專利名稱：基于htps液晶板的局部選通探測(cè)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光電子設(shè)備制造技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種探測(cè)器，具體涉及一種 基于HTPS液晶板的局部選通探測(cè)器。
背景技術(shù)：
寬容度是攝影(攝像)系統(tǒng)中感光材料按比例正確記錄景物亮度范圍的 能力，是衡量數(shù)字光電成像系統(tǒng)成像質(zhì)量是否滿足要求的一個(gè)重要指標(biāo)。
目前，主要通過改變像素點(diǎn)的結(jié)構(gòu)和排列方法等措施，來提高成像系統(tǒng) 的寬容度。例如富士康公司的Super CCD EXR成像系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)思想是將 八邊形像素單元旋轉(zhuǎn)45。蜂窩狀排列，使像素間水平、垂直距離比像素本身 對(duì)角線距離短。這種更符合人類視覺特點(diǎn)的結(jié)構(gòu)能有效提高封裝密度，同時(shí)， 由于垂直軸上間隙較大，其垂直、水平方向分辨力均高于對(duì)角線分辨力，而 二者正是影響CCD分辨力的關(guān)鍵。計(jì)算圖像質(zhì)素時(shí)，傳統(tǒng)CCD以3X3方 式排列，這樣僅構(gòu)成水平、垂直各三條掃描線；超級(jí)CCD采用像素蜂窩排 列方式，其水平、垂直有效掃描線各達(dá)5條。根據(jù)富士公司發(fā)表的技術(shù)資料， 超級(jí)CCD這種排列方式，感光時(shí)可達(dá)到傳統(tǒng)CCD兩倍的分辨力。而相同 數(shù)量的感光單元相當(dāng)于傳統(tǒng)CCD產(chǎn)生的影像1.6倍。使得190萬像素超級(jí) CCD的圖像質(zhì)量與300萬像素傳統(tǒng)CCD的圖像質(zhì)量相當(dāng)。體現(xiàn)在圖像質(zhì) 量上就是超級(jí)CCD這種結(jié)構(gòu)顯著提高靈敏度、信噪比、且具有更寬的寬容 度動(dòng)態(tài)范圍，產(chǎn)生的圖像具有更豐富、更逼真的色彩和清晰度。并采用靈活 精度的曝光控制同時(shí)對(duì)同一場景進(jìn)行兩次拍攝 一次以高感光度拍攝，另一
次以低感光度拍攝，然后，將兩次拍攝的效果合并使成像系統(tǒng)中的感光材料
獲得高寬容度的效果。EXR傳感器采用的"雙重曝光控制"通過控制不同的 曝光時(shí)間(電荷累積時(shí)間)實(shí)現(xiàn)不同的感光度。該結(jié)構(gòu)中的兩組捕捉通道"先 后"同時(shí)工作，采集到兩組圖像信息，將該兩組圖像信息合并生成所需的圖像。
適馬數(shù)碼單反SD10中的FoveonX3影像傳感器，利用硅片固有的對(duì)不 同波長光線的分離吸收特性，如硅片感光時(shí)，其近表面吸收藍(lán)色光，中間部 位吸收綠色光，底部吸收紅色。每一個(gè)像素傳感器位于硅片相應(yīng)的深度，來 獨(dú)立捕獲紅、綠、藍(lán)三原色。由于這種技術(shù)同傳統(tǒng)的銀鹽膠片感光涂層的技 術(shù)非常相似，所以能提供比普通CCD、 CMOS感光元件銳利達(dá)兩倍的圖像。 同時(shí)具有豐富飽和的色彩和驚人的細(xì)節(jié)表現(xiàn)能力，并避免了傳統(tǒng)傳感器的色
彩干擾現(xiàn)象。由此FoveonX3可以在每個(gè)像素上直接捕捉全部色彩和細(xì)節(jié)， 無需插值計(jì)算。這樣保持了色彩的完整，相機(jī)會(huì)更有效率地、精確地復(fù)制色 彩，比起傳統(tǒng)影像傳感器，提供更加銳利的圖象分辨率。但上述成像系統(tǒng)在 提高數(shù)字成像系統(tǒng)的寬容度方面具有局限性，未從根本上解決數(shù)字成像系統(tǒng) 寬容度的問題。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)提高數(shù)字成像系統(tǒng)寬容度存在的局限性，本發(fā)明的目的 是提供一種基于HTPS液晶板的局部選通探測(cè)器，從根本上解決了數(shù)字成像 系統(tǒng)寬容度的問題。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種基于HTPS液晶板的局部選通探測(cè)器， 包括探測(cè)器殼體，該探測(cè)器殼體內(nèi)分為上下兩個(gè)腔體，上部腔體包括依次設(shè) 置的電路系統(tǒng)和顯示屏，下部腔體包括依次設(shè)置的HTPS液晶板、光纖光錐
