ЦИФРОВОЙ ТЕЛЕВИЗОР Российский патент 2001 года по МПК H04N5/74 

Изобретение относится к технике радиосвязи и может использоваться как цветной телевизионный приемник в аналоговых и цифровых системах телевидения.

Прототипом принят цветной телевизор [1], содержащий блок радиоканала в составе последовательно соединенных селектора каналов, усилителя промежуточной частоты (УПЧИ), видеодетектора, эмиттерного повторителя, селектора синхроимпульсов, блока автоматической подстройки частоты и фазы (АПЧФ) и задающего генератора, блока автоматической подстройки частоты гетеродина и АРУ, канал звукового сопровождения, блок строчной развертки в составе предварительного усилителя и выходного каскада, блока кадровой развертки в составе задающего генератора, предварительного усилителя, выходного каскада, генератора импульсов обратного хода и генератора импульсов гашения, блок цветности в составе последовательно соединенных канала яркости и матрицы, трех выходных видеоусилителя основных цветов R, G, В, последовательно соединенных усилителя сигналов цветности и блока детекторов сигналов цветности, блока цветовой синхронизации и усилителя импульсов гашения, три идентичных канала управления лучом цветности, каждый из которых содержит последовательно соединенные АЦП, блок импульсных усилителей и излучатель, оптическую систему, неподвижное зеркало, первый пьезодефлектор с отражателем на торце, выполняющий строчную развертку, второй пьезодефлектор с отражателем на торце, выполняющий кадровую развертку луча, матовый экран, генератор импульсов и ключ. Усиленные видеосигналы основных цветов поступают на входы своих АЦП, преобразуются в 8-разрядные коды, поступающие в блоки импульсных усилителей. Сигналы с импульсных усилителей включают на излучение светодиоды в излучателях, и на выходе трех оптических систем появляются цветные лучи, промодулированные по яркости. Излучения трех лучей смешиваются на зеркале и поступают на отражатель первого пьезодефлектора, с него на отражатель второго пьезодефлектора, с него на матовый экран. Максимальная яркость светового элемента развертки на экране без учета потерь на проекцию 1788 кд/м², с учетом потерь при проекции в 50% 894 кд/м². Недостаток прототипа: из-за кратковременного импульса излучения (74 нс) и отсутствия послесвечения экрана усредненная яркость изображения на матовом экране за период кадра (40 мс) будет мала, а, возможно, и недостаточна для наблюдения изображения.

Целью изобретения является повышение усредненной яркости изображения на экране.

Цель достигается повторением развертки каждой строки растра и увеличением силы потока излучения излучателей. Техническим результатом является повышение яркости элемента развертки на экране в 8022 раза (7171875 : 894 кд/м²) и увеличение в два раза длительности излучения за счет повторной развертки каждой строки растра (74 нс х 2).

Сущность изобретения в том, что в цифровой телевизор, содержащий блок радиоканала, блок строчной развертки, блок кадровой развертки, блок цветности, первый и второй пьезодефлекторы с отражателями на торце, матовый экран, три одинаковых канала управления лучом цветности, каждый из которых включает последовательно соединенные АЦП и первый блок импульсных усилителей, генератор импульсов и ключ, введен блок яркостной модуляции, выполненный в составе первого и второго излучателей, содержащих соответствующее число светодиодов соответствующих цветов, и оптической системы, и в каждый канал управления лучом цветности введены блок элементов задержек и второй блок импульсных усилителей, выходы первого и второго блоков импульсных усилителей трех каналов подключены к соответствующим входам блока яркостной модуляции.

Структурная схема цифрового телевизора показана на фиг. 1; блок яркостной модуляции и излучатель - на фиг. 2.

