ТЕЛЕВИЗОР ЧЕРНО-БЕЛОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК H04N5/44 

Изобретение относится к технике радиосвязи и может быть использовано в качестве телевизионного приемника.

За прототип принят телевизор черно-белого изображения, содержащий [1, с. 355] селектор каналов в составе усилителя радиочастоты, гетеродина и смесителя, последовательно соединенные усилитель промежуточной частоты /УПЧИ/, видеодетектор, видеоусилитель и кинескоп, последовательно соединенные селектор синхронизации, блок автоматической подстройки частоты и фазы строчной развертки /АПЧФ/, задающий генератор строчной развертки, выходной каскад строчной развертки и источник высокого напряжения, последовательно соединенные задающий генератор кадровой развертки и выходной каскад кадровой развертки, а также систему АРУ и канал звукового сопровождения. Радиосигнал изображения и звукового сопровождения преобразуется селектором каналов в сигналы промежуточной частоты, затем усиливается в УПЧИ и поступает на видеодетектор. Полный ТВ сигнал подается на усилитель видеосигнала, с него на модулятор кинескопа. С выхода видеоусилителя сигнал поступает и на селектор импульсов синхронизации, где выделяются строчные и кадровые сигналы синхронизации.

Строчные синхроимпульсы запускают задающий генератор строчных импульсов, сигналы с которого поступают на выходной каскад, вырабатывающий пилообразные токи на строчные отклоняющие катушки кинескопа. Строчные сигналы с выходного каскада поступают в источник напряжения для формирования 16 кВ для главного анода кинескопа. Частота сигнала строчной развертки подстраивается блоком АПЧФ. Синхроимпульсы кадров запускают задающий генератор кадровой развертки, сигналы с которого поступают на выходной каскад, вырабатывающий пилообразный ток в кадровых катушках. В результате на экране кинескопа воспроизводится изображение.

Недостатком прототипа являются: большое потребление энергии питания и повышенная опасность при эксплуатации из-за применения кинескопа и его высоковольтного питания.

Цель изобретения уменьшение потребления энергии питания и повышение безопасности эксплуатации.

Технический результат достигается исключением из состава телевизора кинескопа и высоковольтного источника питания. Изображение воспроизводится на матовом экране выполнением строчной и кадровой разверток луча двумя пьезодефлекторами, а луч излучателя модулируется по яркости включением излучающих светодиодов соответственно величине видеосигнала при помощи вновь введенных блоков.

Сущность изобретения состоит в том, что в телевизор черно-белого изображения, содержащий последовательно соединенные селектор каналов, усилитель промежуточной частоты, видеодетектор, видеоусилитель, селектор импульсов синхронизации, блок автоматической подстройки частоты и фазы строчной развертки, задающий генератор строчной развертки и выходной каскад строчной развертки, последовательно соединенные задающий генератор кадровой развертки, вход которого подключен к второму выходу селектора импульсов синхронизации, выходной каскад кадровой развертки, а также канал звукового сопровождения и систему автоматического регулирования усиления, введены аналого-цифровой преобразователь, включающий первый пьезодефлектор, импульсный излучатель в составе светодиода, щелевой диафрагмы и объектива, квантовую линейку световодов, входные торцы которых оптически соединены с отражателем пьезодефлектора, последовательно соединенные блок фотоприемников, входы которого оптически соединены с входными торцами световодов квантующей линейки световодов, и шифратор, выходы которого являются выходами АЦП, последовательно соединенные блок импульсных усилителей и излучатель, последовательно соединенные генератор импульсов и ключ, выход которого подключен к входу импульсного излучателя АЦП, схему гасящих импульсов, входы которой подключены к вторым выходам задающих генераторов строчной и кадровой разверток, а выходы схемы гасящих импульсов через элемент ИЛИ подключены к управляющему входу ключа, введены второй пьезодефлектор, вход которого подключен к первому выходу выходного каскада развертки, и отражатель пьезодефлектора оптически соединен через неподвижное зеркало и оптическую систему с излучателем, третий пьезодефлектор, вход которого подключен к выходу выходного каскада кадровой развертки, и отражатель оптически соединен с отражателем второго пьезодефлектора и матовый экран, расположенные против отражателя третьего пьезодефлектора, а излучатель выполнен в составе восьми светодиодов, цветокорректирующего светофильтра и восьми световодов, входные торцы которых расположены против светодиодов, а выходные торцы покрыты нейтральными светофильтрами соответствующей плотности.

Структурная схема телевизора приведена на фиг. 1, плоскость входных зрачков квантующей линейки световодов АЦП на фиг. 2, принцип яркостной модуляции излучения кодами видеосигнала на фиг. 3.

