Однотрубочная камера цветного телевидения

 

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 противошумовой 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

союз сОВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 04 N 9/07

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР

{ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4910061/09 (22) 11,02.91 (46) 15,04,93, Бюл. ¹ 14 (71) Минский радиотехнический институт (72) В.И.Кириллов . (56) Достижение в технике передачи и воспроизведения изобретений, под. ред.

Б.М.Кейзана, M,: Мир, 1979, т. 2, с. 286. (54) ОДНОТРУБО"(НАЯ KAMEPA ЦВЕТНОГО ТЕЛЕВИДЕНИЯ (57) Изобретение относится к телевизионной технике и может быть использовано при создании студийных и репорта>кных комплексов вещатвльного 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), 1 2

5 U „„1809546 А1 состоящего из высокочастотного трансформатора (3), полосового усилителя (4), резонансного противошумового корректора (5), основной блок обработки сигнала красного иэображения 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), резонансный -йротивошумовой корректор (13), основной блок обработки сигнала синего изображения (18), состоящего из полосового фильтра (15), ам- плитудного детектора (16) и фильтра нижних : частот (17), блок обработки яркостного сигнала (22), состоящего из усилителя видеоча- стоты (19), а периодического противошумового корректора (20) и фильтра нижних частот (21)(фильтр нижних частот

23, матрица (24) сигналов. 2 з.п. ф-лы, 4 ил, °

1809546

V,.çoáðåòåíèå 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

KoMnR8KCoB, 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 пока зана на фиг.1а. Камера содержит типовую оптическую систему (ОС) 1 и нетиповую передающую трубку (ПТ) 2, в частности трехсигнальный видикон. Каждая из трех сигнальных пластин видикона через свое нагрузочное сопротивление RH соединена с источником напряжения смещения Е .

Узел мишени (М) 3 содержит (cM. фиг.1б) сплошную фотомишень 5, на которую напылена 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,1в), Последние соединены с нагрузочными сопротивлениями, а через разделительные конденсаторы — с видеоусилителями 4 сигналов каждого из цветоделенных 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 на 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 цве30 тоделенных 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

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

Цветное изображение проектируется на двухслойный оптический штриховой цвето45 фильтр 1, расположенный непосредственно перед светочувствительной поверхностью типовой передающей трубки 2 (как правило, видикон и его разновидности — плюмбикон, сатикон и др,). Сигнальная пластина трубки

50 через нагрузочное сопротивление R„соединена с источником смещения Е, 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

Ь",(â направлении строчной развертки Х). второй 17 — чередующимися желтыми и про зрачными полосками шириной hg Для

1809546 зеленой компоненты цветного изображения двухслойный фильтр прозрачен, желтые . полоски поглощают (не пропускают) синюю компоненту Ее, а голубые — красную ER. Таким образом, по оси Х цветовая компонента 5 изображения Ея дискретизируется с пространственной частотой дискретизации

fx =1/А<, а компонента Ее — с пространственной частотой fx2=1/Ь2, пРичем как виДно из фиг 2б, hg <Л1,а х2 > fxt. При 10 развертке строки сложный сигнал на выходе трубки можно записать в виде

U t(t)=l t(t)R4=Uy(t)+UR(t)cos2 л f1t+

+ Ue(t)cos2 Л f2(t), (1)

ГдЕ f1=Vxfx); f2=Vxfx2l Vx — СКОрОСтЬ раЗВЕрт- 15 ки по строке; ! ф) — сигнальный ток передающей трубки, которая для последующих каскадов является эквивалентным генератором тока; величина тока не зависит от сопротивления

Вн.

Первый член в выражении (1) представляет собой яркостный (точнее квазияркостный) сигнал, второй и третий члены— амплитудно-модулированные сигналы с не- 25 сущими частотами ft и f2, причем сигнал несущей частоты ft 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 .f> и

f2, После амплитудных демодуляторов 5 и 9 и фильтров нижних частот 6 и 10 выделяются видеосигналы цветоделенных изображеНИЙ КраСНОГО UR.í÷ и "синего" Ue нч В ПОЛОЦЕ частот 0-4ц (см, фиг,2в), которые йоступают в матрицу (M) 16, На третий и четвертый 40 входы матрицы поступают также яркостный видеосигнал в полной полосе 0-fB< и в сокращенной полосе 0-4ц (эти сигналы на фиг,2в обозначены как Y и Унч). Ограничение полос этих сигналов осуществляется с помощью-45

