Способ формирования малокадрового телевизионного сигнала Советский патент 1988 года по МПК H04N5/30 

&0

ч|

S5

ю ю

Изобретение- относится к телевизионной (ТВ) технике, а именно к формированию ТВ-сигнала с помощью передающих ТВ-трубок с фотопроводящей ми шенью (видиконов) преимущественно в малокадровых прикладных ТВ-системах.

Цель изобретения - повышение ка- честна изображения за счет уменьше- ния влияния неравномерности темново- го тока.

На фиг.1 приведена структурная электрическая схема передающей ТВ- камеры для осуществления предлагае- мого способа; на фиг. 2 - диаграммы, поясняющ11е ее работу.

Передающая ТВ-камера (фиг. 1) содержит видикон 1, включающий в себя мишень 2, состоящую из сигнальной пластины 3 и полупроводникового слоя 4, электронньш прожектор 5, содержащий модулятор 6 и термокатод 7, фокусирующую и отклоняющую систему (ФОС) 8, источник 9 питания, объек- тив 10, источник 11 инфракрасного излучения и источник 12 света, которые, с целью обеспечения равномерного облучения мишени, выполнены в виде наборов соответствующих светодио- дов, равномерно рассредоточенных в-округ мишени 2, блок 13 управления, фотозатвор 14, блок 15 разверток, , синхрогенератор 16 и видеоусилитель 17.

Способ осуществляют следующим образом.

В исходном состоянии мишень види- коиа разряжена, электрическое поле в ней отсутствует. При облучении инфракрасным i излучением носители заряда, З1меющиеся на уровнях ловушек (они переброшены во время операции стирания предыдущего цикла), перебрасываются в зону проводимости и ва- лентную зону и там рекомбинируют, В результате большая часть ловушек оказьшается свободной.

Важно при реализаций способа, чтбы облучение инфракрасным излучение производилось с длиной волны, больш максимальной длины волны спектральной чувствительности, и меньшей длины волны, при которой энергия квант равна энергетическому зазору между уровнем ловушек и ближним краем запрещающей зоны. При невыполнении пе вого условия во время облучения выбиваются носители заряда не только

5

0 5 0

Q с

5

с ловушек, но и с основных атомов, полупроводника, что приводит к образованию фототока, обусловленного равномерным инфрак расным излучением, и к cнIiжeнию контраста. При невыполнении второго условия энергия квантов инфракрасного излучения недостаточна для выбивания носителей с ловушек, при этом способ становится неосуществимым.

При экспонировании мишени изображением электроны перебрасьшаются из валентной зоны в зону проводимости, где они большей частью попадают на ловушки (соответственно и дырки в валентной зоне). Так как поля в мишени во время экспонирования нет,-- то темновой ток отсутствует, а выбитые светом носители заряда накапливаются на ловушках на освещенных участках мишени. В мишени образуется рельеф концентрации носителей заряда, запасенных на ловушках.

При зарядке м1-шени в ней возникает электрическое поле (одновременно начинает течь темновой ток), но фото- ток при этом еще не возникает, так как все носители заряда находятся на ловушках. При облучении мишени равномерным потоком инфракрасного излучения запасенные на ловушках носители освобождаются, возникает фо- тоток, причем заряд, перенесенньш фототоком, пропорционален заряду, запасенному на ловушках при экспонировании и, следовательно, освещен- ности каждого конкретного участка мишени. Образующийся при этом фото- ток пропорционален освещенности.

Б-данном случае заряд, создавае- MbDi на мишени фототоком, при линейном накоплении

. ,U,

(1)

где Е - освещенность мишени при экспонировании;

t - время экспонирования; и - напряжение на мишени; К - коэффициент пропорциональности.

А темновой ток создает на мишени заряд

,U,

(2)

где ./2 - время накопления темнового тока;

с, 1

t,, время зарядк мишени; время облучения М1плени инфракрасным излучением; t - время считывания зарядо вого рельефа

Принимая во внимание, что зарядка мишени согласно предлагаемому спсобу может быть произведена ускоренно, как в известном способе, а врем облучения инфракрасным излучением может быть порядка времени пробега носителя через мишень, можно принят С (1-1,5)t|, где t - время кадра при стандартном разложении. Следовательно, заряд, накапливаемый от тем- нового тока, по величине примерно равен заряду от темнового тока в видиконе, работающем при стандартном режиме разложения, причем темновой ток не зависит от времени экспонирования мишени передаваемым изображением. Учитывая это, при малой освещенности можно увеличить время экспонирования и накопить зарядовый рельеф достаточной величины, как следует из (1), и получить такое же качественное изображение, как и при стандартном разложении и номинальной освещенности.

