Однотрубочная цветная телевизионная камера Советский патент 1990 года по МПК H04N9/07 

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в системах цветного телевидения

Известна однотрубочная цветная телевизионная камера, содержащаяблок передающей телевизионной трубки, оптическую систему со штриховым све- тофильтром, фокусирующе-отклоняющую систему, соединенную с генераторами строчной и кадровой разверток, пред- . 7 вари ельный видеоусилитель, вход ко торого соединен с-выходом передающей телевизиО1Шой трубки, а выход через фильтр верхних частот с первь1ми входами форьгароватепей сигнала синего , зеленого и красного цветов,. а также через фильтр нижних частот соединен с первым входом резистивной матрицы, а через полосовой фильтр С входом-линии задержки и входом фазовращателя, выход которого соеди иен.с первым входом первого сумматора непосредственно и с первым входом второго сумматора через инвертор, вторые входы сумматоров подключены к выходу лиН1Ш задержки, а выходы сум маторов через .соответствующие амп.гш.тудныё детекторы соединены с вторьми входами формирователей сигналов красного и синего цветов и входами соответственно второго и третьего инверторов, выходы которых подключены к второму и третьему входам ре- зистивной матрицы, выход которой соединен с вторым входом формирователя сигнала зеленого цвета. Однако у известной телевизионной камеры значнтельные амплитудные и фазовые искажения в выходных видео- сигналах при наличии дестабилизирующих факторов Цель изобретения - уменьшение искажений видеосигналов. . Для этого в однотрубочную цветную телевизионную- камеру, содержащую блок передающей телевизионной трубки оптическую систему со щтриховым.. светофнльтром, фокусирующе-отклоняющую систему, соединенную с генераторами строчной и кадровой разверток предваритедь.ный видеоусилитель, вход которого соединен с выходом передающей телевизионной трубки, а-выход че рез фильтр верхних частот - с первыми входами формирователей сигнала синего, зеленого и красного цветов, а также через фильтр нижних частот соединен с первым входом резистивной матрицы, а через полосовой фильтр - с входом линии задержки и входом фазовращателя, выход которого соединен с первьм входом первого сум матора непосредственно-и с первым входом второго сумматора через инвертор, вторые входы сумматоров под. ключены к выходу линии задержки, а выходы сумматоров через соответствующие амплитудные детекторы соединены с вторыми входами формирователей сигналов красного и синего цветов и входами соответственно второго и третьего инверторов, выходы которьк подключены к второму и третьему входам резистивной матрицы, вькод которой соединен с вторым входом формирователя сигнала зеленого цвета, введены два амплитудных ограничителя и фазовый детектор, выход которого соединен с входом управления генератора кадровой pa3BepTKHj а входы фазового детектора через, амплитудные ограничители соединены . . с выходами сумматоров Кроме того, фазовый детектор содержит два пиковых детектора i При этом вход первого, пикового детектора подключен к выхо- ду фа:зовращателя, а. выход второго пикового детектрра подсоединен к выходу фазовращателя, блок трансформатора, первый выход и второй выход которого подключены соответственно к выходу первого пиково.го детектора и к входу второго пикового детектора и к первому и второму входам блока сравнения , выход которого подсоеди.нен к фильтру нижних частот На фиг,1 приведена структурная электрическая схема предложенной телевизионной камеры; на - структурная электрическая схема фазового детектора на фиг Однотрубочная цветная телевизионная камера сЪдержит оптическую систему 1 со штриховым светофильтром 2, передающую телевизионную трубку 3, фокусирующе-отклоняющую систему 4, два амплитудных детектора 5 и 6, три инвертора 7, 8 и 9, генератор 10 строчной развертки, генератор 11 кадровой развертки, предварительный видеоусилитель 12, фильтр 13 верхних частот, фильтр 14 нижних частот, полосовой фильтр 15, формирователи 16, 17 и 18 сигнала зеленого, красного и синего цветов, резистивную матрицу 19, линию задержг ки 20, фазовращатель 21, первый и второй сумматоры 22 и 23, два амплитудных ограничителя 24 и 25 и фазовый детектор 26, состоящий из двух пиковых детекторов 27 и 28, фазовращателя 29, блока 30 трансформатора, блока 31 сравнения и фильтра 32 ниж них частот. Однотрубочная светная телевизионная Камера работает следующим образом.

