RU1809546C - Однотрубочна камера цветного телевидени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к телевизионной технике и может быть использовано при создании студийных и репортажных комплексов вещательного телевидени . Цель изобретени : повышение чувствительности и разрешающей способности. Сущность изобретени : телевизионна  камера содержит двухслойный штриховой цветофильтр (1), передающую телевизионную трубку (2), дополнительный блок обработки сигнала красного цветоделенного изображени  (6), 12 состо щего из высокочастотного трансформатора (3), полосового усилител  (4), резонансного противошумового корректора (5), основной блок обработки сигнала красного изображени  10, состо щего из полосового фильтра 7,амплитудного детектора 8 и фильтра нижних частот 9, дополнительный блок обработки сигнала синего цветоделенного изображени  (14), состо щего из высокочастотного трансформатора (11) полосового усилител  (12), резонансиый противошумо- вой корректор (13), основной блок обработки сигнала синего изображени  (18), состо щего из полосового фильтра (15), амплитудного детектора (16) и фильтра нижних частот (17), блок обработки  ркостного сигнала (22), состо щего из усилител  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

Description

И

lf

00

о ю ел

4 О

fit fe.

ff

Изобретение относитс  к телевизионной технике и может быть использовано при создании студийных и репортажных комплексов вещательного телевидени , прикладных телевизионных установок, примен емых в народном хоз йстве и научных исследовани х, а также в системах технического зрени  роботизированных комплексов,

Известно значительное число вариантов однотрубочных камер цветного телевидени  (ЦТВ), которые сгруппированы в два. класса: первый - однотрубочные камеры, у которых кодирование цветовой информации выполн етс  с помощью специальной передающей трубки, а оптическа  система, располагаема  перед трубкой, примен етс  та же, что и в камере черно-белого телевидени ; второй класс объедин ет камеры, в которых примен етс  типова  передающа  телевизионна  трубка (видикон и его улучшенные варианты - плюмбикон, сатикон и т.п.), а кодирование цветовой информации осуществл етс  с помощью специальной оптической системы, размещаемой перед передающей трубкой;

Известна однотрубочна  камера ЦТВ, котора  относитс  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. Кажда  из трех сигнальных пластин видикона через свое нагрузочное сопротивление RH соединена с источником напр жени  смещени  ЕСм. Узел мишени (М) 3 содержит (см. фиг, 16) сплошную фотомишень 5, на которую напы- лена вертикальна  решетка металлических пластин 6, прозрачных дл  света. На пластины 6 нанос тс  полоски цветофильтров красного 7, зеленого 8 и синего 9 цветов. Чередующа с  триада цветовых полосок образует штриховой цветофильтр дл  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 сопротивлени ми, а через разделительные конденсаторы - с видеоусилител ми 4 сигналов каждого из цветоде- ленных изображений. Достоинством такого устройства  вл етс  простота оптической системы. Недостатками этого устройства  вл ютс : сложность изготовлени  узла мишени: мала  четкость изображени ; наличие сильной взаимосв зи между секци ми сигнальной пластины и, как следствие, большие межканальные помехи между сигналами цветоделенных изображений; неполное использование светового потока.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому устройству  вл етс 

однотрубочна  камера ЦТВ, относ ща с  ко второму классу и построенна  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 себ  последовательно соединенные полосовой

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

включающий в себ  последовательно соединенные усилитель видеочастоты 12, апериодический противошумовой корректор 13 и фильтр нижних частот 14, причем вход усилител  видеочастоты  вл етс  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  ркостного сигнала , а четвертый вход соединен с третьим через фильтр нижних частот 15, при этом три выхода матрицы  вл ютс  выходами широкополосных сигналов красного, синего

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

передающей трубки. Сигнальна  пластина трубки соединена с источником смещени  через нагрузочный резистор.