Устройство работает следующим образом.

В рабочем состоянии от источника 9 на видикон 1 подаются постоянные напряжения питания, от блока 15 разверток на ФОС.8 подаются пилообразные токи кадровой и строчной разверток и с выхода синхрогенератора 16 подаются строчные и кадровые синхроимпульсы на вход блока 13 управления Начнем рассматривать с операции оЬ- лучения мишени 2 инфракрасным излучением, во время которой с третьего выхода блока 13 управления на фотозатвор 14 подается запирающее напряжение, напряжение питания с первого выхода блока 13 управления подается на источник 11 инфракрасного излучения, которьй облучает мишень 2, ас пятого выхода блока 13 управления подается запирающее напряжение на модулятор 6 (фиг. 2q) видикона 1, при этом на мишени 2 напряжение равно нулю, мишень 2 разряжена (фиг. .2S), а заряд i запасенный на ловушках, макси10

5

0

5

0

5

0

5

0

5

мален как на освещенных, так и тем- новых во время экспонирования участках мишени 2. За счет облучения мишени 2 инфракрасным излучением носители заряда высвобождаются из ловушек, попадают на центры рекомбинации и рекомбинации, в результате чего заряд, запасенный на ловушках, уменьшается до равновесного состояния (фиг. 2Ь). Во время операции экспонирования с блока 13 управления поступает сигнал на фотозатвор 14, который открывается, и световой поток от передаваемого изображения попадает на мишень 2, при этом в полупроводниковом слое.4 мишени 2 электроны из валентной зоны перебрасываются квантами света в зону проводимости, т..е. возникают свободные носители заряда. Так как концентрация свободных ловушек велика, то большая часть этих носителей попадает на ловушк«, в результате чего растет заряд, запасенный на ловушках (на фиг. 2Ьсплошная линия). На неосвещенном участке мишени 2 накопление заряда на ловушках при этом не происходит (на фиг. 2fe пунктир). Во время операции зарядки мишени 2 на модулятор 6 поступает положительньш импульс максимальной амплитуды с пятого выхода блока 13 управления,. при этом электроны с термокатода 7 проходят через модулятор 6, и электронный прожектор формирует коммутирующий луч с максимальным током.

Одновременно с блока 13 на блок 15 разверток поступает высокочастотный синусоидальный сигнал, который замешивается в кадровую пилу, передается на ФОС 8 и обеспечивает быстрое отклонение луча по вертикали. С третье- его выхода блока 13 управления в это время на сигнальную пластину 3 мишени 2 поступает импульс напряжения, обеспечивающий оптимальные условия для ее зарядки - минимальное значение коэффициента вторичной эмиссии в режиме медленных электронов. На управляющий вход видеоусилителя 17 в это время подается запирающее напряжение с шестого выхода блока 13 управления. В результате выполнения операции зарядки в мишени 2 возникает электрическое поле (фиг. 2Ь).

Во время выполнения операции облучения мишени 2 инфракрасным излучением с первого выхода блока 13 управления подается напряжение питания

5

О

на источник 11 , мишень 2 облу :: ется инфракрасным излучением, запасенные на ловушках носители заряда высвобождаются и под действием поля перемещаются, происходит, разряд мишени 2. Причем, если инфракрасное излучение выбрано в соответствии с указанными условиями, то свободные носители заряда образуются только путем освобождения ловушек и, следовательно, на неосвещенном участке мишени 2 фототок отсутствует и течет только темновой ток. В результате этого к началу операции считывания на мишени 2 образуется потенциальный рельеф, соответствующий освещенности при экспонировании.

Во время выполнения операции считывания с блока 13 управления подаются следующие сигналы и напряжения: с третьего выхода - сигнал, запирающий фотозатвор 14, с четвертого выхода - регулируемый по амплитуде положительный импульс на модулятор 6 для установки оптимального для считывания тока луча (фиг. 2а), с шестого выхода - импульс напряжения на управляющий вход видеоусилителя 17, отпирающий его по входу, и с седьмого выхода - регулируемое напряжение на сигнальную пластину 3 для установле- . ния оптимальных условий считывания.