Заявляемый телевизор включает /фиг. 1/ селектор 1 каналов, усилитель 2 промежуточной частоты /УПЧИ/, видеодетектор 3, видеусилитель 4, селектор 5 импульсов синхронизации, блок 6 автоматической подстройки частоты и фазы /АПЧФ/ в заданном генераторе 7 строчной развертки, выходной каскад 8 строчной развертки, задающий генератор 9 кадровой развертки и выходной каскад 10 кадровой развертки, канал 11 звукового сопровождения, аналого-цифровой преобразователь /АЦП/ в составе первого пьезодефлектора 12 с отражателем на торце, импульсного излучателя 13, включающего светодиод 14, щелевую диафрагму и объектив, квантующей линейки 15 световодов, блока 16 фотоприемников и шифратора 17, включает блок 18 импульсных усилителей, излучатель 19 в составе восьми светодиодов /фиг. 3/, цветокорректирующего светофильтра и восьми световодов, выходные торцы которых покрыты нейтральными светофильтрами соответствующей плотности, оптическую систему 20 из коллиматора и объектива, неподвижное зеркало 21, второй пьезодефлектор 22 с отражателем на торце, выполняющий строчную развертку, третий пьезодефлектор 23 с отражателем на торце, выполняющий кадровую развертку, матовый экран 24, генератор 25 импульсов и ключ 26, схему 27 гасящих импульсов, элемент ИЛИ 28 и систему автоматического регулирования 29 усиления. Блоки 1 11, 29 и выполняемые ими функции те же, что и в прототипе. Селектор 1 каналов принимает высокочастотный сигнал с антенны и производит выбор нужного канала, усиливает его и преобразует в промежуточную частоту высокочастотных сигналов. Усилитель 2 усиливает входной сигнал до уровня, необходимого для нормальной работы видеодетектора 3. После детектирования сигнал звука поступает в канал 11 звукового сопровождения, а видеосигнал поступает на вход видеоусилителя 4. Видеосигнал с второго выхода видеоусилителя 4 поступает на вход селектора 5 импульсов синхронизации, где из полного ТВ сигнала выделяются строчные и кадровые сигналы синхронизации. С первого выхода блока 5 сигналы строчной развертки поступают в задающий генератор 7 для управления работой генератора 7 строчной развертки, на выходе его образуется пилообразное напряжение с частотой повторения 15625 Гц. Выходной каскад 8 вырабатывает управляющее напряжение для управления вторым пьезодефлектором 22, выполняющим строчную развертку луча. Блок 6 АПЧФ обеспечивает устойчивую работу задающего генератора 7. С второго выхода блока 5 сигналы кадровой развертки поступают в задающий генератор 9 для управления работой генератора кадровой развертки, на выходе образуется пилообразное напряжение частотой 50 Гц. Выходной каскад 10 вырабатывает соответствующее пилообразное напряжение для управления третьим пьезодефлектором 23, выполняющим кадровую развертку. Выходные каскады 8, 10 нагружены на пьезоэлементы 22, 23, для которых характерны малые потери энергии, и формируют для них управляющие напряжения, а не токи для отклоняющих катушек кинескопа, как в прототипе, что определяет меньшее потребление ими энергии питания против прототипа.

С первого выхода выдеоусилителя 4 ТВ сигнал поступает на вход первого пьезодефлектора 12 АЦП. Принцип преобразования видеосигнала в код состоит в развертке луча от импульсного светодиода 14 отражателем пьезодефлектора 12 по плоскости входных зрачков /фиг.2/ квантующей линейки 15 световодов, затем световой импульс преобразуется фотоприемником блока 16 в электрический сигнал, возбуждающий соответствующую входную шину в шифраторе 17, который выдает код мгновенного значения видеосигнала. Дискретизация осуществляется импульсами излучения светодиода 14, который выдает импульсы света с частотой 6,5 МГц по тактовым импульсам с генератора 25 импульсов, являющегося умножителем частоты с генератора 7:
15622 Гц • 416 6,5 МГц.

Источником излучения принят инфракрасный импульсный светодиод АЛ402А с временем нарастания излучения 25 нс и спада 45 нс [2, с.39] что с запасом удовлетворяет частоте дискретизации 6,5 МГц /153 нс/. Щелевая диафрагма и объектив формируют лучи шириной, равной диаметру входного зрачка световода линейки 15 и высотой 2 мм для облегчения юстировки. Диаметр входного торца световодов принят 0,02 мм.