Цветное изображение проектируетс  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.). Сигнальна  пластина трубки

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

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

зеленой компоненты цветного изображени  двухслойный фильтр прозрачен, желтые полоски поглощают (не пропускают) синюю компоненту Ев, а голубые - красную ER. Таким образом, по оси X цветова  компонента изображени  ER дискретизируетс  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 , котора  дл  последующих каскадов  вл етс  эквивалентным генератором тока: величина тока не зависит от сопротивлени 

RH.

Первый член в выражении (1) представл ет собой  ркостный (точнее квази ркост- ный) сигнал, второй и третий члены - амплитудно-модулированные сигналы с несущими частотами fi и f2, причем сигнал несущей частоты fi модулирован красной компонентой изображени , а -частоты f2 - синей, Спектр сигнала (1) показан на фиг.2в, откуда следует, что можно применить частотное разделение компонент, которое осуществл етс  с помощью ФНЧ 14 и полосовых фильтров 4 и 8, настроенных соответственно на центральные частоты .fi и f2. После амплитудных демодул торов 5 и 9 и фильтров нижних частот 6 и 10 выдел ютс  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  ркостный видеосигнал в полной полосе (МВ  и.в сокращенной полосе O-feij (эти сигналы на фиг.2в обозначены как Y и УНч).Ограничение полос этих сигналов осуществл етс  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)

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

трубки, определ емый как отношение напр жени  на входе усилител  12 к току трубки , в зависимости от частоты и выбора нагрузочного сопротивлени  RH имеет вид,

показанный на фиг.2г. Спад АЧХ входной цепи КВц обусловлен вли нием емкости трубки, монтажа и входной емкости усилител  12, шунтирующих сопротивление RH по высокой частоте. Дл  коррекции этого спада

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

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

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

Сопротивление RH обычно выбирают из

услови  1,2

Р4 1/2 С4тв.гр,(3)

где суммарна  емкость, шунтирующа 

нагрузочное сопротивление (о составл ющих ее говорилось выше);

fe.rp - верхн   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 увеличени  геометрических размеров штриховых цветофильтров Дти-Д (фиг.2б).

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

частотного разделени  отдельных компонент придетс  уменьшить полосу пропускани  ФНЧ 14 (верхнюю частоты fM  ркостного сигнала ), а также полосы пропускани  полосовых фильтров А и 8(и соответственно

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

Таким образом, в однотрубомной камере ЦТВ-прототипе основные показатели - чувствительность и разрешающа  способность - св заны обменными соотношени ми (улучшение одного показател  об зательно вызывает ухудшение другого), а выбор компромиссных показателей, который обычно производитс  в таких камерах, не удовлетвор ет требовани м стандартов вещательного телевидени  на профессиональную аппаратуру, что значительно уменьшает область их применени .

Целью изобретени   вл етс  повышение чувствительности и разрешающей способности однотрубочной камеры ЦТВ за счет раздельной обработки  ркостной и цветовой компонент сигнального тока передающей трубки непосредственно во входной цепи трубки.

Дл  достижени  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 себ  последовательно соединенные полосовой фильтр, амплитудный детектор и фильтр нижних частот, причем вход полосового фильтра  вл етс  входом блока, а выход фильтра нижних частот - выходом блока, блок обработки  ркостного сигнала, включающий всеб  последовательно соединенные усилитель видеочастоты, апериодический противошумовой корректор и фильтр нижних частот, причем вход усилител  видеочастоты  вл етс  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  ркостного сигнала, а четвертый вход соединен с третьим через фильтр нижних частот, при этом три выхода матрицы  вл ютс  выходами широкополосных сигналов красного, синего и зеленого изображений, а вход блока обработки  ркостного сигнала через разделительный конденсатор и нагрузочный резистор соединен с источником смещени  сигнальной пластины передающей трубки, дополнительно введены два дополнительных блока обработки сигналов красного и синего цветоделенных изображений, каждый из которых включает в себ  последовательно соединенные высокочастотный трансформатор, полосовой усилитель и резонансный противошумовой корректор, причем первична  обмотка трансформатора  вл етс  входом блока,