5

Изображение передаваемого объект проецируется в фокальную плоскость оптической системы 1, в которой рас положен штриховой светофильтр 2, вы полпенный в виде двух пластин и на ложенный на светочувствительную поверхность передающей телевизионной трубки.3.

Одна из пластин представляет собой чередующиеся одинаковые по шири не прозрачные и голубые штрихи, наклоненные относительно направления строчной развертки на угол + Другая пластина представляет собой чередующиеся одинаковые по ширине прозрачные и желтые штрихи, имеюшие тот же шаг, что и голубые, и наклоненные относительно направления строчной развертки на угол - с

Голубые штрихи пластины, имеюгзде шаг d, наклоненные под углом + d к направлению строчной развертки, пропускают без изменения зеленую и синюю составляющие передаваемого изображения, а красную задерживают Красное цветоделенное изображение на светочувствительной поверхности передающей телевизионной трубки 3 окажется заштрихованным. Во время развертки его электронным лучом в выходном видеосигнале появляется импульсная последовательность, частота которой определяется шагом штрихового светофильтра 2 вдоль направления

dr

строчной развертки, и скоростью

cos «

считывания по строке V , то есть Стандартом разложения.

Частота fg составляет 4,5 МГц, является поднесущей, промодулированной по амплитуде сигналом красной составляющей изображения, спектр которого располагается в виде двух боковых- полос поднесущей f

Развертка электронного луча передающей телевизионлой трубки 3 осуществляется с помощью фокусирующе- отклоняющей системы 4, на которую подаются управляющие пилообразные напржения с генератора 10 строчной развертки и генератора 11 кадровой развертКи.

Желтые штрихи пластины штрихового светофильтра 2, имеющие шаг d наклоненные под углом к направлению строчной развертки, пропускают без изменения зеленую и красную составляющие изображения передаваемого

6

объекта, а синюю составляющую задерживают и синее цветоделенное изображение на светочувствительной поверхнести передающей телевиз ионной труб-; ки 3 оказывается заштрихованным. Во время развертки его электронным лучом в выходном видеосигнале появляется поднесущая fg, частота которой.

равна частоте поднесущей f, Подне- , сущая промодулирована по амплитуде сигналом синей составляющей изображения, спектр которого располагается в виде боковых полос поднесущей,

Зеленая составляющая изображения передаваемого объекта проходит через пластины штрихового светофильтра 2 без изменения и при развертке образует низкочастотную часть видеосигнала, определяющую яркостную разрешающую способность передающей телевизионной трубки 3 и составляющую в предложенной телевизионной камере 380 телевизионнь1х линий, 06разованный таким образом суммарный видеосигнал с передающей телевизионной трубки 3 подается на пред,варительный видеоусилитель 12 для усиления, причем для компенсации апертур-

ных искажений передающей телевизионной трубки 3 предпочтительно применять дополнительную высокочастотную коррекцию на частоте поднесущих, С выхода предварительного видеоусилителя 12 сигнал разведен на фильтр 13 верхних частот, фильтр 14 нижних частот и полосовой фильтр 15« Фильтр 13 выделяет из сигнала высокочастотный сигнал в полосе выше 0,5 МГц, ко-

торый в соответствии с методом смешанных высоких частот передает информацию о мелких деталях. Этот сигнал с фильтра 13 подан на формирователи 16, 17 и 18, где добавляется к

узкополосным сигналам красного, зеленого и синего цветоделенных изображений.

Фильтр 14 выделяет из сигнала сигнал в полосе до 0,5 МГц, который

затем в резистивной матрице 19 используется для образования узкополосного сигнала зеленого цветоделен- ного изображения.