和光電轉(zhuǎn)換器，與電路系統(tǒng)相接的一端探測(cè)器殼體的外部設(shè)置有測(cè)光模塊鏡
頭，與HTPS液晶板相接的一端在探測(cè)器殼體的外部設(shè)置有主鏡頭組。 本發(fā)明的特征還在于，
電路系統(tǒng)包括按光線入射方向依次獨(dú)立設(shè)置的實(shí)時(shí)測(cè)光模塊、圖像處理 模塊和液晶驅(qū)動(dòng)模塊，實(shí)時(shí)測(cè)光模塊包括相連接的測(cè)光CCD和CCD數(shù)據(jù)采 集單元，圖像處理模塊包括依次連接的圖像處理單元、計(jì)算處理單元和圖像 采集單元，CCD數(shù)據(jù)采集單元與圖像采集單元相連接，圖像處理單元與液 晶驅(qū)動(dòng)模塊相連接。
液晶驅(qū)動(dòng)模塊包括LCD， LCD分別與電源器、采樣/保持驅(qū)動(dòng)器A、采 樣/保持驅(qū)動(dòng)器B和脈沖發(fā)生器相連接，采樣/保持驅(qū)動(dòng)器A分別與信號(hào)處理 器和鎖相器連接，采樣/保持驅(qū)動(dòng)器B分別與脈沖發(fā)生器和鎖相器相連接。
HTPS液晶板位于主鏡頭組的焦平面上。
本發(fā)明探測(cè)器利用高溫聚硅HTPS (High Temperature Poly-Silicon)型薄 膜場效應(yīng)晶體管液晶TFT-LCD，通過控制LCD每個(gè)像素點(diǎn)內(nèi)液晶分子的矢 傾斜角，精確調(diào)節(jié)每個(gè)像素的光通量，進(jìn)而精確控制到達(dá)光電轉(zhuǎn)換器件每個(gè) 像素的光強(qiáng)，達(dá)到提升系統(tǒng)寬容度的目的。具有以下優(yōu)點(diǎn)
1. 液晶器件的透過率在1%~30%之間，可在很大范圍內(nèi)對(duì)光電轉(zhuǎn)換器件 上每個(gè)像素點(diǎn)的光強(qiáng)進(jìn)行精確調(diào)節(jié)，即寬范圍無級(jí)調(diào)節(jié)寬容度。
2. 系統(tǒng)算法設(shè)定的光強(qiáng)衰減系數(shù)，可以進(jìn)行手動(dòng)改變，即可以在物理層 上人為干預(yù)不同區(qū)域亮度衰減，以滿足不同需要。
3. 液晶板能夠?qū)⒘炼人p最多3個(gè)數(shù)量級(jí)，可以有效地保護(hù)光電轉(zhuǎn)換器 件，或提升其正常工作的動(dòng)態(tài)范圍。


圖1是本發(fā)明探測(cè)器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明探測(cè)器中電路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本發(fā)明探測(cè)器中液晶驅(qū)動(dòng)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是本發(fā)明探測(cè)器中HTPS液晶板的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5是本發(fā)明探測(cè)器中CCD輸出信號(hào)的波形圖。
圖中，U則光模塊鏡頭，2.實(shí)時(shí)測(cè)光模塊，3.圖像處理模塊，4.液晶驅(qū)動(dòng)
模塊，5.監(jiān)視屏，6.空腔A， 7.隔板，8.光電轉(zhuǎn)換器，9.空腔B， IO.光纖光錐，
ll.HTPS液晶板，12.探測(cè)器殼體，13.主鏡頭組，14.微透鏡陣列，15.起偏器，
16.玻璃基板，17.透明電極，18.液晶分子，19.取向膜，20.檢偏器。
其中，2-l.測(cè)光CCD， 2-2.CCD數(shù)據(jù)采集單元，3-l.圖像采集單元，3-2.
