Устройство автоматической регулировки яркости и контрастности телевизионного изображения Советский патент 1984 года по МПК H04N5/20 

cpu9.1 .

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в прикладных телевизионных (ТВ) системах, например в растровых электронных микроскопах (РЭМ)

Известно устройство автоматической регулиррвки яркости для электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) с электромагнитным управлением, обеспечивающее регулировку яркости светящегося пятна ЭЛТ в зависимости от скорости развертки, которое содержит два дифференцирующих усилителя, соединенных выходами через блоки возведения в квадрат с входами сумматора. Выход сумматора через усилитель соединен с модулятором ЭЛТ. Усилитель охвачен цепью отрицательной обратной связи, содержащей переключаемый прецезионный делитель напряжения. На входы дифференцирующих усилителей поданы сигналы, пропорциональные строчному и кадровому отклоняющим токам 1.

Однако .устройство характеризуется малой точностью аналоговых блоков возведения в квадрат, применяемых в устройстве, что снижает точность регулировки яркости и контрастности ТВ изображения при изменении скорости развертки, а также сложностью изготовления прецезионного переключаемого делителя в цепи отрицательной обратной связи.

, Известно устройство для автоматической стабилизации яркости светового пятна электронно-лучевой трубки, которое содержит ЭЛТ, управляющие входы которой соединены с выходами видеоусилителя и щиротноимпульсного модулятора. Экран ЭЛТ через объектив и светоделитель соединен с фотоприемником. Выход фотоприемника через интегратор соединен с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с источником опорного напряжения, а выход соединен с управляющим входом щиротноимпульсного модулятора 2.

Однако данное устройство нельзя применить для автоматической регулировки яркости и контраста изображения, поскольку в нем имеется цепь оптической обратной связи, состоящая из объектива, светоделителя, фотоприемника. Сигнал обратной связи пройдя через эти блоки, будет иметь низкую контрастность, так как только объектив уменьщает контраст в 50-100 раз. Следовательно, суммарная ощибка регулирования яркости будет достаточно велика, а точность регулирования экспозиции будет низкой.

Кроме того, устройство представляет собой замкнутую систему автоматического регулирования. Такие системы подвержены самовозбуждению, в связи с чем к фазовым характеристикам устройства предъявляются весьма жесткие требования, что усложняет его техническую реализацию. Изображение, получаемое на экране ЭЛТ, поступает получателю зрительной информации через объектив и светоделитель, что резко снижает

яркость и контрастность воспринимаемого изображения и не приемлемо для электронных микроскопов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для автоматической регулировки яркости и контрастности ТВ изображения, содержащее последовательно соединенные блок регулируемой фиксации, вход которого является входом видеосигнала, выходной видеоусилитель, выход которого соединен с катодом электронно-лучевой трубки, детектор минимального значения и детектор максимального значения, входы которых объединены, а выходы соединены с входами блока вычитания 3.

Однако в устройстве применяется схема автоматического регулирования назад. Таким образом, имеется замкнутая система автоматического регулирования, которая подвержена самовозбуждению. Это накладывает жесткие требования на фазовую характеристику устройства, что существенно усложняет его схемное рещение.

Кроме того, применение обратного регулирования предъявляет повышенное требование к динамическому диапазону всех узлов устройства, охваченных обратной связью. При этом их динамический диапазон должен быть в несколько раз больще, чем при прямом регулировании.

Цель изобретения - повышение точности автоматического регулирования яркости и контрастности телевизионного изображения при изменении скорости развертки в щироком диапазоне.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для автоматического регулирования яркости и контрастности телевизионного изображения, содержащее последовательно соединенные блок регулируемой фиксации, вход которого является входом видеосигналов, выходной видеоусилитель, выход которого соединен с катодом электроннолучевой трубки, детектор минимального значния и детектор максимального значения, входы которых объединень, а выходы соединены с входами блока вычитания, введены генератор импульсов подсветки, щиротнОимпульсный модулятор и усилитель импульсов подсветки, последовательно включенные, при этом выход усилителя импульсов подсветки соединен с модулятором электроннолучевой трубки, второй вход щиротно-импульсного модулятора соединен с выходом блока вычитания, причем вход детектора минимального значения объединен с входом блока регулируемой фиксации, а его выход соединен с входом управления блока регулируемой фиксации.

На фиг. 1 изображена структурная электрическая схема устройства для автоматического регулирования яркости и контрастности ТВ изображения; на флг. 2 - временные диаграммы напряжений.

Устройство для автоматической регулировки яркости и контрастности изображения (фиг. 1) содержит детектор 1 минимального значения видеосигнала, детектор 2 максимального значения видеосигнала, блок 3 регулируемой фиксации, блок 4 вычитания, выходной видеоусилитель 5, широтно-импульсный модулятор 6, генератор 7 импульсов подсветки, усилитель 8 импульсов подсветки, электронно-лучевая трубка 9 (ЭЛТ).

