Однотрубочная камера цветного телевидения Советский патент 1993 года по МПК H04N9/07 

И

lf

00

о ю ел

4 О

Изобретение относится к телевизионной технике и может быть использовано при создании студийных и репортажных комплексов вещательного телевидения. Цель изобретения: повышение чувствительности и разрешающей способности. Сущность изобретения: телевизионная камера содержит двухслойный штриховой цветофильтр (1), передающую телевизионную трубку (2), дополнительный блок обработки сигнала красного цветоделенного изображения (6), 12 состоящего из высокочастотного трансформатора (3), полосового усилителя (4), резонансного противошумового корректора (5), основной блок обработки сигнала красного изображения 10, состоящего из полосового фильтра 7,амплитудного детектора 8 и фильтра нижних частот 9, дополнительный блок обработки сигнала синего цветоделенного изображения (14), состоящего из высокочастотного трансформатора (11) полосового усилителя (12), резонансиый противошумо- вой корректор (13), основной блок обработки сигнала синего изображения (18), состоящего из полосового фильтра (15), амплитудного детектора (16) и фильтра нижних частот (17), блок обработки яркостного сигнала (22), состоящего из усилителя видеочастоты(19), апериодического противошумового корректора (20) и фильтра нижних частот (21)(фильтр нижних частот 23, матрица (24) сигналов. 2 з.п. ф-лы, 4 ил. ел С

fit fe.

ff

Изобретение относится к телевизионной технике и может быть использовано при создании студийных и репортажных комплексов вещательного телевидения, прикладных телевизионных установок, применяемых в народном хозяйстве и научных исследованиях, а также в системах технического зрения роботизированных комплексов,

Известно значительное число вариантов однотрубочных камер цветного телевидения (ЦТВ), которые сгруппированы в два. класса: первый - однотрубочные камеры, у которых кодирование цветовой информации выполняется с помощью специальной передающей трубки, а оптическая система, располагаемая перед трубкой, применяется та же, что и в камере черно-белого телевидения; второй класс объединяет камеры, в которых применяется типовая передающая телевизионная трубка (видикон и его улучшенные варианты - плюмбикон, сатикон и т.п.), а кодирование цветовой информации осуществляется с помощью специальной оптической системы, размещаемой перед передающей трубкой;

Известна однотрубочная камера ЦТВ, которая относится к первому классу и показана на фиг.1а. Камера содержит типовую оптическую систему (ОС) 1 и нетиповую передающую трубку (ПТ) 2, в частности трех- сигнальный видикон. Каждая из трех сигнальных пластин видикона через свое нагрузочное сопротивление RH соединена с источником напряжения смещения ЕСм. Узел мишени (М) 3 содержит (см. фиг, 16) сплошную фотомишень 5, на которую напы- лена вертикальная решетка металлических пластин 6, прозрачных для света. На пластины 6 наносятся полоски цветофильтров красного 7, зеленого 8 и синего 9 цветов. Чередующаяся триада цветовых полосок образует штриховой цветофильтр для каждого цвета. Полоски сигнальной пластины 6, соответствующие определенному цвету, соединены между собой шинами, которые подключены к внешним сигнальным выводам трубки (фиг. 1 в), Последние соединены с нагрузочными сопротивлениями, а через разделительные конденсаторы - с видеоусилителями 4 сигналов каждого из цветоде- ленных изображений. Достоинством такого устройства является простота оптической системы. Недостатками этого устройства являются: сложность изготовления узла мишени: малая четкость изображения; наличие сильной взаимосвязи между секциями сигнальной пластины и, как следствие, большие межканальные помехи между сигналами цветоделенных изображений; неполное использование светового потока.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому устройству является

однотрубочная камера ЦТВ, относящаяся ко второму классу и построенная так. как показано н,э фиг.2,

Устройство содержит двухслойный оптический штриховой цветофильтр 1, односигнальную передающую трубку 2, два блока обработки сигналов красного и синего цветоделенных изображений 3 и 7, каждый из которых включает в себя последовательно соединенные полосовой