Полосовой фильтр 15 выделяет из

видеосигнала две перемещающиеся поднесущие f и f з вместе, с их боковыми

полосами, т,е, .спектр частот от 4 до

5 МГц, Полосовой фильтр 15 вместе с

линией.задержки 20, фазовращателем 21, инвертором 7 и первым и вторым сумматорами 22 и -23 образует гребен .чатый фильтр, отделяющий поднесущую f от поднесущей f JJ, В этом гребен чатом фильтре происходит сравнение -информации с двух соседних строк развертки Подиесущая сигнала красного цвето деленного изображения с первого сум матора 22 подана на амплитудный де тектор 5, в котором происходит пере нос спектра сигнала красного цвето деленного изображения с поднесущей в низкочастотную область и соот ветствующая фильтрация остатков под несущей, Узкополосный сигнал красной составляющей изображения с выхода амплитудного детектора 5 поступает в формирователь 17 и инвертор 8, . После аналогичной обработки в амплитудном детекторе 6 узкополос ньй сигнал синей составляющей посту пает на формирователь 18 и инвер тор : 9. В формирователях 16, 17 и 18 сиг налы подвергаются следующей обработ ке. Фиксируются по уровню черного, проходят цепи гамма коррекции,скла дьшаются с сигналом смешанных высо ких частот, поданным на высокочас тотные входы. На выходах формирователей 16, 17 и 18 образуются выходные сигналы ка Е: меры ЕГ, соответственно, В инверторах 8 и 9 сигналы пере ворачиваются по фазе и поступают на резистивную матрицу 19, в которой происходит формирование уэкополосно го сигнала зеленой составляющей изображения из низкочастотного сиг нала камеры, содержащего зеленую составляющую, прошедшие через штри ховой светофильтр 2, а также синюю и красную составляющие, попавшие в ни кочастотную область через прозрачны полоски штрихового светофильтра 2« Сигналы разделенных поднесущих f д и f 6 на выходах первого и второго сумматоров 22 и 23 при правильной работе камеры должны быть точно в фазе. Это соотношение, определяемое расстоянием Л между соседними строк ми температурного ухода режим считывания передающей телевизионной трубки 3, из-за отклонений в режиме работы блока питания камеры, не мо жет быть поддержано сколь угодно до го. Например, если расстояние между г строками уменьшится до л,, то подне сущие fд и fg на выходах первого и второго сумматоров 22 и 23 будут иметь расхождение по фазе и по амп литуде. Это приведет к амплитудным искажениям поднесущих и их взаимному фазовому сдвигу, что на изображении проявится в виде ползущих по экрану разнояркостных строк, мешающих на блюдению изображения, С целью умень шения амплитудных и фазовых искаже НИИ в выходных видеосигналах камеры сигнал поднесущей fR с выхода перво го сумматора 22 ограничивается по амплитуде для исключения амплитудной модуляции в ограничителе 24, В нем создается импульсный сигнал (меандр) с частотой 4,5 МГц, Точно также в другом ограничителе 25 исключается амплитудная модуляция поднесущей и создается импульсный сигнал того же вида, Для сравнения фаз этих колебаний и выработки сигнала, коррекции оба колебания поданы на фазовый детек тор 26, В фазовом детекторе 26 происходит сравнение фаз поднесущих, Б случае различия фаз поднесущих f р и fg в фазовом детекторе 26 создается сиг нал коррекции,поступающий в качестве опорного потенциала на источник пи тания генератора 11 кадровой раз вертки и подстраивающий размер между строками до тех пор, пока это раз личие не будет устранено. Для увеличения точности совмеще кия фаз поднесущих в фазовом детек торе 26 на одном входе стоит блок 30 трансформатора с заземленной средней точкой в выходной обмотке, Напряже ние частоты fд, выделяемое на концах индуктивности выходной обмотки транс форматора, можно представить двумя векторами Ui и С,, имеющими между собой угол 180°, т.е. направленными в противоположные стороны. С выхода блока 30 напряжение О приложено к входу блока 31 сравнения и входу пи кового детектора 28, С другого выхо да блока 30 напряжение 0 подано, на другой вход блока 31 сравнения, Поднесущая f g подана на другой вход фазового детектора 26, где Лодстав лен другой фазовращатель 29, сдви гшощий фазу приходящей поднесущей точно на 1/4 периода поднесущей. Tie, на 90, На фазовра.щателе 29 выделяется напряжение С, именлцее по отно шению к напряжениям Uf и U едвиг б 90 при балансе схеш Это напря жениё приложено к входу,пикового де тектора 27 С выхода детектора 27 его выходное напряжение приложено к входу блока 31 сравнения. Отклонение угла в от 90 возникают в случае, когда фаза колебания одной из. поднесущей, например , не совпадает с фазой колебаний другой поднесу щей fg. Амплитуда напряжения U на-пико вом детекторе 28 равна векторной сумме и и Uj . Напряжение U. на дру гом пиковом детекторе 27 равно век торной-сумме 1), и.Ц, В случае, когда вектор б сдвинут на угол 0 90 по отношению к век тору и,, I IJ4.I fU ) и схема, сбала сиронана. Выходной потенциал блока 31 относительно выхода фазовращателя 29, созданный постоянными составляющимч токов пиков 1х детекторов 27 и 28,.равен некоторому начальному значению, при котором колебания частоты f совпадают по фазе с колебаниями fg. Этот потенциал через фильтр 32 подан в качестве .опорного потенциала на источник питания генератора 11 кадровой развертки и. определяет необходимое расстояние fl ме5кду сложными строками растра. Когда угол 0 между векторами U И U4 меньше 90°, так что 10 l IUj-|, выходной потенциал изменится. Он будет отличаться от величины, соот,; 10 нетствукицей балансу cxei, -.т.е. вместо размера строками будет размер Этот выходной потенциал будет отличаться от величины соответствующей балансу схемы до тех пор, пока сдвиг фаа б векторами 0 и Uj не станет равным 90 благодаря тому, что изменение потенциала воздействует на размер по кадру, который будет изменяться до тех пор, пока расстояние между строками не станет равным Л. Когда угол 9 между векторами U, и ид больше 90,:Tie, |U, | «J-lUfl, выходной потенциал получит изменение противоположного знака в сравнении с предыдущим случаем. Этот потенциал будет отличаться от величи), соответствующей балансу схемы до тех пор, пока благодаря изменению размера между строками (в этом случае ои будет уменьшаться), схема не придет в состояние баланса, когда угол между векторами U и U, равен 90°, Наланс схемы означает совпадение по фазе колебаний частот fд и fg. Использование предложенной телевизионной камеры в прикладных системах наблюдения цветных объектов значительно, улучшает качество воспроизводимого изображения, благодаря уменьшению в выходных сигналах камеры амплитудных и фазовых искажений и исключёнию на воспроизводимом цветном изображении дефекта в виде ползущих по зкрану разнояркостных строк.