Устройство работает следующим образом.

Входной видеосигнал (фиг. 2а) поступает на входы детекторов 1 и 2 минимального и максимального значений сигнала, а также на блок 3 регулируемой фиксации (фиг. 1). Выделенные вдетекторах 1 и 2 минимальное и максимальное за кадр (фиг. 26, в) значения видеосигнала поступают на соответствующие входы блока 4 вычитания, на выходе которого получается сигнал, пропорциональный размаху входного видеосигнала (фиг. 2д).

В блоке 3 регулируемой фиксации осуществляется фиксация к уровню Uo минимального значения видеосигнала, что соответствует на изображении черному (фиг. 2г). После усиления в выходном видеоусилителе 5 он подается на катод ЭЛТ 9 и модулирует электронный луч по интенсивности. В широтно-импульсном модуляторе 6 производится модуляция по длительности в соответствии с величиной амплитуды выходного сигнала блока 4 вычитания импульсов подсветки (фиг. 2 е), которые поступают с генератора 7 импульсов подсветки.

Широтно-модулированные импульсы подсветки усиливаются в усилителе 8, подаются на модулятор ЭЛТ 9 и отпирают луч на время, равное длительности импульса подсветки.

Как известно, яркость В каждого элемента изображения на экране ЭЛТ 9 определяется временем свечения этого элемента С и током луча, который, в свою очередь, зависит от величины видеосигнала, соответствующего этому элементу

B f(U,€,),

В интервале Тц-2Ти. (фиг. 2г) яркости самого темного (черного) элемента соответствует величина видеосигнала Uo, а яркости

самого светлого - величина и.. При этом

9 выбирается таким образом (фиг. 2е),

чтобы получить максимально возможный

5 в данной ЭЛТ контраст изображения.

Предположим, что в промежуток времени предшествующий (N + l)Ti5, размах входного сигнала уменьщился (фиг. 2а). Однако яркость самого темного элемента

0 не изменится, так как минимальное за время кадра значение видеосигнала фиксировано к заданному уровню UQ, такому же как и во время TK-2Tjj (фиг. 2г). Яркость же самого светлого элемента будет меньше

5 (фиг. 2г). Однако яркость и контрастность изображения на экране ЭЛТ 9 не изменится, поскольку уменьшение размаха видеосигнала -компенсируется увеличени ем длительности взаимодействия луча с люминофором ta (промежуток времени

0 -(N-|-)jjj на -фиг. 1е) пропорционально управляющему сигналу (фиг. 1д).

При изменении скорости развертки время адресации к каждому элементу изображения изменяется. Однако яркость изображения на экране ЭЛТ 9 будет постоянной, так как длительность импульса подсветки определяется только размахом входного видеосигнала и ограничена по максимуму временем взаимодействия fa при самой большой скорости 0 разложения. Таким образом, одновременно происходит стабилизация яркости изображения при любой скорости сканирования на уровне яркости, соответствующей самой быстрой развертке.

5 Использование предлагаемого изобретения обеспечивает высокую точность автоматической регулировки яркости и контрастности ТВ изображения независимо от скорости развертки, при этом яркость и контрастность остаются неизменными и оптимальны0ми для наблюдения, а также для фоторегистрации. Совмещение операций автоматического регулирования и стабилизации .яркости и контрастности ТВ изображения при изменении скорости развертки снижает ап5 паратурные затраты.

V

muxi

Vmim

t

Vmoxl Umi

П2

УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОЙ РЕГУЛИРОВКИ ЯРКОСТИ И КОНТРАСТНОСТИ ТЕЛЕВИЗИОННОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ, содержащее последовательно соединенные блок регулируемой фиксации, вход которого является входом видеосигналов, выходной видеоусилитель, выход которого соединен с катодом электронно-лучевой трубки, детектор минимального значения, детектор максимального значения, входы которых объединены, в выходы соединены с входами блока вычитания, отличающееся тем, что, с целью повышения точности автоматического регулирования яркости и контрастности телевизионного изображения при изменении скорости развертки в широком диапазоне, введены генератор импульсов подсветки, широтно-импульсный модулятор и усилитель импульсов подсветки, последовательно включенные, при этом выход усилителя импульсов подсветки соединен с модулятором электронно-лучевой трубки, второй вход широтноимпульсного модулятора соединен с выходом блока вычитания, причем вход детектора минимального значения объединен с входом блока регулируемой фиксации, а его выход (Л соединен с уходом управления блока регулируемой фиксации.

Уиг. 2