Цифровой телевизор (фиг. 1) включает блок радиоканала в составе последовательно соединенных селектора 1 каналов, усилителя 2 промежуточной частоты, видеодетектора 3, эмиттерного повторителя 4, селектора 5 синхроимпульсов, блока 6 автоматической подстройки частоты и фазы и задающего генератора 7 строчной развертки, блока 8 автоматической подстройки частоты гетеродина и блока 9 автоматической регулировки усиления, блок строчной развертки в составе предварительного усилителя 10 и выходного каскада 11, блок кадровой развертки в составе последовательно соединенных задающего генератора 12 кадровой развертки, предварительного усилителя 13, выходного каскада 14 и генератора 15 импульсов гашения, и генератора 16 импульсов обратного хода, блок цветности в составе последовательно соединенных канала 17 яркости и матрицы 18, три выхода которой подключены к входам трех выходных видеоусилителей 19, 20, 21 основных цветов, последовательно соединенных усилителя 22 сигналов цветности и блока 23 детекторов сигналов цветности, блока 24 цветовой синхронизации и усилителя 25 импульсов гашения, канал 26 звукового сопровождения, три идентичных канала управления лучом цветности, первый из них содержит АЦП 27, первый блок 28 импульсных усилителей, блок 29 элементов задержек и второй блок 30 импульсных усилителей, второй канал содержит АЦП 31, первый блок 32 импульсных усилителей, блок 33 элементов задержек и второй блок 34 импульсных усилителей, третий канал содержит АЦП 35, первый блок 36 импульсных усилителей, блок 37 элементов задержек и второй блок 38 импульсных усилителей, включает блок 39 яркостной модуляции, первый пьезодефлектор 40 с отражателем на торце, выполняющий строчную развертку луча, второй пьезодефлектор 41 с отражателем на торце, выполняющий кадровую развертку луча, матовый экран 42, последовательно соединенные генератор 43 импульсов и ключ 44, выход которого подключен к управляющим входам трех АЦП. Блок 39 яркостной модуляции выполнен в составе первого 45 и второго 46 излучателей и оптической системы 47 (из коллиматора и объектива).

