專利名稱：成像裝置和控制裝置的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及成像裝置以及控制所述裝置的方法。所述裝置包括使之能發(fā)射或檢測(cè)圖像的矩陣裝置。換言之，對(duì)于任何矩陣屏幕或攝像機(jī)，都可以實(shí)施本發(fā)明。
(2)背景技術(shù)矩陣裝置包括成行和成列的許多點(diǎn)。這些點(diǎn)是連續(xù)地使用的，從而使得裝置對(duì)于向它提供操作所必需能量的電源電壓中的瞬時(shí)變化敏感。作為對(duì)付這種瞬時(shí)變化的保護(hù)措施，已經(jīng)使用了線性電源，這種電源由于輸出在時(shí)間上極穩(wěn)定的直流電壓的特性而廣為人知。一般，線性電源的體積較大，因此不適用于移動(dòng)矩陣裝置。此外，線性電源消耗相當(dāng)大的能量。線性電源的這兩個(gè)缺點(diǎn)經(jīng)常使它們必須遠(yuǎn)離矩陣裝置，移動(dòng)的也好，其它的也好，這就可能引發(fā)其它干擾問題，例如，在連接電源和矩陣裝置的電纜中的電磁干擾問題。
此外，曾嘗試使用斬波(chopped)電源來(lái)提供矩陣裝置操作所需要的能量。這些電源與線性電源比較，體積要小許多，而且能量消耗也較小，因此可以把它們放得接近矩陣裝置。因此，可以使電磁干擾最小化。另一方面，斬波電源提供的電壓與線性電源提供的電壓相比較在時(shí)間上是較不穩(wěn)定的。因此，斬波電源對(duì)矩陣裝置所發(fā)射或檢測(cè)的圖像產(chǎn)生相當(dāng)大的干擾。
(3)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明能夠減輕上述各種缺點(diǎn)。為了這個(gè)目的，本發(fā)明的主題是一種成像裝置，它包括電源、矩陣成像裝置、同步裝置，按掃描頻率對(duì)矩陣成像裝置的矩陣進(jìn)行掃描，電源把直流輸入電壓轉(zhuǎn)換成允許對(duì)矩陣成像裝置供電的至少一個(gè)直流輸出電壓，其特征在于電源是斬波型的，還在于斬波電源按取決于掃描頻率的斬波頻率對(duì)直流輸入電壓進(jìn)行斬波。
實(shí)施本發(fā)明可以不管使矩陣裝置同步的方式。作為例子，可以連續(xù)地使用矩陣的行中的每個(gè)點(diǎn)，并且可以連續(xù)地把矩陣的所有行串在一起。還有可能在使用下一行之前同時(shí)使用一行中的所有點(diǎn)，因此把矩陣的所有行串在一起。
可以采用沿單行和多列安排的點(diǎn)來(lái)實(shí)施本發(fā)明，以構(gòu)成條狀陣列。
在輸出電壓或斬波電源的電壓中的主要瞬時(shí)變化是與斬波頻率同步的。通過矩陣裝置掃描頻率的同步，一個(gè)輸出電壓或多個(gè)輸出電壓中的瞬時(shí)變化所產(chǎn)生的干擾變成重復(fù)性的，有可能通過例如偏移圖像的手段來(lái)校正這些干擾。
為了這個(gè)目的，本發(fā)明的主題是一種控制成像裝置的方法，所述成像裝置包括電源、矩陣成像裝置，按掃描頻率對(duì)矩陣成像裝置的矩陣進(jìn)行掃描，電源把直流輸入電壓轉(zhuǎn)換成允許對(duì)矩陣成像裝置供電的至少一個(gè)直流輸出電壓，其特征在于電源是斬波型的，還在于斬波電源按取決于掃描頻率的斬波頻率對(duì)直流輸入電壓進(jìn)行斬波，并在于對(duì)有用的圖像施加隨偏移圖像而定的校正。