фильтр, амплитудный детектор и фильтр нижних частот, причем вход полосового фильтра является входом блока, а выход фильтра нижних частот - выходом блока, блок обработки яркостного сигнала 11,

включающий в себя последовательно соединенные усилитель видеочастоты 12, апериодический противошумовой корректор 13 и фильтр нижних частот 14, причем вход усилителя видеочастоты является входом бло

ка, а выход фильтра нижних частот - выходом блока, матрицу видеосигналов 16, первый, второй и третий входы которой соединены соответственно с выходами блоков обработки сигналов красного и синего цветоделенных изображений и яркостного сигнала, а четвертый вход соединен с третьим через фильтр нижних частот 15, при этом три выхода матрицы являются выходами широкополосных сигналов красного, синего

и зеленого цветоделенных изображений, а вход блока обработки яркостного сигнала через разделительный конденсатор Ср и нагрузочный резистор RH соединен с источником смещения сигнальной пластины

передающей трубки. Сигнальная пластина трубки соединена с источником смещения через нагрузочный резистор.

Цветное изображение проектируется на двухслойный оптический штриховой цветофильтр 1, расположенный непосредственно перед светочувствительной поверхностью типовой передающей трубки 2 (как правило, видикон и его разновидности - плюмбикон, сатикон и др.). Сигнальная пластина трубки

через нагрузочное сопротивление RH соединена с источником смещения ЕСм, а через разделительный конденсатор Ср - с усилителем видеочастоты 12. Штриховой цветофильтр состоит из двух слоев (фиг.26).

первый. 18 - образован чередующимися голубыми и прозрачными полосками шириной AI(B направлении строчной развертки X). второй 17 - чередующимися желтыми и прозрачными полосками шириной Д Для

зеленой компоненты цветного изображения двухслойный фильтр прозрачен, желтые полоски поглощают (не пропускают) синюю компоненту Ев, а голубые - красную ER. Таким образом, по оси X цветовая компонента изображения ER дискретизируется с пространственной частотой дискретизации /Д-| , а компонента Ев - с пространственной частотой . причем как видно из фиг,26, ,а fX2 fxL. При развертке строки сложный сигнал на выходе трубки можно записать в виде

Ui(t)li(t)(t}HJR(t)cos27F fn+ + UB(t)cos27rf2(t),(1) где fi Vxfxi: f2 Vxfx2; Vx - скорость развертки по строке;

Ii(t)- сигнальный ток передающей трубки, которая для последующих каскадов является эквивалентным генератором тока: величина тока не зависит от сопротивления

RH.

Первый член в выражении (1) представляет собой яркостный (точнее квазияркост- ный) сигнал, второй и третий члены - амплитудно-модулированные сигналы с несущими частотами fi и f2, причем сигнал несущей частоты fi модулирован красной компонентой изображения, а -частоты f2 - синей, Спектр сигнала (1) показан на фиг.2в, откуда следует, что можно применить частотное разделение компонент, которое осуществляется с помощью ФНЧ 14 и полосовых фильтров 4 и 8, настроенных соответственно на центральные частоты .fi и f2. После амплитудных демодуляторов 5 и 9 и фильтров нижних частот 6 и 10 выделяются видеосигналы цветоделенных изображений красного UR.HMM синего UB.HM в прлоде. частот О-Твц (см. фиг,2в), которые поступают в матрицу (М) 16. На третий и четвертый входы матрицы поступают также яркостный видеосигнал в полной полосе (МВя и.в сокращенной полосе O-feij (эти сигналы на фиг.2в обозначены как Y и УНч).Ограничение полос этих сигналов осуществляется с помощью ФНЧ 14 и 15. В матрице 16 на оснований уравнений

U&.H4(LlY.H4-0,3UR.H4-0,11 ивнч)/0,59; .нч+диу; ив ивнч+ A UY; AUY:

tAUY UY-UY.H4(2)

