Однотрубочная камера цветного телевидения Советский патент 1982 года по МПК H04N9/07 

Изобретение относится к технике (Цветного телевидения и может использоваться в качестве датчика цветного телевидения для оперативного и студийного вещания. Известна однотрубочная камера цветного телевидения, содержащая передающую трубку, перед мишенью которой размещены оптический блок, содержащий последовательно расположенные штриховые желтый и голубой свето фильтры, и Объектив, выход передающе трубки соединен со входами фильтра верхних частот и фильтра нижних частот, выход которого соединен с первым входом матрицы выходных сигналов, второй вход которой соединен с выходом первой согласующей линии задержки, а третий и четвертый входы матрицы выходных сигналов соедине ны с выходами двух идентичных канало сигналов красного и синего цветов со ответственно, каждый из которых содержит последовательно соединенные сумматор и полосовой фильтр, амплитудный детектор, при этом первый вхо канала сигнала красного цвета соедин свыходом первой линии задержки и вх дом второй линии задержки, выход кот рой соединен с первым входом канала сигнала синего цвета, второй вход которого соединен со вторым входом канала сигнала красного цвета и выходом третьей линии задержки, вход которой соединен со входом первой линии задержки l . Однако известная камера имеет низкие разрешающую способность и качество цветопередачи. Цель изобретения - повышение разрешающей способности и качества цветопередачи. Поставленная цель достигается тем, что в однотрубочную камеру цветного телевидения, содержащую передающую трубку, перед мишенью которой размещены оптический блок, содержащий последовательно расположенные штриховые желтый и голубой светофильтры, и объектив, при этом выход передающей трубки соединен со входами фильтра верхних частот и фильтра ни5хних частот, выход которого соединен с первым входом матрицы выходных сигналов, второй вход которой соединен с выходом первой согласующей линии задержки, а третий и четвертый входы матрицы выходных сигналов соединены с выходами двух идентичных каналов сигналов красного и синего цветов соответственно, каждый из которых содержит последователь но соединенные сумматор и полосовой фильтр, амплитудный детектор, причем первый вход канала сигнала красного цвета соединен с выходом первой линии задержки и входом второй пинии задерж ни, выход которой соединен с первым входом канала сигнала синего цвета, второй вход которого соединен со вторым входом канала сигнала красного цвета и выходом третьей линии задержки, вход которой соединен со входом первой линии задержки, введены два идентичных селектора яркостной детали изображения, два входа каждого из которых соединены со входами соответствуюцего канала сигналов красного и си него цветов, выходы соединены со входами введенных в каналы сигналов крас ного и синего цветов вычитателей, вто рые входы которых соединены с выходами полосовых фильтров, а выходы соеди нены со входами амплитудных детекторо при этом выход фильтра верхних частот соединен со входом первой линии задер ки, вход и выход которой соединены со входами первого сумматора, выход кото рого через введенную четвертую линию задержки соединен с первым входом вве денного второго суг/матора, второй вхо которого соединен с выходом- вычитателя канала синего цвета, третий вход соединен Ъ выходом вычитателя канала сигнала красного цвета через введенную вторую согласующую линиюзадержки, а выход второго сумматора соединен со входом первой согласующей лиНИИ задержки, при этом каждый из селекторов яркостной детали изображения содержит последовательно соединен ные врлчитатель, первый полосовой фильтр, амплитудный детектор и второй полосовой фильтр, кроме того, в оптический блок между объективом и штри- . ховыми желтым и голубым светофильтрами введен цветоизбирательный фильтр нижних пространственных частот и штри ховой светофильтр для кодирования яркостных деталей изображения. При этом ширина полос t желтого и голубого штриховых светофильтров выбрана из условий - Ь(где b - Максимальный условный диаметр -сканирующего луча передающей трубки по полю растра; 0 - ширина штриха светофильтра, обеспечивающая расчетную полосу частот цветового сигнала)., причем полосы желтого и голубого штриховых светофильтров ориентированы под углом сС к направлению развертки и oL arcsin в/ Д чДгде ДЬ - рассто-яние между смежными строками растра одного поля). Кроме того, перед мишенью передающей трубки последовательно располо-. жены пурпурный штриховой светофильтр и желтый и голубой штриховые светофильтры, плоскость совмещения которых находится на расстоянии N от мишени передающей трубки, причем расстояние t ; , где t - ширина полос желтого или голубого штрихового светофильтра. На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема предлагаемой камеры; на фиг. 2 - структура желто- . го и голубого штриховых светофильтров; на фиг. 3 - структура штрихового светофильтра для кодирования яркостных деталей изображения на фиг. 4 - расположение штриховых светофильтров перед мишенью передающей трубки. ОдноТрубочная камера цветного телевидения содержит передающую трубку 1, перед мишенью 2 которой размещены объектив ...3, цветоизбирательный фильтр 4 нижних- пространственных частот, оптический блок 5, фильтр 6 нижних частот, фильтр 7 верхних частот, матрицу 8 выходных сигналов, первую 9, вторую 10, третью 11 и четвертую 12 линии задержки, первый 13 и второй 14 сумматоры, первую 15 и вторую 16 согласующие линии задержки, канал 17 сигнала красного цвета и идентичный ему канал 18 сигнала синего цвета, причем каждый из каналов содержит сумматор 19, полосовой фильтр 20, вычитатель 21 и амплитудный детектор 22, два идентичных селектора 23 и 24 яркостной детали изображения, каждый.из которых состоит из вычитателя 25, первого полосового фильтра 26, амплитудного детектора 27 и второго полосового фильтра 28. Структура желтого и голубого штриховых светофильтров (фиг. 2) состоит из прозрачной полоски 29 голубого штрихового светофильтра, голубой полоски 30 желтого штрихового светофильтра, прозрачной полоски 31 желтого штрихового светофильтра и желтой полоски 32 желтого штрихового светофильтра. Кроме того, на фиг. 2 показано условное сечение 33 луча передающей трубки максимальным условным диаметром, причем ширина полос желтого и голубого штриховых светофильтров обозначена С,ориентированы полосы под уг- лом об- к направлению развертки, а U h - расстояние между смежными строками растра. Структура штрихового светофильтра для кодирования яркостных деталей изображения (фиг, 3) состоит из прозрачных для определения длин волн полосок 34. трихового светофильтра и прозрачной полоски 35 для других длин волн штрихового светофильтра. Оптический блок (фиг. 4) содержит последовательно расположенные пурпурный штриховой светофильтр 36, штриховой желтый светофильтр 37 и штриховой голубой светофильтр 38, причем их плоскость совмецения находится на расстоянии N от мишени передающей е трубки, а расстояние N j, Однотрубочная камера цветного телевидения работает следующим образом Допустим, соотношение частот : fg 1:4 (где ц 1,0825 МГц частота поднесущей сигнала цветности; д 4,33 МГц - частота поднесущей сигнала опознавания яркостной де тали изображения). В оптическом блоке 5 Камеры в этом случае устанавливаются Ц1трихрвь1е желтые и голубые светофильтры с шириной полос i / 57 мкм (угол о6 60). В качестве штрихового светофильтра для кодированных яркостных деталей изображения применяется пурпурный светофильтр 36 с шириной полос 21 мкм (угол f 40). (Данные для растра передающей трубки 9,5 х- 12,7 мм). Разделение сигналов красного и си него цвета и компенсацию цветовых по несущих в яркостном сигнале рассмотрим при передаче равных цветовых полей. Поскольку пурпурный штриховой светофильтр 36 пропускает красную и синюю составляющие светового потока без ослабления, то, световой поток на выходе оптического блока 5 оказывает ся промодулированным только простран ственной частотой желтого светофильтра при передаче синих полей и прост ранств.енной частотой голубого светофильтра - при передаче красных полей. Разделение сигналов осуществляется следующим образом. Сигнал первой строки растра сумми руется с сигналом третьей строки рас ра, получившим задержку в третьей линии 11 задержки на время Т- результате на выходе сумматора 19 канала 17 сигнала красного цвета цве товая поднесущая отсутствует. В -сумматоре 19 канала 18 сигнала синего цвета сигнал первой строки растра, задержанный во второй линии задержки 10 на время t) - - ,суммируется с си налом третьей строки растра. С выхода сумматора 19 канала 18 сигнал проходит полосовой фильтр 20, выделяющий частоту 1,075 МГц, затем вычитатель 21 и поступает на вход амплитудного детектора 22, где он . преобразуется в обычный видеосигнал, а также на вход второго сумматора 14 Полоса частот цветового видеосигнала на входе амплитудного детектора равна 0-0,5 МГц . Компенсация цветовой поднесущей в яркостном сигнале проходит следующим образом. На первый вход первого сумматора 13 поступает сигнал первой строки растра, на второй вход поступает сигнал третьей строки растра. На выходе первого сумматора 13 сигнал соответствует сумме сигналов поступивших сигналов. Цветовая поднесущая, выделенная полосовым фильтром 20 канала 18, имеющим полосу пропускания ЛР 1МГц, претерпевает временную задержку относительно широкополосного яркостного сигнала на время Гц --- 0,5 мкс. 2.йг Для совмещения во воемени яркостного и цветового сигналов яркостный сигнал дополнительно задерживается на вре - Тц, - ,375 МКС в четвертой линии задержки 12. Во втором сумматоре 14 цветовой сигнал компенсирует цветовую поднесущую в яркостном сигнале. Аналогично работает канал 17 сигнала красного цвета и компенсации цветовой поднесущей.