當(dāng)用于矩陣攝像機(jī)，以及當(dāng)對(duì)攝像機(jī)捕獲到的數(shù)據(jù)執(zhí)行數(shù)字處理(這種處理會(huì)提高圖像的增益)時(shí)，對(duì)實(shí)施本發(fā)明特別感興趣。特別的，這種處理不但放大了圖像還放大了它所包含的干擾。不實(shí)施本發(fā)明，就會(huì)存在圖像被這種處理所放大的干擾掩蔽起來(lái)的危險(xiǎn)性。作為例子，這種類型的處理被用來(lái)增強(qiáng)低亮度圖像，或用在使用X射線進(jìn)行的醫(yī)學(xué)成像中，以便從病人的單次X射線曝光來(lái)看清不同的部分。更精確地，從單次急射(snapshot)有可能產(chǎn)生數(shù)個(gè)不同的可見圖像，例如，從一個(gè)圖像可以看到血管，而從另一個(gè)圖像可以看到骨頭。通過增加攝像機(jī)捕獲的部分?jǐn)?shù)據(jù)的增益來(lái)選擇要看的部分。
(4)


閱讀了通過附圖來(lái)示意的本發(fā)明的詳細(xì)說明，將會(huì)較好地理解本發(fā)明和明白其它優(yōu)點(diǎn)，其中圖1以方框圖的形式表示根據(jù)本發(fā)明的裝置的各個(gè)單元；圖2a和2b表示斬波電源輸出電壓的示例瞬時(shí)變化；圖3以圖解形式表示包括矩陣光敏裝置的一個(gè)裝置的實(shí)施例。
(5)具體實(shí)施方式
為了簡(jiǎn)化說明，在各張圖紙中的相同的單元將含有相同的布局標(biāo)記。
在圖1中表示的裝置包括斬波電源1、由點(diǎn)的矩陣形成的矩陣成像裝置2以及同步裝置3。斬波電源轉(zhuǎn)換直流輸入電壓Dce，以形成至少一個(gè)直流輸出電壓DCs而向矩陣裝置2供電。斬波電源1使直流輸入電壓Dce按所謂的斬波頻率進(jìn)行斬波，然后對(duì)斬波信號(hào)進(jìn)行平均以形成直流輸出電壓DCs。根據(jù)矩陣裝置2和同步裝置的能量要求，同一個(gè)斬波電源可以提供數(shù)個(gè)輸出電壓DCs。同步裝置3向矩陣裝置2提供同步信號(hào)Sc，其所謂的掃描頻率能夠按順序使用矩陣裝置2的各個(gè)點(diǎn)。同步裝置3向斬波電源1提供斬波信號(hào)Sh。信號(hào)Sh的斬波頻率取決于掃描頻率。
作為例子，按50赫茲的頻率對(duì)矩陣裝置定義的圖像進(jìn)行掃描，而斬波頻率在200千赫的數(shù)量級(jí)。然后，同步裝置定義作為掃描頻率的倍數(shù)的斬波頻率。斬波電源1的制造提出了一個(gè)需要斬波頻率必須遵從的頻率跨度。既然是這樣，選擇上面定義的倍數(shù)，以使乘以這個(gè)倍數(shù)后的掃描頻率在這個(gè)跨度內(nèi)。
通過對(duì)直流輸入電壓進(jìn)行斬波，然后通過對(duì)斬波信號(hào)進(jìn)行平均而產(chǎn)生直流輸出電壓DCs，直流輸出電壓DCs包括與斬波頻率同步化的干擾。這些干擾與斬波電源提供的能量有關(guān)。
作為例子，圖2a表示在示波器屏幕上觀察到的輸出電壓DCs的干擾。在示波器的第一通道①上示出斬波信號(hào)Sh。這是在斬波頻率處選通的一個(gè)周期性的信號(hào)。在第二通道②上示出信號(hào)DCs。顯示的定標(biāo)(scale)是每分度一毫伏的數(shù)量級(jí)。信號(hào)DCs與在第一通道①上的信號(hào)Sh同步，展現(xiàn)出斬波頻率的波動(dòng)。信號(hào)DCs還展現(xiàn)出也與斬波頻率同步的尖峰p1。
