книги из ГПНТБ / Полоник В.С. Телевизионные автоматические устройства

ведем экспериментальные регулировочные характеристики фокуси­ ровки, полученные для ви,дикона ЛИ-23 с помощью прикладной телевизионной установки ПТУ-0 фрис. 3.10). Из характеристик вид­ но, что, как и следовало ожидать при более детальном объекте (телевизионная нотытательная таблица ТИТ 0249) и большем от­ носительном отверстии объектива, регулировочные характеристики становятся более критнчны'М'н [18].

Автоматическая электрическая фокусировка (АЭФ)

По своей задаче системы' АЭФ и АОФ совпадают. Различие за­ ключается только в объекте, на который воздействует фокусирую­ щий механизм. Если в АОФ таким объектом являлся объектив, то в АЭФ — ток или напряжение в системе электрической фокуси­ ровки.

Проведенные исследования показали, что ухудшение четкости изображения на 10% относительно исходной величины 600—550 линий наблюдается для видикона ЛИ-23 при отклонении тока фо­ кусировки от оптимального значения на ±0,65% или напряжения на втором аноде на ±1,4% [144]. Сходные результаты получены и в других работах [15, 68, 133]. Снижение четкости происходит пример­ но по параболическому закону, причем воздействие на четкость относительного изменения напряжения на фокусирующем электро­ де около двух раз менее эффективно, чем воздействие относитель­ ного изменения тока фокусировки. Это легко доказать.

Как известно [133], радиус кружка размытия пучка г связан с ускоряющим потенциалом ѵ и током фокусирующей катушки /

следующим образом: г = к —j— ,

где к — коэффициент пропорциональности.

Очевидно, что изменение величины г из-за изменения напряжежения на До может быть устранено соответствующим изменением тока на Д/, т. е-

После простых преобразований и пренебрегая величинами выс­ шего порядка малости, получим Аѵ/ѵ = 2 АІ/І.

Колебания напряжений на других электродах не столь критич­ ны. Потеря четкости изображения на те же ±10% получается при изменении напряжения на первом аноде на ±27%, на сигнальной пластине на ±20% и на модуляторе приблизительно на ±13%. На практике, конечно, возможно одновременное изменение всех напря­ жений и тока фокусировки при питании от одного источника. В этом случае, по данным работы [134], изменение глубины модуля­ ции на 5% наступает при отклонении режимов от оптимальных всего на 0,14-0,2%.

Основной задачей АЭФ является поддержание четкости изобра­ жения на максимальном уровне с помощью электронной фокуси­

— 70 —

ровки сканирующего пучка, которая может быть достигнута изме­ нением тока фокусирующей катушки или потенциала фокусирую­ щего электрода.

Рассмотрим схему, изображенную на рис. 3.11. К устройству фокусировки трубки (фокусирующий электрод или катушка) от специального генератора подаются пробные импульсы, которые из-

Рис. 3.11. Структурная схема АЭФ

меняют фокусировку в небольших пределах в ту или другую сторо­ ну. Из снимаемого с трубки видеосигнала с помощью контура Ь\Сч выделяется высокочастотная составляющая, которая после детек­ тирования поступает на коммутатор, синхронизированный с гене­ ратором пробных импульсов. Коммутатор поочередно подключает сигнал на входы двух половин лампы сравнения, между анодами которых включено реле, управляющее исполнительным двигателем, ■в свою очередь, изменяющим величину напряжения фокусирующе­ го электрода или тока фокусирующей катушки. При достижении оптимума фокусировки двигатель останавливается [92].

В качестве другого примера АЭФ рассмотрим систему с конт­ рольной мирой в виде вертикальных штрихов, которые проецируют­ ся или наносятся непосредственно на мишень в ее нерабочей части [133]. Такие АЭФ позволяют получать информацию о расфокусиров­ ке пучка, которая не зависит от светового режима работы видикона и от содержания передаваемого изображения. Из полученного видеосигнала путем стробирования выделяется сигнал, соответст­ вующий контрольной мире, который детектируется. Б дальнейшем обработке подвергается огибающая сигнала-

Для работы АЭФ на фокусирующий электрод'непрерывно по­ даются пробные импульсы, имеющие пилообразную форму. В том случае, если фокусирующий фактор (ток или напряжение) имеет оптимальное значение, то расфокусировка из-за подачи пробных импульсов будет небольшой и симметричной относительно оптиму­ ма и огибающая сигнала примет вид прямоугольного импульса с почти плоской Вершиной. Поэтому при дифференцировании им­ пульса разности выбросов в начале и в конце импульса будут рав­ ны. При нарушении оптимальной фокусировки огибающая будет

— 71 —

иметь вид прямоугольного импульса со скошенной вершиной в ту пли другую сторону. При дифференцировании такого импульса разность выбросов будет отличной от нуля и может быть использо­ вана для управления исполнительным устройством.

При необходимости могут быть созданы системы АЭФ, воздей­ ствующие на фокусировку без применения механических систем» приводимых в действие с помощью двигателя [27].