формируются широкополосные сигналы цветоделенных изображений зеленого UG, красного UR и синего UB в полосе частот O-fea. Далее эти сигналы поступают в камерный канал, где выполняется гамма - и аппертурная коррекция и кодирование по той или стандартной системе ЦТВ. Коэффициент передачи входной цепи передающей

трубки, определяемый как отношение напряжения на входе усилителя 12 к току трубки, в зависимости от частоты и выбора нагрузочного сопротивления RH имеет вид,

показанный на фиг.2г. Спад АЧХ входной цепи КВц обусловлен влиянием емкости трубки, монтажа и входной емкости усилителя 12, шунтирующих сопротивление RH по высокой частоте. Для коррекции этого спада

последовательно с усилителем включен так называемый противошумовой корректор (ПШК) 13, который имеет нормированную АЧХ, показанную на фиг.2д. При больших значениях RH -подъем АЧХ ПШК с ростом

частоты является значительным, что приводит к существенному возрастанию шумов, обусловленных предварительными каскадами усилителя 12, в полосе частот красного (fi ±fBq) и особенно синего (f2±- feu) сигналов. Соответственно значительно уменьшается отношение сигнал-шум в каналах синего и красного видеосигналов (на выходах ФНЧ 6 и 10) и в канале зеленого (на выходе матрицы). Для устранения этого явления, а также с целью упрощения настроек камеры, которые возникают при равенстве коэффициентов передачи от выхода трубки до входа матрицы, нагрузочное сопротивление RH приходится брать небольшим, при

этом коэффициент передачи входной цепи, а соответственно и чувствительность телевизионной камеры оказываются небольшими (см. фиг.2г).

Сопротивление RH обычно выбирают из

условия 1,2

Р4 1/2яС4тв.гр,(3)

где суммарная емкость, шунтирующая

нагрузочное сопротивление (о составляющих ее говорилось выше);

fe.rp - верхняя частота группового сигнала 111(т)(фиг.2в).

Чтобы увеличить RH, а соответственно и

чувствительность однотрубочной камеры,

можно,как следует из (3), уменьшить fe.rp путем увеличения геометрических размеров штриховых цветофильтров Дти-Д (фиг.2б).

Од на ко при этом уменьшатся соответственно частоты f 1 и f2 (см, фиг.2в) и для качественного

частотного разделения отдельных компонент придется уменьшить полосу пропускания ФНЧ 14 (верхнюю частоты fM яркостного сигнала), а также полосы пропускания полосовых фильтров А и 8(и соответственно

верхнюю частоту fBu цветоделенного сигнала). В результате сокращается полоса частот широкополосных сигналов R, G, В, что классифицируется как ухудшение разрешающей способности камеры.

Таким образом, в однотрубомной камере ЦТВ-прототипе основные показатели - чувствительность и разрешающая способность - связаны обменными соотношениями (улучшение одного показателя обязательно вызывает ухудшение другого), а выбор компромиссных показателей, который обычно производится в таких камерах, не удовлетворяет требованиям стандартов вещательного телевидения на профессиональную аппаратуру, что значительно уменьшает область их применения.

Целью изобретения является повышение чувствительности и разрешающей способности однотрубочной камеры ЦТВ за счет раздельной обработки яркостной и цветовой компонент сигнального тока передающей трубки непосредственно во входной цепи трубки.