此外，在圖2b中示出在斬波電源附近輻射的磁場(chǎng)。正如圖2a一樣，在示波器的通道①上示出斬波信號(hào)Sh。另一方面，在通道②上示出跨越一定匝數(shù)的電感器兩端形成的電壓，該電感器被放置在緊靠斬波電源處?？缭诫姼衅鲀啥说碾妷呵€圖給出斬波電源輻射的磁場(chǎng)的圖像。在通道②上示出的電壓展現(xiàn)出與斬波信號(hào)Sh同步的尖峰p2。
通過使矩陣裝置2的掃描和斬波電源的斬波同步，對(duì)于發(fā)射和接收的每個(gè)圖像，由電源傳導(dǎo)或輻射的干擾將出現(xiàn)在矩陣圖像裝置2的相同點(diǎn)處。
在圖3中表示的裝置包括斬波電源1、矩陣成像裝置以及同步裝置3。斬波電源1接收兩個(gè)輸入端子11和12之間的直流輸入電壓Dce，以及在輸入端子13上的同步信號(hào)Sc。斬波電源1在兩個(gè)輸出端子14和15分別輸送兩個(gè)直流電壓VP1和VP2。斬波電源1包括由初級(jí)繞組E1和兩個(gè)次級(jí)繞組S1和S2組成的變壓器T、三個(gè)電容器C1到C3、五個(gè)二極管D1到D5、兩個(gè)電感器L1和L2、一個(gè)電子開關(guān)I以及用于電子開關(guān)I的控制裝置16。
把電容器C1連接在端子11和12之間。把端子12連接到初級(jí)繞組E1的中間端子17。把端子11連接到二極管D1的陽(yáng)極以及通過電子開關(guān)I連接到初級(jí)繞組F1的第一端端子18。把二極管D1的陰極連接到初級(jí)繞組E1的第二端端子19。二極管D1能夠預(yù)防在初級(jí)繞組E1的端子之間形成過電壓。
把二極管D2的陽(yáng)極連接到次級(jí)繞組S1的第一端子20，并把二極管D3的陽(yáng)極連接到次級(jí)繞組S1的第二端子21。把兩個(gè)二極管D2和D3的陰極都連接到電感器L1的第一端子。電感器L2的第二端子形成輸出端子14，并通過電容器C2連接到次級(jí)繞組S2的第二端子23。二極管D4和D5、電感器L2和電容器C2對(duì)流過次級(jí)繞組S1的交流電進(jìn)行整流，使之形成直流電壓VP1。
同樣，把二極管D4的陽(yáng)極連接到次級(jí)繞組S2的第一端子22，并把二二極管D5的陽(yáng)極連接到次級(jí)繞組S2的第二端子23。把兩個(gè)二極管D4和D5的陰極都連接到電感器L2的第一端子。電感器L1的第二端子形成輸出端子15，并通過電容器C3連接到次級(jí)繞組S1的第二端子21。二極管D2和D3、電感器L1和電容器C3對(duì)流過次級(jí)繞組S1的交流電進(jìn)行整流，使之形成直流電壓VP2。
電子開關(guān)I的控制裝置16接收來(lái)自同步裝置3的斬波信號(hào)Sh?？刂蒲b置16還接收電壓VP1。裝置16按信號(hào)Sh的頻率使開關(guān)I斷開和閉合的方式，使得在初級(jí)繞組E1中產(chǎn)生交變電流。這個(gè)電流在次級(jí)繞組S1和S2中產(chǎn)生其它交變電流。通過改變開關(guān)I閉合持續(xù)期與斷開持續(xù)期之間的比值來(lái)調(diào)整電壓VP1。這種調(diào)整是作為所接收的電壓VP1的函數(shù)而通過裝置16來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這種調(diào)整模式在文獻(xiàn)中稱為“脈寬調(diào)制”。