ФНЧ 14 и 15, В матрице 16 на основании уравнений с

0 нч=(0у нч-0,3UR,í÷-0,110Внч)/0,59:

0&=06.нч+Ь0у: Ue=Uep«i+ Л Uy;

UR=URvs+ Лму: 50

AUy=Uy-Uy. (2) формируются широкополосные сигналы цветоделенных иэображений "зеленого"

Ug, "красного" UR и "синего" Ue в полосе частот 0-4я. Далее эти сигналы поступают в 55 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 Кец обусловлен влиянием емкости трубки, монтажа и входной емкости усилителя 12, шунтирующих сопротивление RH no 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 Вн подьем АЧХ ПШК с ростом частоты является значительным, что приводит к существенному возрастанию шумов, обусловленных предварительными каскадами усилителя 12, в полосе частот "красного" (11 + 4q) и особенно "синего" (12 чч- заец) 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 иэ условия 1, 2

R4<1/2 л C fe.ãð, (3) где С - суммарная емкость, шунтирующая нагрузочное сопротивление (о составляющих ее говорилось выше);

fe, ð — верхняя частота группового сигнала Оф) (фиг.2в).

Чтобы увеличить RH, а соответственно и чувствительность однотрубочной камеры, мо>кно,как следует из (3), уменьшить fe,гр путем увеличения геометрических размеров штриховых цветофильтров h< и- hz (фиг.2б).

Однако при этом уменьшатся соответственно частоты f> и 12 (см, фиг.2в) и для качественного частотного разделения отдельных компонент придется уменьшить полосу пропускания

ФНЧ 14(верхнюю частоты f» яркостного сигнала), а также полосы пропускания полосовых фильтров 4 и 8 (и соответственно верхнюю частоту заец цветоделенного сигнала), В результате сокращается полоса частот широкополосных сигналов R, G, В, что классифицируется как ухудшение разрешающей способности камеры.

1009546

Таким образом, в однотрубочной камере ЦТВ-прототипе основные показатели— чувствительность и разрешающая способность — связаны "обменными" соотношениями (улучшение одного показателя обязательно вызывает ухудшение другого). э 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 эа 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 цветофильтр, 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 в себя последовательно соединенные усилитель видеочастоты, эпериодический 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 обработкй 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 полосовогоусилителя, а выход резонансного противошумового корректора является вы5 ходом блока, при этом первичные обмотки введенных трансформаторов соединены последовательно и включены между сигнальной пластиной передающей трубки и нагрузочным резистором, а выход каждого

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

15 блока обработки подбирается такой, что совместно с реактивной составляющей входного сопротивления полосового усилителя образует резонансный электрический контур, настроенный на частоту, соответствую20 щую пространственной частоте штрихового цветофильтра красного или синего изображения, Добротность Q этого контура подбирается из условия обеспечения максимального отношения сигнал-шум для

25 сигнала цветоделенного изображения в пределах Q=(2,5-15)fo/4q, где fp — резонансная частота контура, вч — верхняя частота, видеоспектра сигнала цветоделенного изображения (красного или синего). Требуемое

30 значение Q обеспечивается за счет выбора величины активной компоненты входного . сопротивления полосового усилителя. Нормированный коэффициент передачи резонансного противошумового корректора

35 К,р(1) выбирается в соответствии с выражением Kxp(f)=(1+((f fo)2Q/fo) )

Нагрузочное сопротивление RH выбирается иэ условия обеспечения максимального отношения сигнал-шум для яркостного

40 сигнала в пределах RH (3-10)/2й в.яСвх, где

fe. — верхняя частота видеоспектра яркостного сигнала, С х — входная емкость блока обработки яркостного сигнала с учетом емкости монтажа, Нормированный коэффици45 ент передачи эпериодического противошумового корректора Кк() выбирается в соответствии с выражением

Кк()=(1+(2 и РнСвх1) )

Для увеличения разрешающей способ50 ности 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

55 передающей трубки, Сущность изобретения заключается в том, что обработка сигнального тока передающей трубки l>(t), несущего информацию о яркостном и цветоделенных сигналах си1809546

10 него и красного, осуществляется на одним групповым устройством-блоком 4 прототипа на фиг,2а, а параллельно тремя блоками обработки, каждый из которых оптимизируется под свою сигнальную компоненту 5 (фиг,3a). Здесь используется то обстоятельство, что передающая трубка является генератором тока, сигнальный ток которой li(t) не зависит от сопротивления нагрузочной цепи, Комплексные сопротивления Zi u Zz 10 можно выбрать достаточно большими за счет использования резонансных контуров, настроенных соответственно на центральные частоты fi u fz спектров амплитудно/модулированных токов "красной" и "синей" 15 компоненты группового тока li(t) (см. фиг.2в), Для видеосигнала У, очевидно, выбирается

1 апериодическая нагрузка Z> (R Н ).

