Файл: Полоник В.С. Телевизионные автоматические устройства.pdf

С достаточной для практики точностью (3-=-5%) расчет плосковыпуклой линзы делается по формуле Д = ЕпсІ±Дг, где Д = 1п—— ■

сигнала из-за применения трубок близок к характеру неравномер­ ности, создаваемой объективом, возможна ориентировочная ком­ пенсация оттенптелем и неравномерностей, порождаемых трубками. Однако при этом следует учитывать значительное уменьшение ин­ тенсивности попадающего на трубку света (в 2-=-3 раза), что при­ водит к снижению общей чувствительности системы.

При работе с передающими трубками типа диссектор, имеющи­ ми, щелевую апертуру и работающими в однострочном режиме, можно скомпенсировать неравномерность сигнала с помощью фи-

Рнс. 2.3. К вопросу компенсации неравномерности сигнала с помощью заслонки: а) расположение элементов; б) кривые изменения токов и апертуры;

/ — фигурное отверстие в заслонке; 2 — щелевндная апертура луча; 3 — непрозрачная заслонка

гурной заслонки [108]. Перед фотокатодом трубки устанавливают непрозрачную заслонку (рис. 2.3а) с продольным фигурным выре­ зом, профиль которого выполняют так, чтобы эффективная длина /аФФ апертуры была обратно пропорциональна чувствительности диссектора в данной точке строки. На рис. 2.36 приведены кривые видеосигнала іс при равномерной засветке фотокатода, расчетной

ширины апертуры 4 фф= 4 у мин и видеосигнала і'с после установки Іс М

заслонки. Максимальная ширина отверстия в заслонке равна дли­ не / 0 щелевой апертуры и расположена в точке строки с минималь­ ным видеосигналом. Данный способ позволяет уменьшить неравно­ мерность видеосигнала до ±3% .

Компенсация за счет улучшения трубок и ФОС

В первую очередь, следует отметить уже осуществленный пере­ ход на новую технологию напыления фотопроводящего слоя в видиконах. В настоящее время напыление слоя на планшайбу про­

— 54 —

изводится до ее установки в трубку, благодаря чему можно осу­ ществить тщательный предварительный контроль за равномерно­ стью фотослоя, что позволяет значительно уменьшить неравномер­ ность сигнала.

Весьма полезным для снижения неравномерности сигнала явля­ ется и осуществленное в современных видиконах электрическое раз­ деление мелкоструктурной сетки от второго анода, которое способствует одновременно и повышению разреша­ ющей способности трубки. На рис. 2.4 приведен график, показывающий зави­ симость снижения неравномерности сигнала от соотношения напряжений на мелкоструктурной сетке и втором аноде.

По-видимому, некоторое снижение неравномерности сигнала может быть получено при переходе на сферическую форму мишени {131], благодаря чему независимо от локализации луча труб­ ки он всегда будет строго ортогональ­ ным к поверхности мишени.

Что касается ФОС, то современная вычислительная техника позволяет до­ статочно точно рассчитывать радиаль­

ные составляющие скоростей электронов при различных вариантах взаимного расположения отклоняющих и фокусирующих катушек,

а также самой трубки и найти наиболее оптимальные их поло­ жения.

Схемные способы компенсации

Снижение неравномерности сигнала может быть достигнуто по­ дачей синхронно с разверткой увеличивающегося потенциала сиг­ нальной пластины при переходе луча от центра к краям мишени. Для этого в цепь катода трубки подается напряжение, изменяю­ щееся по параболическому закону; для сохранения фокусировки луча и предотвращения его паразитной модуляции эквивалентные напряжения подаются одновременно на модулятор и первый анод

Сходного результата можно добиться и синхронным изменением усиления сигнала в видеотракте.

Учитывая, что величина сигнала достаточно точно пропорцио­ нальна скорости сканирования, неравномерность сигнала можно выправить также путем изменения нелинейности разверток — на краях растра луч должен перемещаться быстрее, чем в. центре.

Неравномерность сигнала может быть значительно уменьшена за счет изъятия сигнала на краях растра (20-^30% от линейного

— 55 —

размера растра) путем введения широких гасящих сигналов или увеличения амплитуды развертки по строкам и по кадрам.

Для устранения неравномерности фона следует применять гене­ ратор компенсирующего сигнала, имеющего ту же форму, что и фон, но противоположную фазу [29]. В общем случае компенсирую­ щий сигнал составляется из смеси составляющих, изменяющихся по пилообразному и параболическому законам синхронно с часто­ тами строчной и кадровой разверток. Перед подачей компенсирую­ щего сигнала частоты кадров в видеотракт им необходимо промодулировать гасящие строчные импульсы, так как в противном слу­ чае компенсирующий сигнал будет удален из тракта фиксирующей цепью и окажется, таким образом, бесполезным.

Формирование составляющих компенсирующего сигнала по строкам и по кадрам производится обычно из П-импульсов с по­ мощью интегрирующей цепи. При подаче на вход такой цепи на­

пряжение будет параболическое. Указанные соотношения справед­ ливы при условии, что постоянная времени при получении пилооб­ разного сигнала будет в 2 - ^ 3 раза больше длительности первично­ го П-импульса, а при получении параболического сигнала — в 2ч-3 раза больше периода этого же импульса.

С практической частью схемы формирования пилообразного и параболического сигналов для обычного стандарта разложения можно ознакомиться в [85].

Способы компенсации фона, сохраняющие только черно-белые перепады в изображении

Вв е д е ние . В целом ряде применений телевизионной автома­ тики анализу подвергаются только черно-белые перепады в изобра­ жении, а промежуточные изменения яркости интереса не представ­ ляют. Сюда следует отнести почти все измерения размеров, конт­ роль формы изделий, частично подсчет предметов и др. В этих слу­ чаях устранение фона может быть достигнуто более простыми спо­ собами.