作為一種改變，可以用例如MOSFET(金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)型的、受裝置16控制的電子開關(guān)來(lái)代替二極管D3和D5。
矩陣成像裝置2包括光敏點(diǎn)P1到P9，分別由根據(jù)頭-尾配置串聯(lián)安裝的光敏二極管Dp和開關(guān)二極管Dc構(gòu)成。矩陣成像裝置2包括與成列導(dǎo)體X1到X3交叉的成行導(dǎo)體Y1到Y(jié)3，在每個(gè)相交處，光敏點(diǎn)連接在行導(dǎo)體和列導(dǎo)體之間。因此，沿行L1到L3和列CL1到CL3來(lái)排列光敏點(diǎn)P1到P9。
在圖2的例子中，只表示出定義9個(gè)光敏點(diǎn)的三行和三列，但是這種矩陣可以具有更大的容量，可能增加到數(shù)百萬(wàn)個(gè)點(diǎn)。例如，產(chǎn)生具有沿3000行和3000列(在40cm×40cm數(shù)量級(jí)的面積內(nèi))排列的光敏點(diǎn)的矩陣是很普通的，或者排列成單行、多列構(gòu)成一檢測(cè)帶狀陣列。
光敏裝置包括形成行控制電路的同步裝置3，其輸出SY1、SY2、SY3分別連接到行導(dǎo)體Y1、Y2、Y3。行控制電路3具有各種元件(未示出)，例如，諸如時(shí)鐘電路、開關(guān)電路、移位寄存器，使之能夠執(zhí)行對(duì)行導(dǎo)體Y1到Y(jié)3的順序?qū)ぶ?，并產(chǎn)生斬波信號(hào)Sh。行控制電路3接收用于定義施加到行導(dǎo)體和一個(gè)源上的偏置脈沖幅度的電壓VP1，以及用于定義施加到行導(dǎo)體的讀出脈沖的幅度的電壓VP2。這兩個(gè)電壓可能是同一個(gè)電壓。
在P1到P9的每個(gè)光敏點(diǎn)中，兩個(gè)二極管Dp、Dc連接在一起，既可以通過它們的陰極連接，也可以通過它們的陽(yáng)極連接，如例子所示。把光敏二極管Dp的陰極連接到列導(dǎo)體X1到X3，而把開關(guān)二極管的陰極連接到行導(dǎo)體Y1到Y(jié)3。
把列導(dǎo)體X1到X3連接到讀出電路CL，該電路包括例如積分電路5以及多路復(fù)用器電路6，它們形成例如可以是CCD型(代表“電荷耦合器件”)的、具有并行輸入和串行輸出的移位寄存器。各列導(dǎo)體連接到作為積分器安裝的放大器G1到G3的負(fù)輸入端“-”。把積分電容器C1到C3安裝在負(fù)輸入端“-”和各放大器的輸出端S1到S3之間。G1到G3各放大器的第二輸入端“+”連接到一個(gè)電位上，在例子中是參考電位Vr，該電位實(shí)質(zhì)上是加到所有列導(dǎo)體X1到X3上的。每個(gè)放大器包括與每個(gè)積分電容器C1到C3并聯(lián)安裝的稱作重置開關(guān)的單元I1到I3(例如，由MOS型晶體管構(gòu)成)。
把放大器的輸出端S1到S3連接到多路復(fù)用器6的輸入端E1到E3。這種傳統(tǒng)的配置使之有可能在多路復(fù)用器6的輸出端SM處以“串行”和行行相接(L1到L3)的形式傳送對(duì)應(yīng)于積累在所有光敏點(diǎn)P1到P9的點(diǎn)“A”處的電荷的信號(hào)。
應(yīng)該注意，為了完成在圖2的例子中是由開關(guān)二極管Dc承擔(dān)的開關(guān)功能，使用晶體管的方法也是人們熟知的；后者與二極管相比，在連接方面比較復(fù)雜，但是它在“導(dǎo)通”狀態(tài)的質(zhì)量上有優(yōu)勢(shì)。