Селектор 1 каналов усиливает и преобразует полный ЦТВ сигнал в промежуточную частоту сигналов изображения и звука. Усилитель 2 УПЧИ усиливает сигнал до уровня, необходимого для нормальной работы видеодетектора 3. Эмиттерный повторитель 4 согласует тракт радиоканала с последующими каскадами. С выхода эмиттерного повторителя 4 ЦТВ сигнал поступает в селектор 5 синхроимпульсов, в канал 17 яркости блока цветности и в усилитель 22 сигналов цветности. Селектор 5 синхроимпульсов выделяет из полного ЦТВ сигнала строчные и кадровые синхроимпульсы и формирует стробирующие импульсы для блока цветовой синхронизации. Задающий генератор 7 формирует строчные управляющие импульсы для блока 10 предварительного усилителя. Задающий генератор 12 формирует кадровые управляющие импульсы для выходного каскада 14, генератор 15 формирует по длительности импульсы гашения обратного хода. Выходные каскады 11 и 14 нагружены на пьезоэлементы пьезодефлекторов 40 и 41, для которых характерны малые потери энергии, и формирует для них управляющие сигналы напряжения. В блоке цветности производится демодуляция сигналов цветности, формируется напряжение основных цветов, производится регулировка контрастности, насыщенности и яркости изображения. Усилитель 22 выделяет поднесущие частоты сигналов цветности и усиливает их в каналах прямого и задержанного сигналов. Блок 23 детектирует цветоразностные сигналы, которые поступают в матрицу 18. Блок 24 цветовой синхронизации формирует управляющие импульсы полустрочной частоты для переключения ветвей электронного коммутатора. В результате на выходе блока 23 детекторов образуются два цветоразностных сигнала E_R-Y и E_B-Y, поступающие в матрицу 18. В канале 17 яркости сигнал яркости усиливается и фиксируется уровень черного. Матрица 18 выполняет матрицирование цветоразностных сигналов, формирует зеленый цветоразностный сигнал и складывает три цветоразностных сигнала с сигналом яркости. С выхода матрицы 18 сигналы основных цветов поступают в выходные видеоусилители 19, 20, 21, усиливаются в них до величин, необходимых для работы АЦП 27, 31, 35. АЦП преобразуют видеосигналы основных цветов в 8-разрядные коды. Первые блоки 28, 32, 36 импульсных усилителей формируют из импульсов кода сигналы для запитывания светодиодов в первом излучателе 45. Блоки 29, 33, 37 элементов задержек содержат по восемь элементов задержек (по числу разрядов в коде), которые выполняют задержку импульсов кода на длительность периода строчной развертки 64 мкс. Вторые блоки 30, 34, 38 импульсных усилителей формируют из задержанных импульсов кода сигналы для запитывания светодиодов на излучение во втором излучателе 46, выполняющем повторное облучение строки растра. Блоки импульсных усилителей идентичны и каждый содержит по восемь (по числу разрядов) усилителей. В качестве блоков импульсных усилителей применены микросхемы усилителей-формирователей 533АП6 [2, с. 128] с временем срабатывания 18 нс. Первый и второй излучатели 45, 46 идентичны и каждый включает по 36 светодиодов в составе 12 красных, 12 зеленых и 12 синих, уложенных (фиг. 2) один в центре, остальные вокруг него. При диаметре светодиода 5 мм [5, с. 71] излучатель имеет диаметр до 30 мм. Плоскость излучения обоих излучателей расположена в задней фокальной плоскости оптической системы 47. По вертикали первый излучатель 45 расположен над вторым излучателем 46. Оптическая система 47 выполняет аддитивное смешивание трех цветовых излучений светодиодов отдельно каждого излучателя, фокусируя излучение каждого излучателя в свой разрешающий световой элемент на отражателе первого пьезодефлектора 40 с расстоянием между ними в одну строку. Оптическая система 47 переворачивает изображения излучателей в вертикальной плоскости на отражателе первого пьезодефлектора 40, поэтому в вертикальной плоскости первый излучатель 45 расположен над вторым излучателем 46, а на отражателе первого пьезодефлектора 40 излучение второго излучателя 46 вверху, излучение первого излучателя 45 ниже. На матовом экране следует развертка изображения сначала от первого излучателя 45, следом развертка изображения от второго излучателя 46. Свободный торец с вертикально расположенным отражателем первого пьезодефлектора 40 расположен в передней фокальной плоскости оптической системы 47 и выполняет строчную развертку двух лучей на горизонтально расположеннoм отражателе второго пьезодефлектора 41, выполняющего кадровую развертку двух лучей на расположенном против него матовом экране 42. При разрешающем элементе 0,02х0,02 мм на отражателе второго пьезодефлектора 41 отражатель его имеет длину 720_отсч•0,02 мм = 14,4 мм. Пьезодефлекторы являются биморфными торцовыми пьезоэлементами [3, с. 192; 4, с. 56]. Генератор 43 импульсов формирует импульсы дискретизации для АЦП 27, 31, 35 и является умножителем частоты задающего генератора на 864: 15625 Гц•864 = 13,5 МГц.

Выполнен он может быть из трех самоходных распределителей импульсов, выполняющих умножение на 12, 9 и 8 [6, с. 274].

Ключ 44 производит пропуск импульсов дискретизации во время прямого хода строчной развертки. Усилитель 25 импульсов гашения принимает импульсы обратного хода строчной и кадровой развертки и формирует на выходе импульсы, которые поступают на управляющий вход ключа 44, закрывая его на длительность импульсов обратного хода. АЦП выполняют преобразование видеосигналов в 8-разрядные коды с частотой дискретизации 13,5 МГц. Для получения достаточного потока излучения применяются светодиоды серии HLMP, выпускаемые компанией "Хьюлетт-паккард" [5, c. 71]: красного цвета HLMP-ALOO с силой света 400 мкд при токе 20 мА, светодиоды зеленого цвета излучения HLMP-AMOO с длиной волны 0,526 мкм и силой света 800 мкд при токе 20 мА, синего цвета излучения HLMP-ABOO с длиной волны 0,475 мкм и силой света 300 мкд [5 c. 71] при токе 20 мА. Модуляция луча по яркости каждого из цветов выполняется включением на излучение соответствующего числа светодиодов одного цвета с наличием соответствующих ослабляющих светофильтров согласно весу разряда в коде (таблица). При элементе разрешения на экране 42 в 0,5 мм² (0,7х0,7 мм) максимальная яркость развертывающего элемента свечения на экране составляет

где в числителе - суммарная сила света от излучателя, причем принято, что светодиоды всех цветов имеют ту же силу света, что светодиоды синего цвета, т.е. 300 мкд;
0,5•10^-6 м² - площадь элемента разрешения на экране 42;
коэффициенты двоичного кода с 4 по 8 разряды (см. таблицу).