計(jì)算處理單元，3-3.圖像還原單元，4-l.信號(hào)處理器，4-2.鎖相器，4-3.脈沖
發(fā)生器，4-4.采樣/保持驅(qū)動(dòng)器A， 4-5.采樣/保持驅(qū)動(dòng)器B， 4-6丄CD， 4-7.電源器。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。 本發(fā)明探測(cè)器的結(jié)構(gòu)，如圖1所示。包括中空的探測(cè)器殼體12，探測(cè)器 殼體12內(nèi)部通過隔板7分為空腔A6和空腔B9，空腔A6內(nèi)依次設(shè)置有實(shí) 時(shí)測(cè)光模塊2、圖像處理模塊3、液晶驅(qū)動(dòng)模塊4和監(jiān)視屏5，空腔A6—端 的外部設(shè)置有與實(shí)時(shí)測(cè)光系統(tǒng)2相連接的測(cè)光模塊鏡頭1，監(jiān)視屏5設(shè)置于 空腔A6的另一端；空腔B9內(nèi)依次設(shè)置有HTPS液晶板11、光纖光錐10和 光電轉(zhuǎn)換器8，空腔B9 —端的外部設(shè)置有與HTPS液晶板11相連的主鏡頭 組13，主鏡頭組13與測(cè)光模塊鏡頭1并排設(shè)置；HTPS液晶板11位于主鏡
頭組13的焦平面。
圖2所示為本發(fā)明探測(cè)器電路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。包括獨(dú)立設(shè)置的實(shí)時(shí)測(cè)光模 塊2、圖像處理模塊3和液晶驅(qū)動(dòng)模塊4，實(shí)時(shí)測(cè)光模塊2包括測(cè)光CCD2-1， 測(cè)光CCD2-1與CCD數(shù)據(jù)采集單元2-2相連接，圖像處理模塊3包括依次相 連的圖像還原單元3-3、計(jì)算處理單元3-2和圖像采集單元3-l，圖像采集單 元3-1與CCD數(shù)據(jù)采集單元2-2相連接，圖像還原單元3-3與液晶驅(qū)動(dòng)模塊 4相連接。
本發(fā)明探測(cè)器中液晶驅(qū)動(dòng)模塊4的結(jié)構(gòu)，如圖3所示。包括LCD4-6， LCD4-6分別與電源器4-7、采樣/保持驅(qū)動(dòng)器A4-4、采樣/保持驅(qū)動(dòng)器B4-5 和脈沖發(fā)生器4-3相連接，采樣/保持驅(qū)動(dòng)器B4-5分別與脈沖發(fā)生器4-3和 鎖相器4-2相連接，采樣/保持驅(qū)動(dòng)器A4-4分別與鎖相器4-2和信號(hào)處理器 4-1相連接。
本發(fā)明探測(cè)器中液晶驅(qū)動(dòng)模塊4的采樣/保持驅(qū)動(dòng)器A 4-4和采樣/保持 驅(qū)動(dòng)器B 4-5選用CXA2112R、信號(hào)處理器4-1采用CXA2111R、脈沖發(fā)生 器4-3采用CXD2453Q、鎖相器4-2采用CXA3106。
本發(fā)明探測(cè)器中HTPS液晶板11的結(jié)構(gòu)，如圖4所示。包括平行設(shè)置 的檢偏器20和微透鏡陣列14，檢偏器20與微透鏡陣列14之間、由檢偏器 20到微透鏡陣列14依次設(shè)置有玻璃基板16、透明電極17、兩層取向膜19、 透明電極17、玻璃基板16和起偏器15，兩層取向膜19之間設(shè)置有液晶分 子18。
本發(fā)明探測(cè)器中的HTPS液晶板11選用高溫多晶硅薄膜晶體管液晶顯 示板HTPSTFT-LCD。該液晶顯示板為有源矩陣驅(qū)動(dòng)方式的透過型LCD，具 有小型、高精細(xì)、高對(duì)比度、驅(qū)動(dòng)器可內(nèi)置和快速響應(yīng)等特點(diǎn)，并采用微透
鏡技術(shù)，在光線射入側(cè)的基板上，布滿微透鏡，該微透鏡的大小與一個(gè)像素 的面積大致相同，能夠?qū)⑸淙氲墓饩€集中于液晶板11像素單元的開口部分，