Пьезодефлектор 12 является биморфным пьезоэлементом с отражателем на торце [3, с. 194] Сканирующее пятно имеет форму прямоугольника 0,02х1 мм. Квантующая линейка 15 световодов содержит 255 световодов для кодирования видеосигналов 8-разрядным кодом. Световой импульс с каждого световода преобразуется своим фотоприемником в электрический сигнал. В качестве фотоприемников применены лавинные фотодиоды ЛФД с временем срабатывания 10 нс, изготовленные методом микроэлектронной технологии на выходных торцах световодов. Выходы каждого фотоприемника подключены к соответствующим входам шифратора 17. С приходом на его вход сигнала шифратор выдает в параллельном коде 8-разрядный код, представляющий мгновенное значение входного сигнала. Шифратор 17 формирует коды с 00000000 по 11111111. Первому световоду соответствует код 00000000, второму 00000001, третьему 00000010 и т.д. 255-му 11111111. Время срабатывания АЦП определяется временем срабатывания фотоприемника 10 нс и временем срабатывания шифратора 17, составляющее 60 нс [4 с.231] общее время 70 нс, с запасом удовлетворяющее частоте дискретизации 6,5 МГц /153 нс/. Единицы в кодах представляются импульсами, нули их отсутствием.

С выхода АЦП на вход блока 18 импульсных усилителей поступают коды видеосигналов. Блок 18 содержит восемь импульсных усилителей /по числу разрядов/, в качестве них применены микросхемы усилителей-формирователей 533АП6 [4 с. 128] усилители осуществляют излучение светодиодов излучателя 19. Блок 18 потребляет 0,522 Вт [4, с.128] Излучатель 19 содержит восемь идентичных светодиодов АЛ307Л с оранжевым цветом излучения и силой излучения 1,5 мкд [2, с. 20] которые с голубым цветокорректирующим светофильтром в сумме дают белый цвет [5, с.14] Цветокорректирующий светофильтр предназначен для получения спектра излучения на экране, близкого к белому. Излучение со светодиодов, прошедшее синий светофильтр, проводится во входной зрачок оптической системы 20 восемью световодами конической формы длиной 15.30 мм. Диаметр входного торца световода равен выходному диаметру светодиода, а выходной торец световодов -0,5 мм. Выходные торцы расположены один в центре /фиг,3/, остальные по кругу.

Модуляция яркости соответственно величине кода выполняется нейтральными светофильтрами, нанесенными на входных торцах световодов согласно таблице. При элементе разрешения на экране в 0,5 мм² /0,7 х 0,7 мм/ максимальная яркость на экране 24 составляет:

где в числителе суммарная сила света от светодиодов всех разрядов,
0,5•10^-6м² элемент разрешения на экране.

Полученная величина яркости с учетом 50% потерь излучения выше будет в 4 раза, чем у экранов существующих кинескопов, которая не превышает 800 кд/м².

С приходом в блок 18 кода последний включает на излучение светодиоды нужных разрядов. В световоды поступают равные потоки излучения, а на выходах нейтральные светофильтры ослабляют излучение соответственно принадлежности световода разряду кода. Суммируясь на входе оптической системы 20, осуществляется яркостная модуляция излучения излучателя 19. Оптическая система 20 направляет луч на неподвижное зеркало 21. Разрешающий элемент развертки изображения на экране определяется шириной отражателей на торцах пьезодефлекторов строчной 22 и кадровой 23 разверток. Луч с зеркала 21 отражается на пьезодефлектор 22, с него -на отражатель пьезодефлектора 23.

Для гашения луча во время обратного хода разверток применена схема 27 гасящих импульсов, которая формирует гасящие импульсы соответствующей длительности, поступающие через элемент ИЛИ 28 на управляющий вход ключа 26, прекращая доступ тактовых импульсов на светодиод 14. В эти моменты в блок 18 коды не поступают и светодиоды не излучают.

Потребляемая мощность складывается из потребления электроэнергии АЦП до 0,2 Вт /схема шифратора 0,1 Вт [4, с.231]/, блоком 18 до 0,5 Вт и излучателем из восьми светодиодов 0,2 Вт /8 х 0,01 А х 2,5 В/, в сумме составляет 0,8 Вт, что в 25 раз меньше мощности, потребляемой ч/б кинескопом с его блоком питания /20 Вт/. Кроме того, телевизор становится низковольтным устройством, величина напряжения определяется напряжением питания микросхем 12. 15 В и светодиодов 3 В.

Работа телевизора.

Сигнал, принятый антенной, поступает в селектор 1 каналов, преобразуется в промежуточную частоту и поступает в УПЧИ 2, усиливается и поступает в видеодетектор 3. После детектирования сигнал звука отделяется в канал 11, а видеосигнал поступает в видеоусилитель 4, с выхода которого он преобразуется АЦП в коды с частотой дискретизации 6,5 МГц. С выхода шифратора 17 коды поступают в блок 18 импульсных усилителей, который соответственно величине видеосигнала подключает на излучение светодиоды соответствующих разрядов в излучателе 19. Промодулированное по яркости излучение передается оптической системой 20 на отражатель второго пьезодефлектора 22, на отражатель третьего пьезодефлектора 23, выполняющих развертку изображения на экране 24. В результате на матовом экране 24 воспроизводится черно-белое изображение без помощи кинескопа, что уменьшает потребление энергии питания в 25 раз против прототипа, уменьшает вес и размеры телевизора, а сам телевизор становится низковольтным устройством.