Уравнивание силы света красных, зеленых светодиодов с синими выполняется установкой в их выходных зрачках дополнительно соответствующих ослабляющих светофильтров. Потери излучения при проекции на экран принимаются в 50%, при этом яркость разрешающего элемента на экране 7171875 кд/м². Усредненная яркость изображения увеличивается в 16044, которая складывается из увеличения в 8022 раза яркости элемента на экране (7171875 : 894) и увеличения в два раза экспозиции за счет повторной развертки строки.

Работа цифрового телевизора.

Высокочастотный сигнал, принятый антенной с селектора 1 каналов поступает в УПЧИ 2, с него на видеодетектор 3, сигнал звука отделяется в канал 26 звукового сопровождения, а ЦТВ сигнал через эмиттерный повторитель 4 поступает в селектор 5 синхроимпульсов, в канал 17 яркости и в усилитель 22 сигналов цветности. С выхода блока 23 детекторов два цветоразностных сигнала поступают в матрицу 18, с которой поступают на входы своих АЦП, преобразуются ими в коды, которые поступают в блоки импульсных усилителей 28, 32, 36 и в блоки элементов задержек 29, 33, 37. Сигналы с первых блоков импульсных усилителей поступают на входы первого излучателя 45, сигналы со вторых блоков импульсных усилителей поступают на входы второго излучателя 46. Излучение с первого излучателя 45 оптической системой 47 фокусируются на отражателе первого пьезодефлектора 40, который производит развертку этого луча на отражателе, второго пьезодефлектора 41, выполняющего развертку изображения лучом первого излучателя 45 на экране 42. Излучение со второго излучателя 46 оптической системой 47 фокусируется на отражателе первого пьезодефлектора 40 выше на строку от светового пятна луча с первого излучателя 45. Пьезодефлектор 40 также производит строчную развертку луча от второго излучателя 46 на отражателе второго пьезодефлектора 41. Луч от второго излучателя 46 производит повторно развертку той же строки, что была развернута перед ней лучом от первого излучателя 45 на экране 42. Таким образом, отражатель второго пьезодефлектора 41 производит воспроизведение цветного изображения на матовом экране 42 одновременно двумя лучами.

Заявляемый цифровой телевизор может использоваться как телевизионный приемник и в аналоговых, и в цифровых системах телевидения.

Источники информации
1. Патент N 2099901 "Цветной телевизор", кл. H 04 N 9/12, бюл. N 35, 1997 г. - прототип.

2. Цифровые интегральные микросхемы.- Минск, 1991, с. 128.

3. Справочник по лазерной технике/Под ред. Байбородина, Киев, 1978, с. 192, 194.

4. Расчет элементов лазерных сканирующих систем, Е.В. Днепровский и др.- Минск, 1986, с. 56, табл. 2.3.

5. Радио, N 7, 1998, с. 71.

6. В.А. Ильин. Телеуправление и телеизмерение, М., 1982, с. 274.1

Изобретение относится к технике радиосвязи и может использоваться как цветной телевизионный приемник в аналоговых и цифровых системах телевидения. Техническим результатом является повышение усредненной яркости изображения на экране за счет повышения яркости разрешающего светового элемента на экране и повторной развертки каждой строки. Сущность изобретения: в цифровой телевизор, содержащий блок радиоканала, блок строчной развертки, блок кадровой развертки, блок цветности, первый и второй пьезодефлекторы с отражателями на торце, матовый экран, три одинаковых канала управления лучом цветности, каждый из которых включает последовательно соединенные АЦП и первый блок импульсных усилителей, генератор импульсов и ключ, введен блок яркостной модуляции, выполненный в составе первого и второго излучателей, содержащих каждый соответствующее число светодиодов соответствующих цветов, и оптической системы, и в каждый канал управления лучом цветности введены блок элементов задержки и второй блок импульсных усилителей, выходы блоков импульсных усилителей трех каналов подключены к соответствующим входам блока яркостной модуляции. Луч с первого излучателя производит развертку строки растра, луч с второго излучателя повторяет ее еще раз, что увеличивает усредненную яркость экрана в два раза. 2 ил., 1 табл.