以使更多的光線通過屏面，將屏面的亮度提高1.5 1.6倍。高溫多晶硅薄膜 晶體管液晶顯示板由多個(gè)像素組成，每個(gè)像素內(nèi)的液晶分子在不同電壓下的 排列方式發(fā)生變化，因此，可以改變透過液晶板像素光線的振動(dòng)方向，結(jié)合 偏振板實(shí)現(xiàn)圖像從全黑到全白狀態(tài)下不同灰階的過渡，實(shí)現(xiàn)器件的自動(dòng)光強(qiáng) 控制，使得光電轉(zhuǎn)換器8接收到的圖像信息經(jīng)過不同區(qū)域衰減，實(shí)現(xiàn)光強(qiáng)的 局部選通。
HTPS液晶板11處于主鏡頭組13的焦平面上，利用光纖光錐IO將HTPS 液晶11和光電轉(zhuǎn)換器8耦合，并且采用相同分辨率的測(cè)光CCD與HTPS液 晶ll，用以確定精確的過亮圖像范圍。
本發(fā)明探測(cè)器中主要部件的工作原理
l.TFT-LCD液晶板
HTPS液晶板11利用液晶分子18的扭曲向列效應(yīng)和場致指向矢重新排 列效應(yīng)對(duì)光強(qiáng)進(jìn)行控制。將液晶分子18置于兩塊玻璃基板16之間，兩塊玻 璃基板16之間沒有施加電壓時(shí)，液晶分子指向矢由下而上均勻扭轉(zhuǎn)90。，入 射自然光經(jīng)過起偏器15后，形成振動(dòng)面與入射面液晶指向矢方向平行的線 偏振光。由于液晶分子的雙折射效應(yīng)，入射線偏振光透過扭曲液晶層時(shí)，偏 振態(tài)發(fā)生變化。選擇合適的液晶層厚度可使出射光保持為線偏振光，但振動(dòng) 面隨液晶分子的扭曲也偏轉(zhuǎn)90。，與檢偏器20的通光方向一致，此時(shí)透射光 強(qiáng)最大。液晶分子受電場力作用時(shí)，其空間排列狀態(tài)發(fā)生改變，在沿z軸方 向電場的作用下，液晶分子的長軸方向產(chǎn)生感應(yīng)偶極矩，使分子排列開始沿 z軸方向轉(zhuǎn)動(dòng)，扭曲螺旋結(jié)構(gòu)開始被破壞。
液晶的雙折射規(guī)律，可用下式表示
1一 cos2汐+ sin2 ^ ",) "02 "， ①
式中，折射率""力是指向矢傾斜角《的函數(shù)，"。是尋常光(0光)的折 射率，"s是非常光(e光)的折射率。
由(l)式可知，折射率差^ = "?！?6("也是傾斜角^的函數(shù)。改變HTPS 液晶板11中每個(gè)像素的電壓，就會(huì)改變向矢傾斜角^的值，折射率差A(yù)"隨
之而變，導(dǎo)致出射光的偏振態(tài)發(fā)生變化，使透過輸出偏振器的光變?nèi)?。?dāng)電
壓增強(qiáng)，致使液晶指向矢完全偏轉(zhuǎn)，與電場方向一致時(shí)，入射光的偏振態(tài)不
受液晶層的影響，出射光完全被輸出偏振器截止，透射光強(qiáng)最小。因此，通
過控制施加于HTPS液晶板11每個(gè)像素的電壓，可改變HTPS液晶板11的
透過率，實(shí)現(xiàn)對(duì)光強(qiáng)的控制。
2.實(shí)時(shí)測(cè)光模塊
實(shí)時(shí)測(cè)光模塊2為圖像處理模塊提供實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)，測(cè)光模塊鏡頭1采 集的圖像信息于測(cè)光CCD2-1上成像，該圖像信息被測(cè)光CCD2-1感知并轉(zhuǎn) 換成模擬信號(hào)，此模擬信號(hào)一般由數(shù)據(jù)脈沖和暗電流脈沖組成，并摻雜著注 入噪聲、轉(zhuǎn)移噪聲和輸出噪聲，通過低通濾波、相關(guān)雙取樣、黑電平放大和 信號(hào)放大等方法對(duì)其進(jìn)行降噪處理，形成包含當(dāng)前圖像信息的模擬信號(hào)數(shù)據(jù) 流，該模擬信號(hào)數(shù)據(jù)流的輸出波形如圖5所示，圖中a表示復(fù)位電壓、b表 示參考電壓、c表示信號(hào)電壓、d表示饋通電壓；然后，將經(jīng)過降噪處理的 模擬信號(hào)數(shù)據(jù)流輸送至CCD數(shù)據(jù)采集單元2-2。