Во время выполнения операции стирание остаточного зарядового рельефа с второго выхода блока 13 управления поступает напряжение питания на источник 12 света, который освещает мишень 2. При этом фотозатвор 14 закрыт, коммутирующий луч отсутствует (фиг. 2а). Под действием света ми- шень 2 полностью разряжается, но зато на ловушках накапливаются носители заряда (фир. 2 S и Ь ) .

Из изложенного .следует, что темноние сравнительно кратковр раций заряда, облучения и (фиг. 2Ь), но не накаплив чение времени экспонирова обеспечивает возможность качество изобралсения при менах экспонирования.

Q Ф о р м. у л а изобр

25

30

Способ формирования ма телевизионного сигнала, з ся в том, что мишень пере ки, например видикона, за нируя ее электронны лучо мальным током луча, экспо передаваемым изображением ют накопленный на мишени рельеф, сканируя ее элект с onTs-гмальньпм током луча, остаточный зарядовый рель мишень равномерны - светом ч а ю щ и и с я тем, чт повышения качества изобра счет уменьшения влияния н ти темн ового тока, перед ,ванием мишени передаваемы нием ее обличают равномер инфракрасного излучения с волны, большей максда1альн ны области спектральной ч ности мишени передающей т меньшей, чем длина волны, рой энергия-кванта излуче энергетическому зазору ме ловушек и блткним кра,ем з зоны материала мишени пер трубк мишени, а заряжают ред аюш,ей трубки, сканируя тронным лучом с максималь луча, после экспонировани редаваемым изображением, щим дополнительным облуче

вой ток накапливается только в тече- инфракрасным излучением.

ние сравнительно кратковременных операций заряда, облучения и считывания (фиг. 2Ь), но не накапливается в течение времени экспонирования. Это обеспечивает возможность повышать качество изобралсения при больших временах экспонирования.

Ф о р м. у л а изобретения

5

О

.

5

0

Способ формирования малокадрового телевизионного сигнала, заключающийся в том, что мишень передающей трубки, например видикона, зарялсают, сканируя ее электронны лучом с максимальным током луча, экспонируют ее передаваемым изображением, считывают накопленный на мишени зарядовый рельеф, сканируя ее электроннрлм лучом с onTs-гмальньпм током луча, и стирают остаточный зарядовый рельеф, освещая мишень равномерны - светом, о т л и - ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения качества изобралсения за счет уменьшения влияния неравномерности темн ового тока, перед экспониро- ,ванием мишени передаваемым изображением ее обличают равномерньм потоком инфракрасного излучения с длиной волны, большей максда1альной длины волны области спектральной чувствительности мишени передающей трубки, но меньшей, чем длина волны, при которой энергия-кванта излучения равна энергетическому зазору между уровнем ловушек и блткним кра,ем запрещенной зоны материала мишени передающей трубк мишени, а заряжают мишень перед аюш,ей трубки, сканируя ее электронным лучом с максимальным током луча, после экспонирования, мишени передаваемым изображением, с последующим дополнительным облучением мишени

I

§

i

Экспонируют

I

I §

I

i

Изобретение относится к ТВ. Цель изобретения - повышение качества изображения за счет уменьшения влияния неравномерности темнового тока. В исходном состоянии мишень (М) 2 видикона 1 разряженаi Перед экспонированием М 2 передаваемым изображением ее облучают равномерным потоком инфракрасного излучения с длиной волны, большей макс, длины волны области спектральной чувствительности М передающей тру.бки, но меньшей, чем длина волны, при к-рой энергия кванта излучения равна энергетич. зазору между уровнем ловушек и близким краем запрещенной зоны М 2. Заряжают М 2, сканируя ее электронным лучом с макс, током луча, после экспонирования М 2 передаваемым изображением, с последующим дополнительным ее облучением инфракрасным излучением. М 2 состоит из сигнальной пластины 3 и полупроводникового слоя 4. Электронньш прожектор 5 содержит модулятор 6 и термокатод 7. Фокусирующая и отклоняющая система 8, источник 9 питания, объектив 10, источник 11инфракрасного излучения, источник 12света, блок 13 управления, фотозатвор 14, блок 15 разверток, синхро- генератор 16, видеоусилитель 17. 2 ил. г

.

a

a

Ток луча

5

Напряжение на мишвни

Заря уЗапа- сенныи на мёушках

6

Ф14,г2