Автоматическая комплексная фокусировка (АКФ)

Как следует из рассмотренного выше материала, наиболее уни­ версальной системой автоматической фокусировки является систе­ ма, в которой анализируется спектральный состав видеосигнала. Такая система может быть комплексной, так как обеспечивает под­ фокусировку с помощью электрических и оптических элементов фокусировки, поскольку в итоге речь идет об изменении эквива­ лентной апертуры телевизионной установки.

В этой системе должна обязательно применяться кратковремен­ ная искусственная расфокусировка в обе стороны от оптимального значения, поскольку изменение величины высокочастотных состав­ ляющих в видеосигнале может произойти и по другим причинам, не связанным с нарушением фокусировки: например, благодаря из­ менению количества мелких деталей и освещенности на объекте, нестабильности параметров передающей трубки, изменению элек­ трических параметров видеотракта и др.

Структурная схема системы АКФ для оптической и электричес­ кой фокусировок изображения приведена на рис. 3.12. Видеосиг­ нал из иамеры ‘поступает в ана­ лизатор, состоящий из полосо­ вого усилителя, задерживаю­ щего низкочастотные составля­ ющие видеосигнала, детектора, узкополосного усилителя, пред­ назначенного для выделения и

пробных импульсов, и синхрон­ ного детектора, синхронизируе­ мого пробными импульсами. На выходе анализатора возни­ кает сигнал ошибки .в виде по­ стоянного напряжения с пере­ менным знаком, соответствую­ щим направлению рассогласо­

вания. Таким образом, анализатор выделяет сигнал ошибки, воз­ никающий при 'принудительной расфокусировке, производимой с помощью пробного блока. В этом блоке находятся генератор проб­ ных импульсов, подаваемых в камеру на фокусирующее устрой­ ство, запускаемый кадровыми синхросигналами, а также устрой-

— 72 —

дя из дискретности телевизионного сигнала. Однако поскольку пе­ редаваемые объекты весьма разнообразны, но не исключена воз­ можность, что вблизи {опт не окажется видеосигнала с достаточной, энергией. Поэтому Af должна быть значительно шире, чем /стрНо при расширении Af увеличивается маскирование полезного сигнала как за счет низкочастотных составляющих, так и за счет ухудше­ ния отношения сигнал/шум. Проведенные расчеты и эксперимен­ тальная проверка показали, что оптимальное значение Af находит­ ся в пределах от 0,3 МГц [66] до 1,5 МГц [27]. При передаче фикси­ рованного объекта значения /опт, Af и Де следует уточнить экспе­ риментальным путем.

В заключение сделаем несколько общих замечаний. Форму пробных импульсов желательно выбирать прямоугольную, так как только при этом условии вся площадь растра будет подвергну­ та равноценному анализу. Необходимо следить, чтобы среднее зна­ чение величины Де было равно нулю за период регулировки.

Частоту пробных импульсов нужно выбирать, исходя из суще­ ствующих в телевизионных системах частот развертки (кадровой или строчной).

Экспериментальное исследование системы автофокусировки ка­ меры [28] показало, что получаемая точность настройки на порядок превосходит точность, достижимую подготовленным оператором. Автоматическая система работает достаточно хорошо вне зависи­ мости от характера объекта, тогда как действия оператора стано­ вятся значительно менее уверенными при снижении контраста и детальности объекта. То же следует сказать и в отношении воз­ действия снижения освещенности и ухудшения отношения оигнал/шум. Подфокусировка передвигающихся объектов (что являет­ ся весьма существенным для целей телевизионной автоматики) в ряде случаев могла выполняться только с помощью автоматичес­ кой системы.

Динамическая подфокусировка изображения

При использовании трубок видикон и суперортикон применяют­ ся ФОС, в которых поля фокусировки и отклонения совмещены, что приводит к искажениям формы .и увеличению размеров сечения пучка на мишени трубки в зависимости от величины его отклоне­ ния, результатом чего является снижение четкости изображения на краях растра по отношению к центральной части. Этот дефект те­ левизионной системы, еще терпимый при передаче изображений, когда можно путем известного воображения скомпенсировать поте­ рю четкости на краях, не должен допускаться в ТВА, поскольку информация в этом случае должна быть равноценной по всему растру.

Выравнивание четкости изображения может быть получено только применением динамической подфокусировки электронного пучка в процессе отклонения путем воздействия на величину фо­ кусирующего поля либо на потенциал ускоряющего электрода [94]-

— 74 —

давая оптимальный режим работы трубки; регулировать при этом ток луча в большинстве случаев не нужно, так как в большом диа­ пазоне изменения освещенностей величина его практически не из­ меняется.

Основные характеристики этих систем помещены в табл. 3.1. Приведенные данные соответствуют получению удовлетворитель­ ного изображения.

Т а б л и ц а 3.1

СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ ОСНОВНЫХ СИСТЕМ АРР

Рис. 3.17. Семейство кривых зависимос­

ти тока сигнала іс и потенциала сигналь­ лением ной пластины Uсп видикона ЛИ-23 от

■оовещениости фотослоя:

1, 2, 3 — ie=fi (Е); 4, 5, 5 — ü cn= /2 (Е)

при температуре окружающего воздуха 0; 50; 70°С соответственно

78 —