CCD數(shù)據(jù)處理單元2-2將接收的模擬信號(hào)數(shù)據(jù)流進(jìn)行采樣，并轉(zhuǎn)換成數(shù) 字信號(hào)后輸出。CCD數(shù)據(jù)處理單元2-2包括驅(qū)動(dòng)部分、采集部分和處理部分。驅(qū)動(dòng)部分為實(shí)時(shí)測(cè)光模塊1提供電源和時(shí)鐘信號(hào);采集部分是A/D轉(zhuǎn)換芯片， 對(duì)模擬信號(hào)數(shù)據(jù)流進(jìn)行高精度采樣并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；處理部分將轉(zhuǎn)換 得到的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)镮TU-RBT.601/656 YUV格式的標(biāo)準(zhǔn)PAL (Phase Alternating Line)格式。
PAL格式具有625線，每秒25格，隔行掃描，采用ITU-RBT.601/656YUV 色彩編碼的特點(diǎn)，采用逐行倒相正交平衡調(diào)幅的方法，對(duì)同時(shí)傳送的兩個(gè)色 差信號(hào)中的一個(gè)色差信號(hào)采用逐行倒相，另一個(gè)色差信號(hào)進(jìn)行正交調(diào)制方 式，使得相鄰兩行信號(hào)的相位相反，傳輸過程中若信號(hào)發(fā)生相位失真，則相 鄰兩行信號(hào)互相補(bǔ)償，有效地避免了因相位失真引起的色彩變化?？朔?NTSC制相位敏感造成色彩失真的缺點(diǎn)。因此，PAL格式對(duì)相位失真不敏感， 圖像彩色誤差較小，圖像處理時(shí)可更精準(zhǔn)的對(duì)不同區(qū)域的亮度進(jìn)行區(qū)分。
PAL采用ITU-RBT.601/656YUV格式的數(shù)據(jù)，其中"Y"表示明亮度 (Luminance或Luma)，也就是灰階值；而"U"和"V"均表示色度 (Chrominance或Chroma),作用是描述影像色彩及飽和度，用于指定像素 的顏色。"亮度"是透過RGB輸入信號(hào)來建立，方法是將RGB信號(hào)的特定 部分疊加到一起。"色度"則定義了顏色的兩個(gè)方面一色調(diào)與飽和度，分別用 Cr和CB來表示。其中，Cr反映了 GB輸入信號(hào)紅色部分與RGB信號(hào)亮度 值之間的差異。而CB反映的是RGB輸入信號(hào)藍(lán)色部分與RGB信號(hào)亮度值 之同的差異。YUV最大的優(yōu)點(diǎn)在于只需占用極少的頻寬(RGB要求3個(gè)獨(dú) 立的視頻信號(hào)同時(shí)傳輸)。 3.圖像處理模塊
圖像處理模塊3接收CCD數(shù)據(jù)采集單元2-2傳輸?shù)腨UV格式的數(shù)據(jù)> 并采集其中的Y通道信息，對(duì)其計(jì)算處理。
首先，計(jì)算出整幅圖像的平均亮度F，將每個(gè)像素點(diǎn)的亮度與其進(jìn)行差
值計(jì)算，得到^"W，參數(shù)m、 n為像素坐標(biāo)，并記錄過亮部分的地址^—" 對(duì)亮度差值不同的區(qū)域按下式計(jì)算不同的亮度衰減系數(shù)"""h
<formula>formula see original document page 11</formula>
式中，^(^，2，3...,為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，由經(jīng)驗(yàn)公式確定；"Ac,J為精度參數(shù)，用 于確定亮度區(qū)域。
