Устройство автоматической фокусировки телевизионной камеры Советский патент 1990 года по МПК H04N5/225 

ел

со 4

00

со - 31 Изобретение относится к телевидению и может быть использовано при построении телевизионных камер для аппаратуры автоматического анализа микрообъектов, таких как Форменгзые элементы крови и др. Целью изобретения является повышение точности Фокусировки и быстродействия. На Фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства автоматической Фокусировки телевизионной камеры; на Фиг, 2 - диаграммы напряжений сигналов Фокусировки. Устройство автоматической Фокусировки телевизионной камеры содержит видеоусилитель 1 телевизионной камеры Фильтр 2 высоких частот, первый компаратор 3, первый интегратор 4, второй компаратор 5, первый аналоговый ключ -6, второй аналоговый ключ 7, инвертор. --8, первый сумматор 9, экс тремальный регулятор,10, первый Формирователь 11 уровней сравнения, третий компаратор 12, второй интегратор 13, второй Формирователь 14 уровней сравнения, оптическую систе ry телевизионной камеры, блок 16 управления, четвертый компаратор 17, третий интегратор 18, второй сумматор 19, пятый компаратор 20, четвертый интегратор 21, третий сумматор 2 блок 23 сравнения, источник 24 опорного напряжения. Видеосигнал с выхода видеоусилителя 1 телевизионной камеры поступает на вход третьего компаратора 12 который является входом канала грубой Фокусировки, и на вход Фильтра 2 высоких частот, к которому подключен канал точной Фокусировки. Эти каналы работают одновременно, но на канал грубой фокусировки сигнал поступает непосредственно с выхода видеоусилителя 1, а на канал точной Фокусиров ки после фильтра 2 высоких частот. Таким образом, канал грубой Фокусировки работает во всей полосе частот и может осуществлять Фокусировки по крупным объектам на изображении. Канал точной фокусировки, осзпцествляет работу по мелким объектам. Если в изображении нет мелких объ ектов, то на выходе Фильтра 2 высоки частот и соответственно на выходе пе вого интегратора 4, входящего в состав канала точной фокусировки, нет информации. Второй компаратор 5 не 3 срабатывает, так как на его втором вхйде источником 24 опорного напряжения априорно установлено опорное напряжение, несколько превышающее амплитуду шумов. Через инвертор 8 и второй аналоговый ключ 7 приоритет отдается каналу грубой Фокусировки и вся система получает информацию от него. Если точка Фокуса близка, то на выходе первого интегратора 4 есть сигнал, превьш1ающий опорный уровень источника 24 опорного напряжения, и приоритет отдается каналу точной фокусировки. Предварительная и окончательная обработки происходят последовательно во времени и осуществляются одинаково в каналах грубой.и точной Фокусировки. В качестве примера рассмотрим работу последнего. Измеренный при предварительной обработке уровень сигнала V сохраняется до конца ин- . тервала времени t. Первый Формирователь 11 уровней сравнения, связанный с внешним генератором синхросигналов (ГСС), осуществляет управление временем хранения. Через него проходит .обратная связь между первым компаратором 3 и первым интегратором 4. которая разрывается при превышении опорного напряжения U над входным и, на входах первого компаратора 3. Затем, вначале интервала t (по команде ГСС) осуществляется один щаг назад с амплитудой, определенной разрядностью интегратора до значения V, (Фиг.2). Таким образом на опорных входах первого компаратора 3 и четвертого компаратора 17 устанавливается напряжение Vj, тем самым происходит срез вершины измеряемого напряжения и происходит окончательная ее обработка при помощи пепочки из четвертого компаратора 17 и третьего интегратора 18, выполненного в виде циФроаналогового преобразователя (ЦАП) с малым шагом, значительно меньшим, чем при предварительной обработке на первом интеграторе 4 (ПАЛе С большим -шагом) Шаг определяетсяразрядностью третьего интегратора 18, и Величина этого шага определяет точность измерения - чем больше разрядность, тем больше точность. При достижении максимума первый Формирователь 1.1 разрьшает обратную связь цепочку из четвертого компаратора 17 и третьего интегратора 18. Второй сумматор 19 производит операцию сложенияV, V,- V,. в результате на его вьтоде образуется точно измеренное напряжение сигнала, соответствующего максимуму фокусировки: Работа канала грубой Фокусировки отличается только тем, что возврат вначале интервала t происходит на уровень i V-. Полученный таким образом опорный уровень может использоваться для осуществления квантования видеосигнала в ТВ аппаратуре. Пр цесс двилсения к точке фокуса обеспечивается экстремальным регулятором 10, на который поступает информация либо от канала грубой Фокусировки че рез второй аналоговый ключ 7, либо от канала точной Фокусировки через первый аналоговый ключ 6. Экстремаль ный регулятор 10 производит сравнение предыдущего измерения с текущим и вырабатывает сигнал направления движения. Движение в направлении точ ки Фокуса