[发明专利]赛跑计时设备

说明书

本发明涉及一种赛跑计时设备，该设备包括一安装在一固定台并沿可容纳若干参赛者的跑道横线延线方向的光学装置，以便将该横线的图象投射到一光敏挡板上，挡板上包含多个并置成单列的象素。

瑞士专利文献CH-A590518介绍过一种确定运动着的物体通过大致上垂直于运动轨道的基准线右侧的间隔时间的系统。这种系统采用装备有阴极射线管的电视摄象机，该摄象机对着基准线，同时记录着该摄象机提供的和计时器提供的信号，借助于一个监视器把这些信号重现出来。为完成这些任务，就要有人用摄象机单向线性地扫描基准线，还要有一个阅读器进行双向线性扫描，使得摄象机对基准线的连续扫描在垂直于单向扫描方向的方向（也就是运动物体的轨迹方向）遍布阅读器的整个屏面上。该专利文献提到，摄象机可以是一般的摄象机，但两个扫描的顺序却是要改变着以使垂直方向的扫描快一些，同时抑制较慢的扫描。该专利的另一个实施例提出，最好采用固态式二极管摄象机来代替阴极射线管，以免在射线管上留下斑痕，或甚至使射线管迅速变质。

本说明书的图1和2即示出了上述系统。运动着的物体2以速率Vm在摄象机镜头1前面移动。镜头后面有一个采用固态检测器的单向光敏装置（以下称CCD板）。运动物体的影象以速率Vi掠过装置5前面。从图2可以看出装置5是由并排排列的一行单元象素6构成的。来自待拍摄的基准线的入射光在各检测器上产生电荷，这些电荷表示一排影象在给定时刻的光强分布。这些电荷定期按箭头9的方向转移到上面装设的元件8与象素6一样多的移位寄存器7中。具电视频率的时钟信号12将基准线的内容以视频信号n的形式排列放大器10中。接着这些视频信号经存储后，就以图象的形式显示出来，以描绘观察中的基准线（例如终点线）经时的演变情况。

目前市面上出售有一些单向装置。这些装置都配备有许多象素（1000以上）以确保高的清晰度。有关这方面更详细的情况，可参看有关制造厂家的技术刊物，例如有关Thomson-CSF公司的GH7801A型装置的出版物。成套的摄象机甚至可以向Fairchild公司购置叫做CCD    1100C至1500C型的那一种或从i    2S公司（法国，波尔多市）购置iDC133的那一种。

从上述系统中可以看到，入射光在一排检测器6上产生电荷，这些电荷定期经由移位寄存器7转移到输出端10。这里转移频率是不变的，因为它受一般电视标准的限制。事实上，在上述文件中，值得注意的是，图象的频率为每秒25个单元，每半个图象历时20毫秒。因此这种系统具有这样的好处，即其摄象机、以及监视器和录象机都可以采用标准材料，因而价钱不贵。

遗憾的是，这种系统起码就有两个主要缺点使其不能实际应用而仍然停留在实验阶段。

头一个困难涉及到象素的曝光时间极其短暂。实际上，按照欧洲标准，半个图象的曝光时间为20毫秒（50赫），而每半个图象有312.5行。因此，每行曝光的持续时间为20/312.5＝0.064毫秒＝64微秒，扫描频率为1/64微秒，即每秒钟15，625行。这样，采用单向光敏装置和标准电视扫描时，每个象素只有在每次扫描的64微秒期间受到激劢。这个时间确是太短了，限制了这种装置在照明相当强的场面中的应用，因为对一般照明来说，起码在采用现行的装置时，那种场面下的背景干扰使所收集的信号表现不出来。

另一个困难涉及所收集到的图象的畸变问题。应该理解的是，事实上要获得一个无畸变图象就需要光敏装置由时钟信号12确定的更新速率（见图1和2）与影象掠过该装置的速率Vi相称。若速率Vi大于更新速率，则收集到的图象会被压缩;相反，若速率Vi小于该更新速率，则收集到的图象会扩展。实际情况的实例有助于对这个问题的理解。

上述CCD板具有多个表面划分成13微米左右大致见方的方形象素。在行数为625的一般电视标准下，这些13微米见方的象素系以前面已经说过的64微米接受扫描，这相当于运动物体以速率Vi移动时的图象，其中

V i = 13 · 10 -3毫米64 · 10 －6秒＝ 203毫米／秒 ]]>