/ ЖСвх

Существенно то, что величины сопротивле- 20 ний Zi, Zz u ZH могут выбираться независимо друг от друга. Это позволяет для каждой составляющей спектра сигнала !ф) (см. фиг.2в) использовать свою оптимальную обработку. Для выделения яркостного сигнала 25

Y целесообразно использовать известный метод апериодической противошумовой коррекции, при котором нагрузка ZH (резистор R<, шунтированный входной. емкостью

Сох блока By), выбирается такой, что ее мо- 30 дуль имеет Заметный спад в полосе частот

0-fag (фиг,Зб). Коррекция этой неравномерности осуществляется апериодическим противошумовым 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 определенностй в дальнейшем будем 40 .. полагать, что противошумовой корректор включен последоьэтельно, Для выделения амплитудно-модулированных компонент сигнального тока ii() це- . лесообразно использовать резонансные 45 сопротивления Zi и Z2, каждое из которых настроено на свою центральную частоту fi и f2 (фиг.Зб). Сопротивления Zi и 72 могут, иметь значительную величину на центральных частотах, что и обеспечивает значитель- 50 ные уровни напряжения на входах блоков обработки Бви Бв. Чем большедобротности

Q резонансного контура, тем больше величина сопротивления Zi(Zz) на частоте fi(fz) и напряжение несущей частоты. Однако при 55 этом возрастает неравномерность передачи боковых полос АМ колебания. Для их коррекции целесообразно последовательно с полосовым усилителем, входящим в состав блока Бя или Бя, включить последовательно резонансный противошумовой корректор, нормированный коэффициент передачи которого показан на фиг.Зв на примере блока Бя, Большая величина сопротивления.нагрузок 7,Ели 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 цветофильтров, чтобы подальше "разнести" частоты fi 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 однотрубочной камеры ЦТВ. Введенные блоки практически не влияют нэ 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 трехтрубочных 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 штриховой цветофильтр 1, передающую телевизионную трубку 2, дополнительный блок обработки сигнала красного цветоделенного 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 цветоделенного изображения 14, состоящий из последовательно соединенных высокочастотного трансформатора 11, полосового усилителя

12 и резонансного пративошумового корректора 13, основного блока обработки си-нала синего изображения 18, состоящего из последовательно соединенных полосового фильтра 15, амплитудного детектора 16 и

1809546

12 фильтра нижних частот 17, блок обработки яркостного сигнала 22, состоящий из последовательно соединенных усилителя видеочастоты 19, а периодического 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 иэображений, Устройство работает следующим образом.

Через типовую оптическую систему (объектив) цветное изображение проектируется на двухслойный оптический цветофильтр 1, расположенный непосредственно у светочувствительной поверхности передающей телевизиоHHOA 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 дополнительный конденсатор; для получения требуемой добротности контура, которая однозначно связана с формой АЧХ резонансного противошумового корректора, во BTQричную обмотку может включаться

10 дополнительное шунтирующее сопротивление (RH> и R 2 — на фиг,4). Для увеличения коэффициента передачи трансформаторной цепи иногда может быть целесообразным подключение дополнительного конденсатора параллельно и первичной обмотке трансформатора.

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

20 частоте с помощью полосового усилителя и резонансного противошумового корректора, Частотная характеристика этих двух последовательно включенных блоков имеет вид, показанный на фиг.Зв и мо>кет быть реализован несколькими способами. Окон25 чательная фильтрация компонент, несущих информацию о сигнале красного или синего цветоделенных изобра>кений, осуществляется в соответствующем основном блоке обработки (10 или 18) с помощью полосового

30 фильтра 7 (или 15) имеющего крутые скаты

АЧХ, после чего производится амплитудная демодуляция сигнала поднесущей в блоке соответственно 8 и 16. Выделение видеосигнала красного и синего в необходимой по35 лосе частот, 0-fed и подавление остатков поднесущей осуществляется соответственно с помощью ФНЧ 9 и 17, Выделение яркостной компоненты сигнального тока трубки (яркостного видеосигнала) эффективно осуществляется с помощью апериодической нагрузки, состоящей из нагрузочного резистора RH, шунтиронанного входной емкостью блока костью монтажа. Для увеличения отношения сигнал-шум сопротивление Я» целесообразно выбирать достаточно большим, а спад частотной характеристики передачи, обусловленный емкостной составляющей нагрузки, компенсировать с помощью апериодического противошумового корректора 20, включенного последовательно с усилителем видеочастоты 19.