Для достижения поставленной цели в однотрубочную камеру ЦТВ, содержащую двухслойный оптический штриховой цвето- фильтр, односигнальную передающую телевизионную трубку, два блока обработки сигналов красного и синего цветоделенных изображений, каждый из которых включает . в себя последовательно соединенные полосовой фильтр, амплитудный детектор и фильтр нижних частот, причем вход полосового фильтра является входом блока, а выход фильтра нижних частот - выходом блока, блок обработки яркостного сигнала, включающий всебя последовательно соединенные усилитель видеочастоты, апериодический противошумовой корректор и фильтр нижних частот, причем вход усилителя видеочастоты является входом блока; а выход фильтра нижних частот - выходом блока, матрицу видеосигналов, первый, второй и третий входы которой соединены соответственно с выходами блоков обработки сигналов красного и синего цветоделенных изображений и яркостного сигнала, а четвертый вход соединен с третьим через фильтр нижних частот, при этом три выхода матрицы являются выходами широкополосных сигналов красного, синего и зеленого изображений, а вход блока обработки яркостного сигнала через разделительный конденсатор и нагрузочный резистор соединен с источником смещения сигнальной пластины передающей трубки, дополнительно введены два дополнительных блока обработки сигналов красного и синего цветоделенных изображений, каждый из которых включает в себя последовательно соединенные высокочастотный трансформатор, полосовой усилитель и резонансный противошумовой корректор, причем первичная обмотка трансформатора является входом блока,

вторичная обмотка нагружена на комплексное входное сопротивление полосового усилителя, а выход резонансного противошумового корректора является выходом блока, при этом первичные обмотки введенных трансформаторов соединены последовательно и включены между сигнальной пластиной передающей трубки и нагрузочным резистором, а выход каждого

дополнительного блока обработки соединен с входом одноименного основного блока обработки цветоделенного изображения. Вторичная обмотка высокочастотного трансформатора каждого дополнительного

блока обработки подбирается такой, что совместно с реактивной составляющей входного сопротивления полосового усилителя образует резонансный электрический контур, настроенный на частоту, соответствующую пространственной частоте штрихового цветофильтра красного или синего изображения, Добротность Q этого контура подбирается из условия обеспечения максимального отношения сигнал-шум для

сигнала цветоделенного изображения в пределах Q(2,5-15)fq/fBUi rfle резонансная частота контура, Твц -верхняя частота видеоспектра сигнала цветоделенного изображения (красного или синего). Требуемое

значение Q обеспечивается за счет выбора величины активной компоненты входного . сопротивления полосового усилителя. Нор- мированный коэффициент передачи резонансного противошумового корректора

Ккр(т) выбирается в соответствии с выражением kKp(tHl+(f-f0)2Q/fof}0:5.

Нагрузочное сопротивление RH выбирается из условия обеспечения максимально- ,го отношения сигнал-шум для яркостного

сигнала в пределах Рн(3-10).яСВх, где fa.я - верхняя частота видеоспектра яркост- ного сигнала, Свх - входная емкость блока обработки яркостного сигнала с учетом емкости монтажа, Нормированный коэффициент передачи апериодического противошумового корректора KK(f) выбирается в соответствии с выражением Кк((2л: РнСвхт) Для увеличения разрешающей способности однотрубочной камеры ЦТВ практически без снижения ее чувствительности число полосок штриховых цветовых фильтров может быть увеличено в 1,5-3 раза в зависимости от апертурной характеристики

передающей трубки.

Сущность изобретения заключается в том, что обработка сигнального тока передающей трубки li(t), несущего информацию о яркостном и цветоделенных сигналах синего и красного, осуществляется на одним групповым устройством-блоком 4 про тоти- па на фиг.2а, а параллельно тремя блоками обработки, каждый из которых оптимизируется под свою сигнальную компоненту 5 (фиг.За). Здесь используется то обстоятельство, что передающая трубка является генератором тока, сигнальный ток которой M(t) не зависит от сопротивления нагрузочной цепи. Комплексные сопротивления Zi и 2.1 10 можно выбрать достаточно большими за счет использования резонансных контуров, настроенных соответственно на центральные частоты fi и fa спектров амплитудно/мо- дулированных токов красной и синей 15 компоненты группового тока li(t) (см. фиг.2в). Для видеосигнала Y, очевидно, выбирается