вторична  обмотка нагружена на комплексное входное сопротивление полосового усилител , а выход резонансного противошумового корректора  вл етс  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 изображени . Вторична  обмотка высокочастотного трансформатора каждого дополнительного

блока обработки подбираетс  такой, что совместно с реактивной составл ющей входного сопротивлени  полосового усилител  образует резонансный электрический контур , настроенный на частоту, соответствующую пространственной частоте штрихового цветофильтра красного или синего изображени , Добротность Q этого контура подбираетс  из услови  обеспечени  максимального отношени  сигнал-шум дл 

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

значение Q обеспечиваетс  за счет выбора величины активной компоненты входного . сопротивлени  полосового усилител . Нор- мированный коэффициент передачи резонансного противошумового корректора

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

Нагрузочное сопротивление RH выбираетс  из услови  обеспечени  максимально- ,го отношени  сигнал-шум дл   ркостного

сигнала в пределах Рн(3-10). СВх, где fa.  - верхн   частота видеоспектра  ркост- ного сигнала, Свх - входна  емкость блока обработки  ркостного сигнала с учетом емкости монтажа, Нормированный коэффициент передачи апериодического противошумового корректора KK(f) выбираетс  в соответствии с выражением Кк((2л: РнСвхт) Дл  увеличени  разрешающей способности однотрубочной камеры ЦТВ практически без снижени  ее чувствительности число полосок штриховых цветовых фильтров может быть увеличено в 1,5-3 раза в зависимости от апертурной характеристики

передающей трубки.

Сущность изобретени  заключаетс  в том, что обработка сигнального тока передающей трубки li(t), несущего информацию о  ркостном и цветоделенных сигналах синего и красного, осуществл етс  на одним групповым устройством-блоком 4 про тоти- па на фиг.2а, а параллельно трем  блоками обработки, каждый из которых оптимизируетс  под свою сигнальную компоненту 5 (фиг.За). Здесь используетс  то обсто тельство , что передающа  трубка  вл етс  генератором тока, сигнальный ток которой M(t) не зависит от сопротивлени  нагрузочной цепи. Комплексные сопротивлени  Zi и 2.1 10 можно выбрать достаточно большими за счет использовани  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). Дл  видеосигнала Y, очевидно, выбираетс 

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

j СУ LBX

Существенно то, что величины сопротивле- 20 ний Zi, Z2 и ZH могут выбиратьс  независимо друг от друга. Это позвол ет дл  каждой составл ющей спектра сигнала h(t) (см. фиг.2в) использовать свою оптимальную обработку . Дл  выделени   ркрстного сигнала 25 Y целесообразно использовать известный метод апериодической противошумовой коррекции, при котором нагрузка ZH (резистор RH, шунтированный входной.емкостью Свх блока BY), выбираетс  такой, что ее мо- 30 дуль имеет Заметный спад в полосе частот 0-Тв  (фиг.Зб). Коррекци  этой неравномерности осуществл етс  апериодическим про- тивошумовым частотно-зависимым корректором, который включаетс  или по- 35 следовательно с усилителем видеочастоты или в цепь его обратной св зи. Оба способа принципиально равноправны;хот  на практике имеют свои достоинства и недостатки. Дл  определенности в дальнейшем будем 40 полагать, что противошумовой корректор включен последоьательно.

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

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

Таким образом, по сравнению с прототипом в за вл емом устройстве введены новые электрические блоки и св зи между ними, что позвол ет увеличить чувствительность и разрешающую способность одно- трубочной камеры ЦТВ. Введенные блоки практически не вли ют на массогабаритные характеристики камеры и потребл емую мощность. При наличии передающих трубок с хорошей апертурной характеристикой (с уменьшением глубины модул ции на частоте 6,0 МГц не более, чем до 0,5) может быть построена однотрубочна  камера ЦТВ с параметрами , близкими к параметрам трех- трубочных камер, но лишенна  их известных недостатков: проблема совмещени  растров, высока  точность поддержани  идентичности работы трех трубок и т.п.