通過調(diào)節(jié)各常數(shù)和經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，可以對(duì)任意區(qū)域進(jìn)行亮度調(diào)整。
然后，將亮度衰減系數(shù)""'")與經(jīng)驗(yàn)系數(shù)按照原像素地址("'，'0還原成 一幅僅有亮度衰減值的圖像，并將其發(fā)送至液晶驅(qū)動(dòng)模塊4，通過HTPS液 晶板11予以顯示，使得原始圖像經(jīng)過液晶驅(qū)動(dòng)模塊4后按照不同區(qū)域進(jìn)行 可控的亮度衰減。
由于液晶驅(qū)動(dòng)模塊4采用VGA接口，圖像處理模塊3還要將生成的YUV 格式的信號(hào)和行列場頻信號(hào)HSYNC和VSYNC轉(zhuǎn)換成VGA接口的RGB編 碼，其原理是將YUV色彩空間轉(zhuǎn)換至RGB色彩空間。根據(jù)三基色原理，'任 意一種色光F都可以用不同分量的R、 G、 B三色相加混合而成，其表達(dá)式 為
<formula>formula see original document page 11</formula>(3) 式中，r、 g、 6分別為三基色參與混合的系數(shù)。
三基色分量均為O (最弱)時(shí)，三基色混合為黑色光；三基色分量均為
k (最強(qiáng))時(shí)，三基色混合為白色光。調(diào)整r、 g、 6三個(gè)系數(shù)的值，可以混
合出介于黑色光和白色光之間的各種色光。YUV與RGB相互轉(zhuǎn)換的公式如 下
<formula>formula see original document page 12</formula> (4)
G = ;F-0.39;7 — 0.58F
式中，R、 G、 B的取值范圍均為0-255。 4.液晶驅(qū)動(dòng)模塊
液晶驅(qū)動(dòng)模塊4中的電源器4-7為各芯片提供5V和3.3V電源，利用 15.5V和13.5V直流電源直接驅(qū)動(dòng)液晶片。
信號(hào)處理器4-1用于調(diào)節(jié)液晶板的RGB色彩，具有獨(dú)立RGB通道伽馬 調(diào)節(jié)，3點(diǎn)伽馬增益或偏移調(diào)節(jié)(一點(diǎn)在白色區(qū)域，兩點(diǎn)在黑色區(qū)域)，獨(dú)立 RGB輸出增益和偏壓調(diào)節(jié)，多種I2C總線控制，輸入信號(hào)鉗位功能，黑色 限幅調(diào)節(jié)等功能，并具有高頻率響應(yīng)、高轉(zhuǎn)換速率等特點(diǎn)。
采樣/保持驅(qū)動(dòng)器A4-4和采樣/保持驅(qū)動(dòng)器B 4-5包括線型轉(zhuǎn)換放大器、 模擬多路反向轉(zhuǎn)接器，定時(shí)信號(hào)發(fā)生器和輸出緩存，具有支持XGA分辨率 的高速信號(hào)處理能力、全帶寬響應(yīng)、低相位翻轉(zhuǎn)延時(shí)等特點(diǎn)，并利用偶極發(fā) 射邏輯提供片上定時(shí)信號(hào)，具有點(diǎn)時(shí)鐘調(diào)整功能，為HTPS液晶板11提供 12個(gè)通道的色彩信號(hào)。
脈沖發(fā)生器4-3為液晶提供行列掃描信號(hào)HSYNC和VHYNC，支持XGA (1024X768)和S-XGA (1280X1024)分辨率，在XGA工作模式下行掃 描信號(hào)頻率為44-69kHz，列掃描信號(hào)頻率為55-85Hz;在S-XGA工作模式
下提供脈沖限幅器，將行掃描信號(hào)頻率限制在69kHz以下。具有線翻轉(zhuǎn)和場 翻轉(zhuǎn)功能，并可自動(dòng)控制采樣/保持驅(qū)動(dòng)器CXA2112R的采樣保持位。在無 信號(hào)時(shí)輸出交流信號(hào)驅(qū)動(dòng)LCD4-6，以保護(hù)長時(shí)間處于高電壓下的液晶分子 18不被損壞。