апериодическая нагрузкаZH(RH Н -. ..г- )

j СУ LBX

Существенно то, что величины сопротивле- 20 ний Zi, Z2 и ZH могут выбираться независимо друг от друга. Это позволяет для каждой составляющей спектра сигнала h(t) (см. фиг.2в) использовать свою оптимальную обработку. Для выделения яркрстного сигнала 25 Y целесообразно использовать известный метод апериодической противошумовой коррекции, при котором нагрузка ZH (резистор RH, шунтированный входной.емкостью Свх блока BY), выбирается такой, что ее мо- 30 дуль имеет Заметный спад в полосе частот 0-Твя (фиг.Зб). Коррекция этой неравномерности осуществляется апериодическим про- тивошумовым частотно-зависимым корректором, который включается или по- 35 следовательно с усилителем видеочастоты или в цепь его обратной связи. Оба способа принципиально равноправны;хотя на практике имеют свои достоинства и недостатки. Для определенности в дальнейшем будем 40 полагать, что противошумовой корректор включен последоьательно.

Для выделения амплитудно-модулиро- ванных компонент сигнального тока h(t) це- лесообразно использовать резонансные 45 сопротивления Zi и Zz, каждое из которых настроено на свою центральную частоту fi и f2 (фиг.Зб). Сопротивления Zi и Za могут, иметь значительную величину на центральных частотах, что и обеспечивает значитель- 50 ные уровни напряжения на входах блоков бработки Бри БВ. Чем больше добротности Q резонансного контура, тем больше велиина сопротивления Zi(Z2) на частоте fi(f2) и напряжение несущей частоты. Однако при 55 том возрастает неравномерность передаи боковых полос AM колебания. Для их коррекции целесообразно последовательно полосовым усилителем, входящим в состав блока BR или БВ. включить последовательно резонансный противошумовой корректор, нормированный коэффициент передачи которого показан на фиг.Зв на примере блока BR.

Большая величина сопротивления нагрузок Zi, Z2 . позволяет обеспечить большое отношение сигнал-шум в каждом канале обработки, а следовательно, и высокую чувствительность камеры. Отсутствие групповых блоков обработки позволяет так подобрать число полос штриховых цвето- фильтров, чтобы подальше разнести частоты f 1 и f2. Это дает возможность увеличить полосы пропускания блоков обработки BY, BR и БВ, а следовательно, и разрешающую способность камеры.

Таким образом, по сравнению с прототипом в заявляемом устройстве введены новые электрические блоки и связи между ними, что позволяет увеличить чувствительность и разрешающую способность одно- трубочной камеры ЦТВ. Введенные блоки практически не влияют на массогабаритные характеристики камеры и потребляемую мощность. При наличии передающих трубок с хорошей апертурной характеристикой (с уменьшением глубины модуляции на частоте 6,0 МГц не более, чем до 0,5) может быть построена однотрубочная камера ЦТВ с параметрами, близкими к параметрам трех- трубочных камер, но лишенная их известных недостатков: проблема совмещения растров, высокая точность поддержания идентичности работы трех трубок и т.п.

На фиг,4 представлена структурная схема предлагаемой однотрубочной камеры цветного телевидения.

Камера содержит двухслойный штрихо- вой цеетофильтр 1, передающую телевизионную трубку 2, дополнительный блок обработки сигнала красного цветоделенно- го изображения 6, состоящий из последовательно соединенных высокочастотного трансформатора 3, полосового усилителя 4 и резонансного противошумового корректора 5, основной блок обработки сигнала красного изображения 10, состоящий из последовательно соединенных полосового фильтра 7, амплитудного детектора 8 и фильтра нижних частот 9, дополнительный блок обработки сигнала синего цветоделен- ного изображения 14, состоящий из последовательно соединенных высокочастотного трансформатора 11, полосового усилителя 12 и резонансного противошумового корректора 13, основного блока обработки си-- нала синего изображения 18, состоящего из последовательно соединенных полосового фильтра 15, амплитудного детектора 16 и