Частотная характеристика этих двух блоков имеет примерный вид, показанный на фиг,2д, отличаясь только тем, что коррекция

АЧХ производится в полосе частот 0-4< (см. также фиг.3б), Реализация такой АЧУ возможна разными способами, один из них45 обработки яркостного сигнала, а также ем1809546 применение трансимпедансного усилителя, Окончательная фильтрация компонент широкополосного яркостного сигнала в полосе

0-4в производится ФH4 21. Фильтр нижних частот 23 используется для выделения ярко- 5 стного сигнала Унн в сокращенной полосе

0-1вц (поскольку fgg>fog. В матрице 24 производится типовое формирование широкополосных сигналов цветоделенных изображений (в полосе 0-f») в соответствии 10 с уравнениями (2).

Оценим ориен T. ровочно выигрыш в чувствительности предложенной камеры по сравнению с прототипом (фиг.2а), полагая первоначально, что разрешающая способ- 15 ность не изменяется, т.е. значения f» и fù сохраняются такими >ке, как в прототипе. Тогда в прототипе сопротивление нагрузки равно Вн < (2 K frpCBx ) (при, большем RH, как видно из фиг,2в, г, будет существенное ухуд- 20 шение условий передачи для компонент синего и красного изображений). В заявляемом устройстве можно эффективно использовать противошумовую коррекцию и значительно увеличить нагрузочное сопротивление до 25 значения Вн "< (5-30)/2 лЬврСвх". Увеличение сигнал-шум взвешенный шум мо>кно оценить прибли>кенно из выра>кения

Лфв = 10!я(Вн" /Ян ) =5lg(5 30)fop/ вя,дБ (4)

Используя данные и полагая Св =-Свх" 30 получим f„p 5,5 МГц, f р3,0 МГц; Л /гр

=4,2-8,7 дБ, Учитывая, что при противошумовой 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 аБ. 40

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

А фу =-5!ц2(1о)/В4=5 ц- Г- -й= вх — =

2 >тго свх

= 5|901гр/fo, (5) где fo — частота настройки входного контура соответствующего дополнительного блока обработки fo=-f> и f2, см. фиг.2в); 50

0 — добротность этого конгура (для упрощения принято C» C» .

Используя эффективно резонансную противошумовую коррекцик>, величину Q можно брать в пределах 0=-(5-30)го/21рц, тог- 55 да окончательно получим

А /> 5IO(2,5-15)игр/ рц, дБ (б)

Для камеры протогипа 4ц=0,5 МГц, тогда ЛфУ =-7-11 дБ. Поскольку высокочастотные компоненты шума в канале синего и красного имеют частоту не более 0.5 Ml ц, для них процедура взвешивания дает добавку не более 1 дБ, так что окончательно выигрыш в отношении сигнал-взвешенный шум (ОСШ) в канале синего и красного изобра>кений составит в целом 8-12 дБ. Учитывая, что камера-прототип имеет ОСШ порядка 39-43 дБ, а профессиональные трехтрубочные камеры — 51-55 дБ, можно сделать вывод, что предлагаемое построение позволит существенно приблизить чувствительность однотрубочных камер к профессиональным и составить им конкуренцию.

Оценим теперь возможности улучшения разрешающей способности предлагаемои камеры, Для этого не требуется никаких изменений в предлагаемой структуре; следует только изменить некоторые количественные 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

fr и t2 примут. соответственно значение f r=7

МГц, fr=10 МГц и с учетом воэможностей частотного разделения можно выбрать

f»:5,5 МГц; гмвц=1,5 МГц (см. фиг.2в), С такими параметрами яркостного сигнала и сигналов цветоделенных изображений синего и красного однотрубочная камера ЦТВ обеспечит разрешающую способность не хуже любой профессиональной трехтрубочной камеры,. Реализация таких штриховых цветофильтров не вызывает затруднений, поскольку в прототипах используются штриховые фильтры с шагом 30-50 мкм, тогда как техника, например, фотолитографии уже успешно справляется с субмикронными интервалами, требуемыми при изготовлении СБИС, Другой элемент, который требует улучшения своих параметров,- это передающая телевизионная трубка, которая должна иметь коэффициент глубины модуляции на частоте 10 МГц не хуже 0,5 (коэффициент модуляции на частоте 0,5 М Гц принят эа l,0).