в яркостном сигнале с той лишь разницей, что поднесущая сигнала красного цвета, формируемая голубым штриховым светофильтром (голубые полоски не пропускают красный цвет), претерпевает опережение по фазе от строки к строке на Поэтому между входом второго суьфлатора 14 и выходом вычитателя 21 канала 17 предусмотрена вторая согласующая линия задержки 16 со временем - Компенсация поднесущей сигнала опознавания яркостной детали изображения, имеющей фазовый сдвиг от строки к строке на 180 , происходит в первом сумматоре 13 путем Суммирования двух смежных строк растра. В предлагаемой камере сигнал зеленого цвета получают матрицированием низкочастотного видеосигнала, выделенного фильтром нижних частот 6, с видеосигналами красного и синего цвета после детекторов 22 каналов 17 и 18 в матрице 8 выходных сигналов. Работу двух идентичных селекторов 23 и 24 яркостной детали изображения рассмотрим для случая равенства пространственных частот изображения ш пространственной частоте , кодирующих светофильтров. Это соответствует равенству их эквивалентных электрических частот fpjj. f ц . В этом случае величина искажений яркость цветность максимальна. После цветоизбирательного фильтра 4 нижних пространственных частот за счет ограничения спектра пространственных частот красной и синей компонент изображени структура изображения состоит, из чер ных и зеленых полос того же направле ния, Для наглядности рассмотрим раздел ное прохожден 1е сигналов низкой частоты 1,0825 МГц и высокой частоты (-4,33 МГц - частота поднесуией сигнала опознавания яркостной детали изображения). Сигнал на выходе сумматора 19 канала 18 представляет собой яркостную помеху с частотой цветовой поднесуще поступившей в канал 18 сигнала синего цвета. ,. Выделение сигнала опознавания яркостной детали изображения и компенсации яркостной помехи в цветовом канале происходит следующим образом. В вьтчитателе 25 селектора 24 происходит вычитание двух сигналов. При этом амплитуда поднесущей сигнала опознавания яркостной детали изображения удваивается с сохранением модулирующей частоты. В первом полосовом фильтре 26. эта поднесущая отфильтровывается от двух других посторонних продуктов и поступает на амплитудный детектор 27. Последний преобразует радиоимпульсы в посылки постоянного тока с частотой . Второй полосовой фильтр 28 выделяет первую гармонику частоты ., что и поступает на второй вход вычитателя 21 канала 18. В этом вычитателе сигнал компенсируе сигнал, поступивший на его первый вход. Поднесущая сигнала опознавания яр костной детали изображения на выходе вычитателя 25 селектора 23 утрачивает модуляцию. На выходе амплитудного детектора 27 присутствует посылка по стоянного тока без огибающей. На выходе второго полосового фильтра 28 сигнал с частотой также отсутствует. Таким образом, при передаче изображений с пространственной частотой , равной пространственной частоте кодирующих (желтых и голубых) штр ховых светофильтров, в цветовые кана лы попадают помехи с частотой изобра жения Одновременно в каналах выделения сигнала опознавания яркост ной детали изображения выделяются сигналы с частотой помехи, которые и компенсируют яркостные помехи в цветовых каналах. Формирование видеосигналов основных jABeTOB происходит следующим обра зом. В матрицу 8 выходных сигналов поступают низкочастотные- видеосигна.лы красного и синего цветов с выхода ка налов 17 и 18И низкочастотный квази яркостный видеосигнал с выхода фильтра нижних частот б. На четвертый вход матрицы 8 выходных сигналовпоступает также яркостный сигнал, определяющий разрешающую способность предлагаемой камеры в полосе частот 0,5-6,0 МГц. Широкополосные видеосигналы основ-, ных цветов R, G, В получаются матрицированием низкочастотных сигналов со смесью высоких частот. Полоса частот видеосигналов составляет 0-0,б МГц по горизонтали. Верхний предел ограничивается разрешающей способностью передающей трубки и предварительного усилителя. Кодирующие структуры в однотрубочных камерах могут создавать в видеосигнале целый ряд дополнительных гармонических составляющих с кратностью повторения , где п 1, 3, 5 ... В камерах, где поднесущие располагаются в районе 3,5 МГц и выше,действие этих высших гармонических составляющих может не учитываться, поскольку, например, третья гармоника частоты 3,5 МГц составляет 10,5 МГц, что находится за пределами генерируемого трубкой видеоспектра. Наиболее эффективным средством устранения высших гармонических составляющих является расфокусировка изображения структуры фильтров на д шшени трубки с таким расчетом, чтобы устранить эти составляющие в виг деосигнале с сохранением амплитуды . первой гармоники. Практически это достигается тем (фиг.4), что непосредственно перед мишенью 2 передающей трубки 1 установлен пурпурный