Д и ф ф е р е н ц и р о в а н и е в и д е о с и г н а л а . Способ уст­ ранения неравномерности фона с помощью дифференцирующих це­ пей поясняется рис. 2.5а. Видеосигнал сильно дифференцируется, и полученные короткие импульсы подаются на формирующее устрой­ ство триггерного типа, на выходе которого получаются П-импуль- сы одинаковой амплитуды с хорошей крутизной фронтов и дли­ тельностью, соответствующей длительности исходных видеоимпуль­ сов.

Постоянная времени дифференцирующей цепи обычно выбира­ ется исходя из условия, что ее величина значительно (до 1 0 раз) меньше, чем длительность наиболее короткого видеоимпульса.

Недостатками данного способа являются значительные искаже­ ния и даже потеря информации при работе с видеоимпульсами,

— 56 —

имеющими малую амплитуду и недостаточную крутизну фронтов. В самом деле, при формировании таких видеоимпульсов (рис. 2.56) на выходе системы могут получаться импульсы с длительностью, соизмеримой с длиной строки, или импульсы будут отсутствовать

Рис. 2.5. Эпюры напряже­ ний в схеме устранения не­

(г)) и задержки видеосиг­ нала ( д))\

/-—исходный видеосигнал; 2 — продифференцированный сигнал; 3 — выходной сигнал; 4 — про­ интегрированный сигнал; 5 — за­ держанный сигнал; 6 — суммар­

ный сигнал

вовсе. В известной мере это явление может быть устранено путем увеличения постоянной времени дифференцирования, однако при этом может быть потеряна информация от видеоимпульсов, разме­ щенных во времени близко друг от друга (рис. 2.5в).

Таким образом, рассмотренный способ устранения фона изобра­ жения применим только для ТД с большой величиной размаха ви­ деоимпульсов.

И н т е г р и р о в а н и е в и д е о с и г н а л а . Один из способов уст­ ранения неравномерности фона заключается в сложении в противо­ фазе исправляемого и проинтегрированного сигнала (рис. 2.5а). Этот способ пригоден для выправления фона без импульсов сигна­ ла большой длительности, так как в противном случае при вычита­ нии исходные сигналы будут сильно искажены. При попытках уст­ ранить эти искажения за счет увеличения постоянной интегрирова­ ния начнет искажаться кривая фона; таким образом, поставленная цель достигнута не будет.

основной сигнал с помощью линии задержки задерживается на не­ большую величину At (несколько элементов разложения) и затем вычитается из исходного. Полученные в результате узкие импульсы запускают формирующее устройство, которое формирует п'севдоисходный сигнал с импульсами равной амплитуды. Недостатком спо­ соба является потеря информации от импульсов, расположенных друг от друга ближе, чем величиназадержки.

— 67 —

2.5. КОМПЕНСАЦИЯ ДЛЯ СИСТЕМ БЕГУЩЕГО ЛУЧА

Общие сведения

Особенности системы бегущего луча позволяют применить, кро­ ме уже описанных, принципиально отличающиеся системы компен­ сации неравномерности видеосигнала и фона, которые одновремен­ но снижают помехи в сигнале, возникающие по причине неоднород­ ностей в люминофоре ’[2 2 ].

Будем рассматривать световой поток от просветной трубки, со­ стоящий из двух составляющих — постоянной и переменной.

Переменная составляющая порождается рядом причин, основ­ ными из которых следует считать: зернистость структуры люмино­ фора; флуктуации тока луча; неравномерность светоотдачи люми­ нофора по полю зрения; неравномерность пропускания света, соз­ даваемая объективом.

Первые две причины вызывают появление флуктуирующей со­ ставляющей светового потока, вторые — приводят к возникновению синхронной гладкой переменной составляющей светового потока. Назовем все эти составляющие суммарной помехой.

Компенсация с помощью разностного усиления

Структурная схема устройства, реализующего этот принцип, приведена на рис. 2.6а. Световой поток Фо, пройдя через объектив, разделяется с помощью разделительной призмы на две составляю­ щие — рабочую Фр и компенсационную Фк-

Рис. 2.6. Структурные схемы устройств для компенсации неравномерности видео­ сигнала для системы бегущего луча; а) с помощью разностного усиления; б) с

помощью обратной связи;

Рабочий световой поток будет состоять из постоянного потока Фро и переменного — <$(х, у)Фѵо, где х, у —. координаты сканирую­ щего пятна на объекте; q>(x, у) — относительное изменение свето­ вого потока, вызванное суммарной помехой.

— 58 —

р(х, у). Таким образом, на рабочий ФЭУ падает световой поток

Sptfp/СрФо£ = SkRkKk0 o(\ - £ ) = с .

Тогда — =р(х, у). Отсюда можно сделать вывод, что для

■UK

полной компенсации суммарной помехи в компенсирующем уст­ ройстве следует осуществить операцию деления Up на UK при по­ мощи соответствующих схем.

Приемлемого результата можно добиться, если в качестве ком­ пенсирующего устройства применить более простое устройство — разностный усилитель-

Тогда на выходе компенсирующего устройства

и раз„ = с [1 +ф (*, y)]U— p(x, у)]. '

Последнее выражение показывает, что разностный сигнал содер­ жит информацию об объекте, но полезный сигнал промодулирован напряжением помех с коэффициентом модуляции ср(х, у). Однако нетрудно установить, что в этом случае отношение сигнала к сум-

„ 1— р(х,у)

марнои помехе в — —— - лучше, чем при отсутствии компенсации,

р(х,у)

и повышается при снижении контраста объекта.

Принципиальная схема компенсирующего устройства с помо­ щью разностного усиления приведена на рис. 2.7.

— 59 —