Такие трубки уже разработаны для телевидения высокой четкости (ТВ ВЧ), При наличии указанных элементов — штриховых цветофильтров и передающей трубки с улучшенными параметрами — перестройка остальных элементов и редлагаемой однотрубочной камеры — фильтров и усилителей — не вызывает затруднений, Таким образом, достаточно некоторых изменений в параметрах элементной базы, чтобы получить однотрубочную камеру iLTR с разрешающей способностью такой же, как у профессиональных трехтрубоччых камер.

1809546

Сравнивая предлагаемое устройство с камерой-прототипом, можно убедиться, что оно при тех же практически показателях массы, стоимости, габаритов и потребляемой мощности значительно превосходит 5 прототип по чувствительности, а при наличии штриховых цветофильтров и передающей трубки с улучшенными характеристиками — превосходит прототип и по разрешающей способности, приближа- 10 ясь по этим показателям к профессиональным трехтрубочным камерам. В отношении последних предлагаемое устройство имеет заметные преимущества по массе, габаритам., стоимости, а также энергопотреблению 15 и удобствам эксплуатации. По нашему.мнению, предлагаемая камера может найти широкое применение для видеожурналистики, бытовых телекамер, а также для систем промышленного телевидения. В настоящее 20 время в МРТИ проводятся работы по отладке отдельных блоков предлагаемого устройства.

Отметим, что без существенных изменений предлагаемое устройство может ис- 25 пользоваться и в однотрубочных камерах

ЦТВ с фаэовым (а не частотным) разделением компонент синего и красного изобра>кений. Здесь используется только один дополнительный блок обработки предло- 30 женного вида (содержащий высокочастотный трансформатор, полосовой усилитель и резонансный противошумовой корректор); при этом остаются в силе и предложенные рекомендации по выбору параметров эле- 35 ментов камеры.

Таким образом, используя в предло>кен ном устройстве раздельную обработку яркостной и цветовых компонент сигнального тока передающей тРубки непосредственно 40 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 ка- 45 меры.

Формула изобретения

1. Однотрубочнвя камера цветного телевидения, содержащая двухслойный оптический штриховой светофильтр, 50 односигнальную передающую телевизионную трубку, два блока обработки сигналов красного и сийего цветоделенных изобра- жений, каждый из которых включает в себя последовательно соединенные полосовой 55 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, состоящий из последовательно соединенных усилителя видеочастоты,апериодического противошумового корректора и фильтра нижних частот, причем входусилителя видеочастоты является входом блока, а выход фильтра нижних частот — выходом блока, матрицу видеосигналов, первый, второй и третий входы которых 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 матриць 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, отличающаяся тем, что, с целью повышения чувствительности и разрешающей способности камеры, введены два дополнительных блока обработки сигналов красного и синего цветоделенных изобра- жений, каждый из которых включает в себя последовательно соединенные 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.

2. Камера по и, 1, о тл и ч а ю ща я с я тем, что, с целью повышения отношения сигнал-шум для сигналов красного и синего цветоделенных 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.

3, Камера по и, 1, отличающаяся тем, что, с целью увеличения отношения сигнал-шум для яркостного сигнала, сопротивление нагрузочного резистора Ян и нормированный коэффициент передачи апериодического противошумового коррек. тора l

19() 9546

Е

Ю б

RH (5-30)/2 л 4я Глх.

KK(9=(1+(2 л f R,) (;„,) )" " де 4я — верхйяя частота видеоспектра яркостного сигнала;

С вЂ” входная емкость блока обработки яркостного сигнала.

4, Камера по и. 1, отличающаяся тем, что, с целью увеличения разрешающей способности камеры, число полосок штриховых цветофильтров увеличивается в 1,5-3

5 раза в зависимости от апертурной характеристики передающей трубки, 1509546. Редактор

Корректор M,Ïåòðoâà

Заказ 1291 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

zl

Я

ФЕЕ . У

Составитель

Техред M,Ìoðãåíòàë

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101