фильтра нижних частот 17/блок обработки яркостиого сигнала 22, состоящий из последовательно соединенных усилителя видеочастоты 19, апериодического противошумового корректора 20 и фильтра нижних частот 21, фильтр нижних частот 23 и матрицу сигналов 24, при этом входы дополнительных блоков обработки красного и синего изображений 6 и 14 соединены соответственно с вторичными обмотками высокочастотных трансформаторов 3 и 11, вход блока обработки яркостного сигнала через разделительный конденсатор соединен с нагрузочным резистором, первичные обмотки высокочастотных трансформаторов соединены последовательно друг с другом и нагрузочным резистором и включены между выводом сигнальной пластины передающей трубки и источником смещения, первый, второй и третий входы матрицы 24 соединены с выходами соответственно основных блоков обработки красного 10 и синего 18 изображений и блока обработки яркостного сигнала 22, а четвертый вход соединен с третьим через фильтр нижних частот 23, при этом первый, второй и третий выходы матрицы являются выходами сформированных широкополосных сигналов красного, синего и зеленого изображений.

Устройство работает следующим образом.

Через типовую оптическую систему (объектив) цветное изображение проектируется на двухслойный оптический цвето- фильтр 1, расположенный непосредственно у светочувствительной поверхности передающей телевизионной трубки 2. Первый слой цветофильтра образован чередующимися голубыми и прозрачными полосками равной ширины, во втором слое чередуются желтые и. прозрачные полоски. При сканировании потенциального рельефа,образованного на светочувствительной поверхности чередующей трубки, в цепи, расположенной между выводом сигнальной пластины трубки и источником смещения, появится электрический ток сложной формы, в котором кроме низкочастотных составляющих красного, зеленого и синего цветоделенных изображений, образующих в совокупности сигнал яркости, имеются две поднесущие, модулированные по амплитуде сигналами красного и синего цветоделенных изображений. Эти поднесущие эффективно выделяются с помощью последовательно включенных высокочастотных трансформаторов, выходная обмотка каждого из которых совместно с входной емкостью полосового усилителя образует резонансный параллельный электрический контур, настроенный на частоту

соответствующей поднесущей. При необходимости (в зависимости от параметров трансформатора) для подстройки контура во вторичную обмотку может включаться до полнительный конденсатор; для получения требуемой добротности контура, которая однозн ачно связана с формой АЧХ резонансного противошумового корректора, во вторичную обмотку может включаться

0 дополнительное шунтирующее сопротивление (RH1 и RH2 - на фиг.4). Для увеличения коэффициента передачи трансформаторной цепи иногда может быть целесообразным подключение дополнительного конденсато5 ра параллельно и первичной обмотке трансформатора.

Выделенный резонансной нагрузкой спектр частот соответствующей поднесущей затем усиливается и корректируется по

0 частоте с помощью полосового усилителя и резонансного противошумового корректора. Частотная характеристика этих двух последовательно включенных блоков имеет вид, показанный на фиг.Зв и может бьгги

5 реализован несколькими способами. Окончательная фильтрация компонент, несущих информацию о сигнале красного или синего цветоделенных изображений, осуществляется в соответствующем основном блоке об0 работки (10 или 18) с помощью полосового

фильтра 7 (или 15) имеющего крутые скаты

АЧХ, после чего производится амплитудная

.демодуляция сигнала поднесущей в блоке

соответственно 8 и 16. Выделение видеосиг5 нала красного и синего в необходимой полосе частот, и подавление остатков поднесущей осуществляется соответственно с помощью ФНЧ 9 и 17.

Выделение яркостной компоненты риг:

0 нальиого тока трубки (яркостного видеосигнала) эффективно осуществляется с помощью апериодической нагрузки, состоя- из нагрузочного резистора RH, шунтированного входной емкостью блока

5 обработки яркостного сигнала, а также емкостью монтажа. Для увеличения отношения сигнал-шум сопротивление RH целесообразно выбирать достаточно большим, а спад частотной характеристики пере0 дачи, обусловленный емкостной составляющей нагрузки, компенсировать с помощью апериодического противошумового корректора 20, включенного последовательно с усилителем видеочастоты 19.