Цифровой телевизор, включающий блок радиоканала, содержащий последовательно соединенные селектор каналов, усилитель промежуточной частоты, видеодетектор, эмиттерный повторитель, селектор синхроимпульсов, блок автоматической подстройки частоты и. фазы и задающий генератор строчной развертки, блок автоматической подстройки частоты гетеродина и блок автоматической регулировки усиления, блок строчной развертки, содержащий последовательно соединенные предварительный усилитель, вход которого подключен к выходу задающего генератора строчной развертки в блоке радиоканала, и выходной каскад, блок кадровой развертки, содержащий последовательно соединенные задающий генератор кадровой развертки, вход которого подключен к соответствующему выходу селектора синхроимпульсов в блоке радиоканала, предварительный усилитель, выходной каскад и генератор импульсов гашения, и генератор импульсов обратного хода, вход и выход которого подключены к соответствующим входу и выходу выходного каскада, блок цветности, содержащий последовательно соединенные канал яркости и матрицу, три выхода которой подключены к входам трех выходных видеоусилителей основных цветов, последовательно соединенные усилитель сигналов цветности и блок детекторов сигналов цветности, причем входы канала яркости и усилителя сигналов цветности подключены к выходу эмиттерного повторителя блока радиоканала, выход блока детекторов сигналов цветности подключен к второму входу матрицы, блок цветовой
синхронизации, первый вход которого подключен к соответствующему выходу селектора синхроимпульсов, второй вход -к выходу генератора импульсов гашения в блоке кадровой развертки, третий вход - к второму выходу усилителя сигналов цветности и выход - к второму входу блока детекторов сигналов цветности, и усилитель импульсов гашения, первый вход которого подключен к выходу генератора импульсов гашения в блоке кадровой развертки, второй вход - к второму выходу выходного каскада блока строчной развертки, и содержащий канал звукового сопровождения, вход которого подключен к выходу видеодетектора, первый и второй пьезодефлекторы с отражателями на торце, матовый экран, расположенный напротив отражателя второго пьезодефлектора, три идентичных канала управления лучом цветности, каждый из которых включает последовательно соединенные АЦП и первый блок импульсных усилителей, и последовательно соединенные генератор импульсов и ключ, причем вход первого пьезодефлектора подключен к первому выходу выходного каскада строчной развертки, вход второго пьезодефлектора - к второму выходу выходного каскада кадровой развертки и отражатель его оптически соединен с отражателем первого пьезодефлектора, вход генератора импульсов подключен к выходу задающего генератора строчной развертки в блоке радиоканала, выход ключа параллельно подключен к управляющим входам трех АЦП, входы которых подключены к выходам соответствующих выходных видеоусилителей основных цветов в блоке цветности, управляющий вход ключа подключен к выходу усилителя импульсов гашения в блоке цветности, отличающийся тем, что в него введен блок яркостной модуляции, содержащий первый и второй излучатели, каждый из которых содержит соответствующее число светодиодов соответствующих цветов, и оптическую систему, причем первый излучатель расположен по вертикали над вторым и плоскость излучения обоих излучателей расположена в задней фокальной плоскости оптической системы, в передней фокальной плоскости которой расположен отражатель первого пьезодефлектора, излучающие стороны первого и второго излучателей через оптическую систему, отражатели первого и второго пьезодефлекторов оптически соединены с экраном матового экрана, в каждый канал управления лучом цветности введены последовательно соединенные блок элементов задержек и второй блок импульсных усилителей, причем входы блока элементов задержек подключении соответствующим входам первого блока импульсных усилителей, а выходы первого и второго блоков импульсных усилителей трех каналов управления лучом цветности подключены к соответствующим входам блока яркостной модуляции.