鎖相器4-2為整個(gè)驅(qū)動(dòng)電路提供各類時(shí)鐘信號(hào)，其內(nèi)部有相位檢測(cè)器、 電荷泵浦和壓控振蕩器與計(jì)數(shù)器。掃描頻率輸入范圍為10-100kHz，輸出時(shí) 鐘頻率為10-120MHz，時(shí)鐘延時(shí)在1/16至20/16個(gè)時(shí)鐘周期之內(nèi)，輸入輸出 電平信號(hào)支持TTL和PECL兩種制式。具有相位檢測(cè)、UNLOCK輸出和2
檔省電模式等功能。
液晶驅(qū)動(dòng)模塊4將水平同步信號(hào)HSYNC輸入到鎖相器4-2，垂直同步 信號(hào)VSYNC輸入到脈沖發(fā)生器4-3。 R、 G、 B三路獨(dú)立視頻信號(hào)經(jīng)信號(hào)處 理器4-l進(jìn)行伽馬矯正、增益和偏壓的調(diào)整，經(jīng)調(diào)整的信號(hào)輸入到采樣/保持 驅(qū)動(dòng)器，采樣/保持驅(qū)動(dòng)器將采樣/保持后的視頻信號(hào)VSIQ1-12直接輸送到液 晶屏，同時(shí)，脈沖發(fā)生器4-3將其它必須的時(shí)鐘信號(hào)輸送給HTPS液晶板11。
本發(fā)明探測(cè)器中電路系統(tǒng)的工作原理
該電路系統(tǒng)包括兩個(gè)光路，四個(gè)電路模塊；測(cè)光模塊鏡頭1對(duì)應(yīng)的光路， 利用實(shí)時(shí)測(cè)光模塊2實(shí)時(shí)采集當(dāng)前的圖像，測(cè)光CCD3-1的像素與HTPS液 晶板11的像素保持一致，且一一對(duì)應(yīng)。實(shí)時(shí)測(cè)光模塊2對(duì)測(cè)光CCD2-1檢 測(cè)到的圖像信息進(jìn)行降噪處理和采樣，編碼成ITU-RBT.601/656YUV格式的 標(biāo)準(zhǔn)PAL格式輸至圖像處理模塊3。圖像處理模塊3采集實(shí)時(shí)測(cè)光模塊2輸 送的信號(hào)中的Y通道亮度信息，計(jì)算整幅圖像平均亮度，計(jì)算每個(gè)像素點(diǎn)亮
度與平均亮度差值，根據(jù)(2)式中的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)^(,w,2，3…)和精度參數(shù)a》,C，丄..
計(jì)算各個(gè)區(qū)域亮度衰減系數(shù)，并將各點(diǎn)亮度衰減系數(shù)還原成圖像，輸送至液
晶驅(qū)動(dòng)模塊4。液晶驅(qū)動(dòng)模塊4將由圖像處理模塊3還原的RGB圖像信息 和原始行場頻掃描信號(hào)合成為驅(qū)動(dòng)液晶的輸入信號(hào)，驅(qū)動(dòng)液晶顯示，完成對(duì) 實(shí)時(shí)信息的采集、處理和顯示，并驅(qū)動(dòng)液晶對(duì)光路中的圖像進(jìn)行局部選通。 本發(fā)明探測(cè)器中的電路系統(tǒng)通過對(duì)HTPS液晶板11的精確控制，不僅 自動(dòng)完成對(duì)光路中圖像光強(qiáng)的局部選通，對(duì)到達(dá)光電轉(zhuǎn)換器8上每個(gè)像素點(diǎn) 的光強(qiáng)進(jìn)行精確調(diào)節(jié)，而且可人為干預(yù)不同亮度區(qū)域的不同衰減，提升光電 轉(zhuǎn)換器8的正常工作范圍。同時(shí)，在光強(qiáng)超過光電轉(zhuǎn)換器8的最大承受范圍 時(shí)，能有效保護(hù)光路后面設(shè)置的光電轉(zhuǎn)換器8，從而根本上解決了攝像系統(tǒng) 寬容度的問題。
權(quán)利要求