5 Частотная характеристика этих двух блоков имеет примерный вид, показанный на фиг.2д, отличаясь только тем, что коррекция АЧХ производится в полосе частот О-fsn (см. также фиг.36). Реализация такой АЧУ возможна разными способами, один из них применение трансимпедансного усилителя. Окончательная фильтрация компонент широкополосного яркостного сигнала в полосе СНвя производится ФНЧ 21. Фильтр нижних частот 23 используется для выделения яркостного сигнала Унч в сокращенной полосе СИвц (поскольку ). В матрице 24 производится типовое формирование широкополосных сигналов цветоделенных изображений (в полосе СИвя) в соответствии с уравнениями (2).

Оценим ориентировочно выигрыш в чувствительности предложенной камеры по сравнению с прототипом (фиг.2а), полагая первоначально, что разрешающая способность не изменяется, т.е. значения 1вя и fBq сохраняются такими же, как в прототипе. Тогда в прототипе сопротивление нагрузки равно RH (2 .тгггрСвхУ1 (при, большем RH, как видно из фиг.2в, г, будет существенное ухудшение условий передачи для компонент синего и красного изображений). В заявляемом устройстве можно эффективно использовать противошумовую коррекцию и значительно увеличить нагрузочное сопротивление до значения Нн (5-30)72 лтвяСвх. Увеличение сигнал-шум взвешенный шум можно оценить- приближенно из выражения 101д()(5-30)тф/твя,дБ (4)

Используя данные и полагая получим .S МГц, ,0 МГц; At/At 4,2-8,7 дБ. Учитывая, что при противошу- мовой коррекции наибольший вклад в полную мощность шума вносят высокочастотные составляющие, которые на изображении заметны гораздо слабее, чем низкочастотные, выигрыш в отношении сигнал-взвешенный шум возрастает примерно на 6-8 дБ и составляет в целом 10-17 ДБ.

Для сигналов красного и синего цветоделенных изображений выигрыш в чувствительности может быть оценен приближенно из формулы

At/V 5lgZ(f0)/R4 5lg-9- QB.l

2 Л(о CRX

35lgQfrp/fo.(5) где f0 - частота настройки входного контура соответствующего дополнительного блока обработки и f2, см. фиг.2в);

Q - добротность этого .контура (для упрощения ПРИНЯТО .

Используя эффективно резонансную противошумовую коррекцию, величину Q можно брать в пределах GH5-30)fo/2fBi(, тогда окончательно получим

AVV s5lg(2,5-15)frp/feu. дБ(6)

Для камеры прототипа fni.rO,5 МГц, тогда A i/Y 7-11 дБ. Поскольку высокочастотные компоненты шума в канале синего и красного имеют частоту не более 0.5 МГц. для них процедура взвешивания дает добавку не более 1 дБ, так что окончательно выиг- 5 рыш в отношении сигнал-взвешенный шум (ОСШ) в канале синего и красного изображений составит в целом 8-12 дБ. Учитывая, что камера-прототип имеет ОСШ порядка 39-43 дБ, а профессиональные трехтрубочные ка0 меры - 51-55 дБ, можно сделать вывод, что предлагаемое построение позволит существенно приблизить чувствительность одно- трубочных камер к профессиональным и составить им конкуренцию.

5Оценим теперь возможности улучшения разрешающей способности предлагаемой камеры. Для этого не требуется никаких изменений в предлагаемой структуре; следует только изменить некоторые количествен0 ные характеристики отдельных блоков. В первую очередь надо увеличить число полосок штриховых цветофильтров. Например, если их увеличить вдвое по сравнению с имеющимися в прототипе, то тогда частоты

5 fi и f2 примут, соответственно значение .МГц, МГц и с учетом возможностей частотного разделения можно выбрать ,5 МГц; ,5 МГц (см. фиг.2в), С такими параметрами яркостного сигнала и сиг0 налов цветоделенных изображений синего и красного однотрубочная камера ЦТВ обеспечит разрешающую способность не хуже любой профессиональной трехтрубочной камеры,. Реализация таких штриховых цве5 тофильтров не вызывает затруднений, поскольку в прототипах используются штриховые фильтры с шагом 30-50 мкм, тогда как техника, например, фотолитографии уже успешно справляется с субмикронными

0 интервалами, требуемыми при изготовлении СБИС.