определяет положительная разность между текущим значением СИ1- нала и предьщущим. Переход точки Фокуса приводит к появлению отрицатель ной разности зтих сигналов. В этом случае Формируется сигнал Реверс. Блок 23 сравнения позволяет выбирать оптимальную скорость подхода к точке фокуса. Блок выполнен по известному принципу выбора параметра (скорости) в зависимости от управляющего сигнала, поступающего от экстремального регулятора 10. Если разность между предыдущим и текущим измерениями положительна, во входном пороговом кас каде блока 23 происходит определение знака этой разницы и сравнение ампли туды сигнала экстремального регулято ра с Фиксированными порогами Vg V В зависимости от того, какой из порогов превьшен, в выходном каскаде происходит выбор одной из скоростей Uj п п. Г.ыходной сигнал блока 23 в случае положителен. Если разность между предыдущим и текутим измерениями отрииательна, то работа по выбору скорости протекает аналогично, но полярность выходного 1 3 сигнала блока 23 становится отрицаI тельной, что соответствует команде Реверс. Входной пороговый каскад в зависимости от знака разности выдает для выходного каскйда промежуточные управляющие сигналы, + и -. При 3Ha4HtenbHOM удалении от точки фокуса работает грубый канал, скорость движения П2 очень высокая.При включении канала точной Фокусировки скорость движения к точке Фокусировки уменьщается вдвое и становится равной п, переход точки Фокуса после команды Реверс, следукшее уменьшение скорости до значения п. С этой скоростью и определяется точка оптимальной Фокусировки. Предлагаемое устройство автоматической Фокусировки телевизионной . камеры позволяет значительно повысить точность автоматической Фокусировки и уменьщить на порядок время достижения точки оптимального Фокуса. Формула изобретения Устройство автоматмческой Фокусировки телевизионной камеры, содержащее последовательно соединенные видеоусилитель телевизионной камеры, фильтр высоких частот, первый компаратор, первый интегратор, второй компаратор, первый аналоговый ключ, первый сумматор и экстремальный регулятор, последовательно соединенные блок управления и оптическую систему телевизионной камеры, а также источник опорного напряжения, два Формирователя уровней сравнения, второй интегратор, третий компаратор, инвертор и второй .аналоговый ключ, при этом выход источника опорного напряжения подключен к второму входу второго компаратора, первый вход которого через первый Формирователь уровней сравнения соединен с вторым входом первого компаратора, а выход второго компаратора через последовательно соединенные инвентор и второй аналоговый ключ соединен с вторым входом первого суммгтора, вход Фильтра высоких частот через третий кo mapaтop подклк1чен к входу второго интегратора, выход которого через второй Формирователь уровней сравнения соединен с вторым входом третьего кокпаратора, о т л и ч а torn е е с я тем, что, с целью повышения точности фокусировки и быстродействия, введеш 1 последовательно соединенные четвертый компаратор, третий интегратор и второй сумматор, последовательно соединенные пятый компаратор, четвертый интегратор и третий сумматор, а также блок сравнения, при этом первый вход четвертого компаратора соединен с выходом йяшьтра высоких частот, второй вход четвертого компаратора соединен с вторым входом первого компаратора, второй вход второго сумматора подключен к выходу первого интегратора, а выход второго сумматора соединен с вторым входом первого аналогового ключа, первый вход пятого компаратора подключен к входу Фильт.ра высоких частот, второй вход пятого компаратора соединен с вторым входом третьего компаратора, выход четвертого интегратора подключен к Е торому входу второго Аормирователя уровней сравнения, второй вход третьего сумматора соединен с выходом второго интегратора, а выход третьего сумматора подключен к второму входу второго аналогового ключа, причем вход блока сравнения соединен с выходом экстремального регулятора, а выход блока сравнения соединен с входом блока управления.

Изобретение относится к телевидению (ТВ). Цель изобретения - повышение точности фокусировки и быстродействия. Видеосигнал с выхода ТВ камеры 1 поступает на вход фильтра 2 высоких частот и далее в канал точной фокусировки. Компаратор 3, первый интегратор 4 составляют схему предварительной обработки. Измеренный уровень сигнала хранится блоком 11 формирования уровней сравнения. Окончательный процесс измерения происходит после возврата на один шаг назад от измеренного ранее значения набором блоков таких, как компаратор 17, интегратор 18 и цифроаналоговый преобразователь в виде интегратора 18 с малым шагом квантования. Экстремальный регулятор 10 производит сравнение предыдущего измерения с текущим и вырабатывает сигнал направления движения. Цель изобретения достигается введением двух компараторов 17 и 20, двух интеграторов 18 и 21, двух сумматоров 19 и 22, а также блока 23 сравнения. 2 ил.

а Ui

УЗ

7

1/

к

:J

2

Фиг г