; 1. ОДЫОТРУБОЧНАЯ ЦВЕТНАЯ ТЕЛЕВИЗИОННАЯ КАМЕРА, содержащая блок передающей телевизионной труб" ки, оптическую систему со штриховым светофильтром, фокусирующе-отклоняю" щую систему, соединенную с генера" торами строчной и кадровой разверток, предварительный видеоусилитель, вход которого соединен с выходом пе" редающей телевизионной трубки, а вы" ход через фильтр верхних частот - с первыми входами формирователей сигнала "синего", "зеленого" и "красного" цветов, а также через фильтр нижних частот соединен с первым входом ре— зистивной матрицы, а через полосовой фильтр " с входом линии задержки и входом фазовращателя, выход которого соединен с первым входом первого сумматора непосредственно и с первым входом второго.сумматора через ин" вертор, вторые входы сумматоров подключены к выходу линии задержки, а выходы сумматоров через соответствующие амплитудные детекторы соединены с вторьми входами фop^шpoвaтe— лей сигналов "красного" и "синего" цветов и входами соответственно второго и третьего инверторов, выходы которых подключены к второму и третьему входам резистивной матрицы, выход которой соеди;1ен с вторым' входом формирователя сигнала^"зеленого" цвета, о тличающая— с я тем, что, с целью уменьшения искажений видеосигналов, введены два амплитудных ограничителя и фа— >& зовый детектор, выход которого соединен с входом управления генератора кадровой развертки, а входы фазового детектора через амплитудные ограничители соединены с выходами сумматоров.2« Телевизионная камера по.п*1, отличающаяся тем, что фазовый детектор содержит дв^ пиковых детектора, дри этом вход первого пикового детектора подключен к выходу фазовращателя, а выход второго пикового детектора подсоединен к выходу фазовращателя, блок транс-, форматора, первый и второй выходы которого подключены соответственно к выходу первого пикового детектора и к входу второго пикового детектора и к первому и второму входам блока сравнения, выход которого подсоедиг? нен к фильтру нижних частот.i(Лс