1. 一種基于HTPS液晶板的局部選通探測(cè)器，其特征在于，包括探測(cè)器殼體(12)，該探測(cè)器殼體(12)內(nèi)分為上下兩個(gè)腔體，上部腔體包括依次設(shè)置的電路系統(tǒng)和顯示屏(5)，下部腔體包括依次設(shè)置的HTPS液晶板(11)、光纖光錐(10)和光電轉(zhuǎn)換器(8)，與電路系統(tǒng)相接的一端探測(cè)器殼體(11)的外部設(shè)置有測(cè)光模塊鏡頭(1)，與HTPS液晶板(11)相接的一端在探測(cè)器殼體(11)的外部設(shè)置有主鏡頭組(13)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的探測(cè)器，其特征在于，所述的電路系統(tǒng)包括按 光線入射方向依次獨(dú)立設(shè)置的實(shí)時(shí)測(cè)光模塊(2)、圖像處理模塊(3)和液 晶驅(qū)動(dòng)模塊(4)，實(shí)時(shí)測(cè)光模塊(2)包括相連接的測(cè)光CCD (2-1)和CCD 數(shù)據(jù)采集單元(2-2 )，圖像處理模塊(3)包括依次連接的圖像處理單元(3-3 )、 計(jì)算處理單元(3-2)和圖像采集單元(3-1)， CCD數(shù)據(jù)采集單元(2-2)與 圖像采集單元(3-1)相連接，圖像處理單元(3-3)與液晶驅(qū)動(dòng)模塊(4)相 連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的探測(cè)器，其特征在于，所述的液晶驅(qū)動(dòng)模塊(4) 包括LCD (4-6)， LCD (4-6)分別與電源器(4-7)、采樣/保持驅(qū)動(dòng)器A (4-4)、 采樣/保持驅(qū)動(dòng)器B (4-5)和脈沖發(fā)生器(4-3)相連接，采樣/保持驅(qū)動(dòng)器A(4-4)分別與信號(hào)處理器(4-1)和鎖相器(4-2)連接，采樣/保持驅(qū)動(dòng)器B (4-5)分別與脈沖發(fā)生器(4-3)和鎖相器(4-2)相連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的探測(cè)器，其特征在于，所述的HTPS液晶板(11) 位于主鏡頭組(13)的焦平面上。
全文摘要
本發(fā)明公開的一種基于HTPS液晶板的局部選通探測(cè)器，包括探測(cè)器殼體，該探測(cè)器殼體內(nèi)分為上下兩個(gè)腔體，上部腔體包括依次設(shè)置的電路系統(tǒng)和顯示屏，下部腔體包括依次設(shè)置的HTPS液晶板、光纖光錐和光電轉(zhuǎn)換器，與電路系統(tǒng)相接的一端探測(cè)器殼體的外部設(shè)置有測(cè)光模塊鏡頭，與HTPS液晶板相接的一端在探測(cè)器殼體的外部設(shè)置有主鏡頭組。本發(fā)明探測(cè)器通過精確控制HTPS液晶板，自動(dòng)完成光路中圖像光強(qiáng)的局部選通，對(duì)到達(dá)光電轉(zhuǎn)換器上每個(gè)像素點(diǎn)的光強(qiáng)進(jìn)行精確調(diào)節(jié)，且可人為干預(yù)不同亮度區(qū)域的不同衰減，提升光電轉(zhuǎn)換器的正常工作范圍，能有效保護(hù)光路后面設(shè)置的光電轉(zhuǎn)換器，從根本上解決了攝像系統(tǒng)寬容度的問題。
文檔編號(hào)G01M11/02GK101393339SQ200810232000
公開日2009年3月25日 申請(qǐng)日期2008年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月29日
發(fā)明者鍇 劉, 劉漢臣, 娜 葉, 唐遠(yuǎn)河, 張瑞霞, 卿 李, 楊旭三, 元 梁, 趙高翔, 郜海陽 申請(qǐng)人:西安理工大學(xué)