штриховой светофильтр 36, а плоскость совмещения штрихового желтого светофильтра 37 и штрихового голубого светофильтра 38 устанавливается на расстоянии N от мишени. Это соотношение справедливо для полевых объективов с относительным отверстием 1:2, В однотрубочных камерах цветного телевидения шумовому воздействию подвергаются в основном цветовые поднесущие. Шум детектирует в низкочастотную область видеосигнала и заметно снижает качество цветного изображения. В однотрубчатой камере шумовому воздействию в основном подвергается поднесущая сигнала опознавания яркостной детали изображения. Шум детектируется и поступает в цветовые каналы. Для уменьшения шумов в однотрубочных камерах применяют соответствующие схемы, включаемые в цветовые кана.г1ы. В результате их применения уменьшается число воспроизводимых градаций, что приводит к искажению цветовых тонов. С целью устранения этого недостатка в предлагаемой камере схемы подавления Шумов включаются между выходом детектора и входом второго полосового фильтра в каждом канале выделения сигнала опознавания яркостной детали изображения. При этомнекоторые искажения формы сигнала после схемы подавления шумов восстанавливаются за счет избирательных.свойств второго полосового фильтра, выделяющего первую гармонику сигнала опознавания яркостнойгдетали изображения. Формула изобретения 1. Однотрубочная камера цветного телевидения, содержащая передающую трубку, перед мишенью которой размещены оптический блок, содержащий последовательно расположенные штриховые желтый и голубой светофильтры, и объектив, выход передающей трубки соединен со входами фильтра верхних частот и фильтра нижних частот, выход которого соединен с первым входом матрицы выходных сигналов, второй вход которой соединен с выходом первой согласующей линии задержки, а третий и четвертый входы матрицы выходных сигналов соединены с выходами двух идентичных каналов сигналов крас ного и синего цветов, соответственно каждый из которых содержит последовательно соединенные сумматор и полосовой фильтр, амплитудный детектор, при этом первый вход канала сигнала красного цвета соединен с выходом первой линии задержки и входом второй линии задержки, выход которой соединен с первым входом канала сигнала синего цвета, второй вход которого соединен со вторым входом канала сиг нала красного цвета и выходом третьей линии задержки, вход которой соединен со входом первой линии задержки, отличающаяся тем, что, с целью повышения разрешающей способности и качества цветопередачив нее введены два идентичных селектора яркостной детали изображения, два входа каждого из которых соединены со входами соответствующего канала сигналов красного и синего цветов, выходы соединены со входами введенных в каналы сигналов красного и синего цветов вычитателей, вторые входы которых соединены с выходами полосрв.ых фильтров, а выходы соединены со входами амплитудных детекторов, при этом выход фильтра верхних частот соединен со входом первой линии задержки, вход и выход которой соединены со входами введенного первого сумматора, выход которого через введенную четвертую линию задержки соединен с первым входом введенного второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом вычитателя канала сигнала синего цвета, третий вход соединен с выходом вычитателя канала сигнала красного цвета через введенную вторую согласующую линию задержки, а выход второго сумматора соединен со входом первой согласующей линии задержки, яри этом каждый из селекторов яркостной детали изображения содержит последовательно соединенные вычитатель, первый полосовой фильтр, амплитудный детектор и второй полосовой фильтр, кроме того, в оптический блок между объективом и штриховыми . желтым и голубым светофильтрами введен цветоизбирательный фильтр нижних пространственных частот и штриховой светофильтр для кодирования яркостных деталей изображения. 2. Камера по п. 1, отличающаяся тем, что ширина полос р желтого цвета и голубого штриховых светофильтров выбрана из условий - t /Ь (где b - максимальный условный диаметр сканирующего луча передающей трубки по полю растра, д - ширина штриха светофильтра, обеспечивающая расчетную полосу частот цветового сигнала), причем полосы желтого и голубого штриховых светофильтров ориентированы пол углом cL к направлению развертки и zorcsinj где Д h - расстояние между смежными строками растра одного поля. 3. Камера по п. 1, отличающая с .я тем, что перед мишенью передающей трубки последовательно распрложены пурпурный штриховой светофильтри желтый и голубой штриховые светофильтры, плоскость совмещения которых находится на расстоянии N от мишени передающей трубки, причем расстояние N у, где - ширина полос желтого 1ЛИ голубого штрихового светофильтра. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США № 3.828.121, кл. 178-54, опублик. 1975 (прототип). J plJ f4ZJ