Другой элемент, который требует улучшения своих параметров,-это передающая телевизионная трубка, которая должна

5 иметь коэффициент глубины модуляции на частоте 10 МГц не хуже 0,5 (коэффициент модуляции на частоте 0,5 МГц принят за 1,0). Такие трубки уже разработаны для телевидения высокой четкости (ТВ ВЧ). При нали0 чии указанных элементов - штриховых цветофильтров и передающей трубки с улучшенными параметрами - перестройка остальных элементов предлагаемой однотрубочной камеры - фильтров и усилм5 телей - не вызывает затруднений.

Таким образом, достаточно некоторых изменений в параметрах элементной базы, чтобы получить однотрубочную камеру ЦТВ с разрешающей способностью такой же, как у профессиональных трехтрубоччых камер.

Сравнивая предлагаемое устройство с камерой-прототипом, можно убедиться, что оно при тех же практически показателе массы, стоимости, габаритов и потребляемой мощности значительно превосходит прототип по чувствительности, а при наличии штриховых цветофильтров и передающей трубки с улучшенными характеристиками - превосходит прототип и по разрешающей способности, приближаясь по этим показателям к профессиональным трехтрубочным камерам. В отношении последних предлагаемое устройство имеет заметные преимущества по массе, габаритам, стоимости, а также энергопотреблению и удобствам эксплуатации. По нашему мнению, предлагаемая камера может найти широкое применение для видеожурналистики, бытовых телекамер, а также для систем промышленного телевидения. В настоящее время в МРТИ проводятся работы по отладке отдельных блоков предлагаемого устройства.

Отметим, что без существенных изменений предлагаемое устройство может использоваться и в однотрубочных камерах ЦТВ с фазовым (а не частотным) разделением компонент синего и красного изображений. Здесь используется только один дополнительный блок обработки предложенного вида (содержащий высокочастотный трансформатор, полосовой усилитель и резонансный противошумовой корректор); при этом остаются в силе и предложенные рекомендации по выбору параметров элементов камеры..

Таким образом, используя в предложенном устройстве раздельную обработку яр- костной и цветовых компонент сигнального тока передающей трубки непосредственно во входной цепи трубки, можно увеличить отношение сигнал-шум каждой компоненты и чувствительность камеры в целом, а изменив параметры штрихового цветофильтра, улучшить и разрешающую способность камеры...

Фо рмул а изо б р ете н и я

- передающей трубки, отличающаяся тем, что, с целью повышения чувствительности и разрешающей способности камеры, введены два дополнительных блока обработки сигналов красного и синего цвётоделенных изобра-

жений, каждый из которых включает в себя последовательно соединённые высокочастотный трансформатор, полосовой усилитель и резонансный противошумовой корректор, причем первичная обмотка

трансформатора являтся входом блока, вторичная обмотка подключена к входу полосового усилителя, а выход резонансного противошумового корректора является выходом блока, при этом первичные обмотки

введенных трансформаторов включены последовательно между сигналной пластиной передающей трубки и нагрузочным резистором, а выход каждого дополнительного блока обработки соединен с входом

одноименного основного блока обработки сигнала цветоделенного изображения.

. тем, что, с целью повышения отношения

сигнал-шум для сигналов красного и синего

цвётоделенных изображений, вторичная обмотка высокочастотного трансформатора каждого дополнительного блока обработки сигналов, совместно с реактивной составляющей входного сопротивления полосового

усилителя образует резонансный электрический контур, настроенный на частоту, соответствующую пространственной частоте штрихового цветофильтра.

Вн(5-30)/2я твя Cnx.

MfHH2jrfR,Jc«,xj2f5 где faa верхняя чистота вйдеоспектра яр- костного сигнала;

С - входная емкость блока обработки яркостного сигнала.

Ю

S М

7J-T

//-/« л

./