На фиг,4 представлена структурна  схема предлагаемой однотрубочной камеры цветного телевидени .

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

фильтра нижних частот 17/блок обработки  ркостиого сигнала 22, состо щий из последовательно соединенных усилител  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  ркостного 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 смещени , первый, второй и третий входы матрицы 24 соединены с выходами соответственно основных блоков обработки красного 10 и синего 18 изображений и блока обработки  ркостного сигнала 22, а четвертый вход соединен с третьим через фильтр нижних частот 23, при этом первый, второй и третий выходы матрицы  вл ютс  выходами сформированных широкополосных сигналов красного, синего и зеленого изображений.

Устройство работает следующим образом .

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

соответствующей поднесущей. При необходимости (в зависимости от параметров трансформатора) дл  подстройки контура во вторичную обмотку может включатьс  до полнительный конденсатор; дл  получени  требуемой добротности контура, котора  однозн ачно св зана с формой АЧХ резонансного противошумового корректора, во вторичную обмотку может включатьс 

0 дополнительное шунтирующее сопротивление (RH1 и RH2 - на фиг.4). Дл  увеличени  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 усиливаетс  и корректируетс  по

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

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

фильтра 7 (или 15) имеющего крутые скаты

АЧХ, после чего производитс  амплитудна 

.демодул ци  сигнала поднесущей в блоке

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

Выделение  ркостной компоненты риг:

0 нальиого тока трубки ( ркостного видеосигнала ) эффективно осуществл етс  с помощью апериодической нагрузки, состо - из нагрузочного резистора RH, шунтированного входной емкостью блока

5 обработки  ркостного сигнала, а также емкостью монтажа. Дл  увеличени  отношени  сигнал-шум сопротивление RH целесообразно выбирать достаточно большим , а спад частотной характеристики пере0 дачи, обусловленный емкостной составл ющей нагрузки, компенсировать с помощью апериодического противошумового корректора 20, включенного последовательно с усилителем видеочастоты 19.

5 Частотна  характеристика этих двух блоков имеет примерный вид, показанный на фиг.2д, отлича сь только тем, что коррекци  АЧХ производитс  в полосе частот О-fsn (см. также фиг.36). Реализаци  такой АЧУ возможна разными способами, один из них применение трансимпедансного усилител . Окончательна  фильтраци  компонент широкополосного  ркостного сигнала в полосе СНв  производитс  ФНЧ 21. Фильтр нижних частот 23 используетс  дл  выделени   ркостного сигнала Унч в сокращенной полосе СИвц (поскольку ). В матрице 24 производитс  типовое формирование широкополосных сигналов цветоделенных изображений (в полосе СИв ) в соответствии с уравнени ми (2).

Оценим ориентировочно выигрыш в чувствительности предложенной камеры по сравнению с прототипом (фиг.2а), полага  первоначально, что разрешающа  способность не измен етс , т.е. значени  1в  и fBq сохран ютс  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 дл  компонент синего и красного изображений). В за вл емом устройстве можно эффективно использовать противошумовую коррекцию и значительно увеличить нагрузочное сопротивление до значени  Нн (5-30)72 лтв Свх. Увеличение сигнал-шум взвешенный шум можно оценить- приближенно из выражени  101д()(5-30)тф/тв ,дБ (4)

Использу  данные и полага  получим .S МГц, ,0 МГц; At/At 4,2-8,7 дБ. Учитыва , что при противошу- мовой коррекции наибольший вклад в полную мощность шума внос т высокочастотные составл ющие, которые на изображении заметны гораздо слабее, чем низкочастотные, выигрыш в отношении сигнал-взвешенный шум возрастает примерно на 6-8 дБ и составл ет в целом 10-17 ДБ.