Заявляемое техническое решение может быть использовано как телевизионный приемник черно-белого изображения.

Использованные источники
1. А.В.Выходец, В.И.Коваленко, М.Т.Кохно. Звуковое и телевизионное вещание. М. 1987, с. 355 360, прототип.

2. В.И.Иванов, А.И.Аксенов, А.М.Юшин. Полупроводниковые оптоэлектронные приборы. Справочник. М, 1984, с.20, 39.

3. Справочник по лазерной технике. Под ред. Байбородина. Киев, 1978, с. 194, 196.

4. Цифровые интегральные микросхемы. Справочник. Минск, 1991, с. 128, 231, 248.

5. В.И.Булыч. Цветное телевидение. М. 1975, с. 14, табл.1.2.

Изобретение относится к технике радиосвязи и может быть использовано в качестве телевизионного приемника. Сущность изобретения состоит в том, что в телевизор черно-белого изображения, содержащий селектор каналов, усилитель промежуточной частоты, видеодетектор, видеоусилитель, селектор импульсов синхронизации, задающий генератор и выходной каскад строчной развертки, задающий генератор и выходной каскад кадровой развертки, канал звукового сопровождения и систему автоматического регулирования усиления, введены АЦП, блок управления, управляемый излучатель, генератор импульсов и ключ, схема гасящих импульсов, элемент ИЛИ, пьезодефлектор строчной развертки, пьезодефлектор кадровой развертки и матовый экран, а управляемый излучатель выполнен в составе соответствующего числа светодиодов, цветокорректирующего светофильтра и соответствующего числа световодов. Техническим результатом является исключение из состава телевизора кинескопа с его блоком питания, что уменьшает потребление электроэнергии питания и повышает безопасность при эксплуатации, а телевизор становится низковольтным устройством. Изобретение воспроизводится на матовом стеклянном экране лучом, промодулированным по яркости цифровыми кодами видеосигналов. Применен АЦП с частотой дискретизации 6,5 МГц при восьмиразрядном кодировании видеосигналов. 3 ил., 1 табл.

Телевизор черно-белого изображения, содержащий последовательно соединенные селектор каналов, усилитель промежуточной частоты, видеодетектор, видеоусилитель, селектор импульсов синхронизации, блок автоматической подстройки частоты и фазы строчной развертки, задающий генератор строчной развертки и выходной каскад строчной развертки, последовательно соединенные задающий генератор кадровой развертки, вход которого подключен к второму выходу селектора импульсов синхронизации, и выходной каскад кадровой развертки, а также канал звукового сопровождения и систему автоматического регулирования усиления, отличающийся тем, что в него введены аналого-цифровой преобразователь (АЦП), включающий первый пьезодефлектор с отражателем на торце, вход которого подключен к выходу видеоусилителя и является входом АЦП, импульсный излучатель в составе светодиода, щелевой диафрагмы и объектива, квантующую линейку световодов, входные торцы которых оптически соединены с отражателем пьезодефлектора, последовательно соединенные блок фотоприемников, входы которого оптически соединены с выходными торцами световодов квантующей линейки световодов, и шифратор, выходы которого являются выходами АЦП, последовательно соединенные блок импульсных усилителей, входы которого подключены к выходам шифратора АЦП, и излучатель, оптическая система, последовательно соединенные генератор импульсов и ключ, выход которого подключен к входу импульсного излучателя АЦП, схема гасящих импульсов, первый и второй входы которой подключены к вторым выходам задающих генераторов строчной и кадровой разверток, а выходы схемы гасящих импульсов через элемент ИЛИ подключены к управляющему входу ключа, введены второй пьезодефлектор с отражателем на торце, вход которого подключен к первому выходу выходного каскада строчной развертки и отражатель второго пьезодефлектора оптически соединен через неподвижное зеркало и оптическую систему с излучателем, третий пьезодефлектор с отражателем на торце, вход которого подключен к выходу выходного каскада кадровой развертки и отражатель оптически связан с отражателем второго пьезодефлектора, матовый экран, расположенный против отражателя третьего пьезодефлектора, а излучатель выполнен в составе восьми светодиодов, цветокорректирующего светофильтра и восьми световодов, входные торцы которых расположены против своих светодиодов после цветокорректирующего светофильтра, а выходные торцы покрыты нейтральными светофильтрами соответствующей плотности и расположены во входном зрачке оптической системы.