до входів електронного блока обробки інформації 4. Електронний блок 4 здійснює управління активністю усіх затворів на матриці 5 світлових затворів, тобто здійснює відкривання/закривання будь-якого затвору. На початку процесу отримання даних електронним блоком 4 проводиться початкова ініціалізація шляхом закриття всіх шарів матриці 5 світлових затворів. Для отримання інформації першого світлового пучка (1й піксель зображення) електронний блок 4 відкриває перший затвор 8 матриці 5 світлових затворів (див. Фіг. 6А), вхідний світловий потік, проходячи через нього, перетворюється в 1-й виділений світловий пучок, який, пройшовши через збиральний об'єктив 6, проектується на фотоелемент 3, де він перетвориться в електричний сигнал з інформацією про яскравість і колір першого пікселя зображення, і який далі надходить в електронний блок 4 для подальшої обробки. Далі для отримання інформації другого світлового пучка (2-й піксель зображення) електронний блок 4 закриває перший затвор 8 на матриці 5 світлових затворів і відкриває другий затвор 9 (див. Фіг. 6Б). Вхідний світловий потік, проходячи через другий затвор, перетвориться в 2-й виділений світловий пучок, який, пройшовши через збиральний об'єктив 6, також проектується на фотоелемент 3, де він перетвориться в електричний сигнал з 2 UA 95275 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 інформацією про яскравість і колір другого пікселя зображення, який далі також надходить в електронний блок 4 для наступної обробки. Число світлових пучків в матриці світлових потоків (роздільна здатність пристрою) рівне: К = К1*К2, де: К1 - число рядів затворів в матриці світлових затворів, К2 - число стовпців затворів в матриці світлових затворів. Таким чином електронний блок 4, керуючи матрицею 5 світлових затворів, отримує інформацію про всі світлові пучки матриці світлових потоків, після чого їм проводиться обробка збереженої інформації і генерації картинки вихідного зображення як було показано раніше на Фіг. 4А та 4Б. Приклад 2. Блок розділення 2 світлового потоку складається (див. Фіг. 7) з матриці 5 світлових затворів, за якою розташований збиральний циліндричний об'єктив 6. Найпростішим прикладом збирального циліндричного об'єктива є плоско-опукла циліндрична лінза. На відміну від першого прикладу реалізації, матриця світлових затворів виконана у вигляді матриці горизонтальних світлових затворів як показано на Фіг. 8. На Фіг. 8 позначені активні затвори 10, які не пропускають світло, неактивний затвор 11, світло через нього проходить безперешкодно та проекція 12 смуги світла, що проходить через неактивний затвор 11. За блоком розділення 2 знаходиться декілька фотоелементів 3, розташованих в один ряд у фокусі збирального об'єктива 6 або на невеликому видаленні від нього (при видаленні фотоелементів 3 від фокуса збирального об'єктива 6 площа проектованого на нього світлового потоку збільшується і така відстань підбирається виходячи з оптимального значення для фотоелементів 3). Кожен фотоелемент 3 відділений від іншого фотоелемента 3 невеликим екраном 13, який призначений для блокування попадання на фотоелемент променів, які поширюються не перпендикулярно його площині. Вхід управління матриці 5 світлових затворів і вихід всіх фотоелементів 3 з'єднані з електронним блоком 4. Електронний блок 4 здійснює управління активністю усіма затворами на матриці 5 світлових затворів, тобто здійснює відкривання/закривання будь-якого затвору. На початку процесу отримання даних електронний блок 4 по всій матриці світлових потоків ним виробляється початкова ініціалізація матриці 5 світлових затворів шляхом закриття всіх затворів. Для отримання інформації першого світлового пучка (1-й піксель зображення) електронний блок 4 відкриває (див. Фіг. 9А) перший затвор 14 матриці 5 світлових затворів і зчитує інформацію з першого фотоелемента 3, електричний сигнал з якого несе інформацію про яскравість і колір 1го пікселя зображення, після чого електронний блок 4 зберігає дані для подальшої обробки. Далі для отримання інформації другого світлового пучка (2-й піксель зображення) електронний блок 4 зчитує (див. Фіг. 9Б) інформацію з другого фотоелемента 3, електричний сигнал з якого несе інформацію про яскравість і колір 2-го пікселя зображення, після чого електронний блок 4 зберігає дані для подальшої обробки. Після отримання інформації з усіх фотоелементів 3, електронний блок 4 закриває перший затвор 14 на матриці 5 світлових затворів і відкриває другий затвор матриці 5 світлових затворів і повторює операцію зчитування даних з усіх фотоелементів 3, отримуючи тим самим дані по другому ряду зображення. Число світлових пучків в матриці світлових потоків (роздільна здатність пристрою) рівне: К = К1*К2, де: К1 - число затворів в матриці 5 світлових затворів, К2 - число фотоелементів. Після отримання електронним блоком 4 даних по всіх світлових потоках ним проводиться обробка збереженої інформації і генерації картинки вихідного зображення як було показано раніше на Фіг. 4А та 4Б. Також в запропонований пристрій може включатися дихроїдна призма, що дає можливість додатково підвищити характеристики пристрою, з мінімальним ускладненням конструкції. Крім того, в блоці розділення світлового потоку по ходу оптичного сигналу спочатку може бути розміщений збиральний об'єктив, а потім матриця світлових затворів, такі конструктивні зміни не міняють суть запропонованого технічного рішення. Запропонована корисна модель може знайти застосування для створення відеокамер, фотокамер і різних оптико-електронних приладів. 3 UA 95275 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 15 1. Пристрій для перетворення зображення з видимого світла в цифрове зображення, що складається із послідовно розташованих по ходу оптичного сигналу блока розділення світлового потоку, фотоприймача оптичного випромінювання та з'єднаного з ними електронного блока обробки інформації, який відрізняється тим, що блок розділення світлового потоку містить матрицю світлових затворів та збиральний об'єктив, причому фотоприймач оптичного випромінювання виконаний у вигляді щонайменше одного фотоелемента, який розташований на оптичній осі збирального об'єктива, а вхід управління матриці світлових затворів і виходи фотоелементів підключені до входів електронного блока обробки інформації. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що до входу управління матриці світлових затворів приєднаний мікропроцесорний контролер. 3. Пристрій за пп. 1, 2, який відрізняється тим, що на вході електронного блока обробки інформації розташований підсилювач. 20 4 UA 95275 U 5 5 UA 95275 U 6 UA 95275 U 7 UA 95275 U 8 UA 95275 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 9
ДивитисяДодаткова інформація
МПК / Мітки
МПК: G03B 17/00, G02F 1/133
Мітки: пристрій, видимого, перетворення, цифрове, світла, зображення
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/11-95275-pristrijj-dlya-peretvorennya-zobrazhennya-z-vidimogo-svitla-v-cifrove-zobrazhennya.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Пристрій для перетворення зображення з видимого світла в цифрове зображення</a>
Попередній патент: Автоматизована система електронного маркування і перевірки товарів, у т. ч. підакцизних товарів
Наступний патент: Пристрій для індикації першого відкупорювання пляшки
Випадковий патент: Спосіб визначення локальної яскравісної температури в окремих точках нагрітого тіла та розподілу яскравісної температури по поверхні нагрітого тіла