為了得到最優(yōu)質(zhì)量的有用圖像，根據(jù)已知為黑圖像(black image)并且一般在操作周期的開始處捕獲和存儲(chǔ)的所謂的偏移圖像來(lái)執(zhí)行有用圖像的校正。這個(gè)偏移圖像是當(dāng)光敏裝置暴露在零強(qiáng)度信號(hào)時(shí)得到的圖像，以及對(duì)應(yīng)于一種背景圖像。偏移圖像作為光敏點(diǎn)的部件的電狀態(tài)、它們的電氣特性的分散性以及當(dāng)然它們的電源電壓的函數(shù)而改變。當(dāng)已經(jīng)把光敏裝置暴露于對(duì)應(yīng)于暴露于電磁輻射的有用信號(hào)時(shí)就讀出了有用圖像。它包括了偏移圖像。校正在于執(zhí)行有用圖像和偏移圖像之間的減法。
權(quán)利要求
1.一種包括電源(1)、矩陣成像裝置(2)的成像裝置，按一個(gè)掃描頻率對(duì)矩陣成像裝置的矩陣進(jìn)行掃描，電源(1)把直流輸入電壓(Dce)轉(zhuǎn)換成允許對(duì)矩陣成像裝置(2)供電的至少一個(gè)直流輸出電壓(DCs)，其特征在于，電源(1)是斬波型的，并且斬波電源(1)按取決于掃描頻率的斬波頻率對(duì)直流輸入電壓(Dce)進(jìn)行斬波。
2.如權(quán)利要求1所述的成像裝置，其特征在于，所述斬波電源(1)按是掃描頻率的倍數(shù)的斬波頻率對(duì)直流輸入電壓(Dce)進(jìn)行斬波。
3.如權(quán)利要求1和2中之一所述的成像裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括同步裝置(3)，同步裝置(3)把頻率為掃描頻率的一個(gè)信號(hào)(Sc)提供給矩陣成像裝置(2)，同步裝置(3)以斬波頻率將信號(hào)(Sh)提供給斬波電源(1)。
4.控制成像裝置的過程，所述成像裝置包括電源(1)、矩陣成像裝置(2)、同步裝置(3)，按一個(gè)掃描頻率對(duì)矩陣成像裝置的矩陣進(jìn)行掃描，電源(1)把直流輸入電壓(Dce)轉(zhuǎn)換成允許對(duì)矩陣成像裝置(2)供電的至少一個(gè)直流輸出電壓(DCs)，其特征在于，電源(1)是斬波型的，并且斬波電源(1)按取決于掃描頻率的斬波頻率對(duì)直流輸入電壓進(jìn)行斬波，偏移圖像在有用圖像之前，以及把根據(jù)偏移圖像的校正施加于有用圖像。
5.如權(quán)利要求4所述的控制過程，其特征在于，所述校正在于從有用圖像減去所述偏移圖像。
全文摘要
本發(fā)明涉及成像裝置和控制該裝置的過程。所述裝置包括電源(1)、允許發(fā)射或檢測(cè)圖像的矩陣裝置，按一個(gè)掃描頻率對(duì)矩陣成像裝置的矩陣進(jìn)行掃描，電源(1)把直流輸入電壓(Dce)轉(zhuǎn)換成允許對(duì)矩陣成像裝置(2)供電的至少一個(gè)直流輸出電壓(DCs)。電源(1)是斬波型的，并且按取決于掃描頻率的斬波頻率對(duì)直流輸入電壓進(jìn)行斬波。在控制上述成像裝置的過程中，偏移圖像在有用圖像之前，以及把根據(jù)偏移圖像的校正施加于有用圖像。
文檔編號(hào)H04N5/217GK1509566SQ02808910
公開日2004年6月30日 申請(qǐng)日期2002年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月27日
發(fā)明者S·里卡迪, V·泰克西耶, M·米歇爾, S 里卡迪, 宋饕 申請(qǐng)人:特里克塞爾聯(lián)合股份公司