Дл  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 (дл  упрощени  ПРИНЯТО .

Использу  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)

Дл  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. дл  них процедура взвешивани  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. Учитыва , что камера-прототип имеет ОСШ пор дка 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 улучшени  разрешающей способности предлагаемой камеры. Дл  этого не требуетс  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 имеющимис  в прототипе, то тогда частоты

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

0 интервалами, требуемыми при изготовлении СБИС.

Другой элемент, который требует улучшени  своих параметров,-это передающа  телевизионна  трубка, котора  должна

5 иметь коэффициент глубины модул ции на частоте 10 МГц не хуже 0,5 (коэффициент модул ции на частоте 0,5 МГц прин т за 1,0). Такие трубки уже разработаны дл  телевидени  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.

Сравнива  предлагаемое устройство с камерой-прототипом, можно убедитьс , что оно при тех же практически показателе массы, стоимости, габаритов и потребл емой мощности значительно превосходит прототип по чувствительности, а при наличии штриховых цветофильтров и передающей трубки с улучшенными характеристиками - превосходит прототип и по разрешающей способности, приближа сь по этим показател м 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 , предлагаема  камера может найти широкое применение дл  видеожурналистики, бытовых телекамер, а также дл  систем промышленного телевидени . В насто щее врем  в МРТИ провод тс  работы по отладке отдельных блоков предлагаемого устройства .

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

Таким образом, использу  в предложенном устройстве раздельную обработку  р- 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  

Claims (4)

1. Однотрубочна  камера цветного телевидени , содержаща  двухслойный оптический штриховой светофильтр, односигнальную передающую телевизионную трубку, два блока обработки сигналов красного и синего цветоделенных изображений , каждый из которых включает в себ  последовательно соединенные полосовой фильтр, амплитудный детектор и фильтр нижних частот, причем вход полосового фильтра  вл етс  входом блока, а выход фильтра нижних частот.- выходом блока, блок обработки  ркостного сигнала, состо щий из последовательно соединенных усилител  видеочастоты, апериодического про- тивошумового корректора и фильтра нижних частот, причем вход усилител  видеочастоты  вл етс  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 цвётоделенных изображений и  ркостного сигнала, а четвертый вход соединен с третьим через фильтр нижних частот, при этом три выхода матрицы  вл ютс  выходами широкополосных сигналов красного, синего и зеленого изображений, а вход блока обработки  ркостного сигнала через разделительный конденсатор и нагрузочный резистор соединен с источником смещени  сигнальной пластины

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

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

трансформатора  вл тс  входом блока, вторична  обмотка подключена к входу полосового усилител , а выход резонансного противошумового корректора  вл етс  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 изображени .

2. Камера по п. 1, о т л и ч а ю щ а   с  

. тем, что, с целью повышени  отношени 

сигнал-шум дл  сигналов красного и синего

цвётоделенных изображений, вторична  обмотка высокочастотного трансформатора каждого дополнительного блока обработки сигналов, совместно с реактивной составл ющей входного сопротивлени  полосового

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

3. Камера поп. 1,отличающа с  тем, что, с целью увеличени  отношени  сигнал-шум дл   ркостного сигнала, сопротивление нагрузочного резистора RH и нормированный коэффициент передачи апериодического противошумового . KK(f) выбираетс  из услови 

Вн(5-30)/2  тв  Cnx.

MfHH2jrfR,Jc«,xj2f5 где faa верхн   чистота вйдеоспектра  р- костного сигнала;

С - входна  емкость блока обработки  ркостного сигнала.

4. Камера по п. 1,отличающа с  тем, что, с целью увеличени  разрешающей способности камеры, число полосок штриховых цветофильтров увеличиваетс  в 1,5-3 раза в зависимости от апертурной характеристики передающей трубки.

Ю

S М

7J-T

//-/« л

./