Устройство автоматической фокусировки телевизионной камеры

Устройство автоматической фокусировки телевизионной камеры

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОЙ ФОКУСИРОВКИ ТЕЛЕВИЗИОННОЙ КАМЕРЫ,содержащее последовательно соединенные фильтр высоких частот, вход которого подключен к выходу телевизионной камеры , вход которой соединен с электрически управляемой оптической системой , и двухполупериодный выпрямитель , первый интегратор, выход которого соединен с первым входом блока вычисления отношения сигналов, второй вход которого соединен с выходом второго интегратора, первый компаратор , первый вход которого подключен к выходу телевизионной камеры, первый источник опорного напряжения и исполнительный блок, вход которого соединен с выходом экстремального регулятора, выход которого соединен с управляющим входом электрически управляемой оптической системы, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазонов фокусировки , введены второй и третий компараторы, второй источник опорного напряженияi тактовый генератор элемент И,инвертор,пороговый блок и первый и второй блоки формирования уровней сравнения,первый и второй аналоговые ключи и сумматор,причем первый и второй входы второго компаратора соединены соответственно с выходами двухполупериодного выпрямителя и второго блока форг.Енрования уровней сравнения, а его зьтход - с входом первого интегратора, ыход которюго подключен к первому сигнальному входу порогового блокс,, второй сигнальный вход которого ссадинен с выходом второго интегратора, а вход опорного напряжения - с BTOPE VI источником опорного напряжения, первый и второй выходы порогового блока соединены соответственно с входа ми первого и второго блока формирования уровней сравнения, выход первого блока формирования уровней сравнения соединен с вторым входом первого компаратора,, выход которого под ключен к первому входу элемента И, второй вход которого соединен с выходом тактового генератора, а выход - с входом второго интегратора.f выход которого подключен к сигнальному входу второго аналогового к.пюча , выход блока вычисления отношения соединен с первым входом третьего компаратора и сигнальным входом ГО первого аналогового ключа, второй вход третьего, компаратора соедикеы с первым источником опорного напрясо жения, а выход - с управляюрднм вхо дом первого аналогового ключа и через инвертор - с управляющим входом второго аналогового ключа, выходы первого и второго аналоговых ключей соединены с соответствующими входами сумматора, выход которого подключен ко входу экстремального регулятора.

Союз СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3501065/18-09 (22) 12. 10.82 (46) 73.12,83. Бюл. В 47 (72) Ь.С. Иванов, 3. P .Êàøàeâ, 10.Ф.Коркунов и A.Ô,Ïÿäüìåâ (53) 621,397.6(088.8) (56) 1. Патент США В 3728482, кл. 178-7 ° 2, кл. Н 04 N 5/26, 1973 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОЙ

ФОКУСИРОВКИ ТЕЛЕВИЗИОННОЙ КАМЕРЫ,содержащее последовательно соединенные фильтр высоких частот, вход которого подключен к выходу телевизионной камеры, вход которой соединен с электрически управляемой оптической системой, и двухполупериодный выпрямитель, первый интегратор, выход которого соединен с первым входом блока вычисления отношения сигналов, второй вход которого соединен с выходом второго интегратора, первый компаратор, первый вход которого подключен к выходу телевизионной камеры, первый источник опорного напряжения и исполнительный блок, вход которого соединен с выходом экстремального регулятора, выход которого соединен с управлякщим входом электрически управляемой оптической системы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазонов фокусировки, введены второй и третий компараторы, второй источник опорного напряжения, тактовый генератор элемент И,инвертор,пороговый блок и первый и второй блоки формирования уровней сравнения, первый и второй аналоговые ключи и сумматор, причем

„„SU„„1062897 А

3(51) Н 04 N 5/34 Н 04 N 5 26 первый и второй входы втсраго компаратора соединены соответственно с выходами двухполупериодного выпрямителя и второго блока фор".. ования уровней сравнения, а его "- a — с входом первого интегратора,, -ыход которого подключен к первому сигналЬному входу порогового бло;;=, зторой сигнальный вход которого соединен с выходом второго интегратора,,а вход опорного напряжения - c вторым источником опорного напряжения, первый и второй выходы порогового блока соединены соответственно с вхопа ми первого и второго блока формирования уровней сравнения, выход первого блоха формирования уровней срав.ю нения соединен с вторым входом первого «оыдаратора„ выход которого лод (P ключен к первому входу элемента И, второй вход которого соединен с вы- ( ходом тактового генератора, а выход - с входом второго интегратора., выход которого подключен к сигнальному входу второго аналогового ключа, выход блока вычисления отношения соединен с первым входом третьего компаратора и сигнальным входом первого аналогового ключа, второй вход третьего.компаратора соединен Я) с первым источником опорного напря- рад, жения, а выход — с управлякеп, входом пврвого аналогового ключа и че- ® реэ иннертор — с управляющим входом второго аналогового ключа, выходы первого и второго аналоговых ключей соединены с соответствующими входами: оккккатора, вккгод которого оодклюкак ко входу экстремального регулятора.

10628 97 гo компаратора, выход которого подключен к первому входу элемента И, второй вход которого соединен с выходом тактового генератора, а выход — со входом второго интегратора, ныход которого подключен к сигнальному входу второго аналогового ключа, выход блока вычисления отнощения сигналов соединен с первым входом третьего компаратора и сигнальным входом первого аналогоного ключа, второй вход третьего компаратора соединен с первым источником опорного напряж,ени — а выход — c управляющим входом первого аналогового ключа, и через инвертор — с управлякщим

15 входом второго аналогового ключа выходы первого и второго аналоговых ключей соединены с соответствующими входами сумматора, выход которого подключен ко входу экстремального регулятора.

Введение в устройство автоматической фокусировки ТВ-камеры порогового блока и двух блокон формирования уровней сравнения позволило на преднаритальном этапе формирования сигната И. Введение новых блоков дало возможность разбить процесс формирования сигнала управления автоматической фокусировкой на два этапа — грубую и то ную фокусировку, что позволило расширить диапазон фокусировки в 4 =5 раз:..

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства автоматической фокусировки передающей камеры.

Устройство ав томатической фокусировки TB-камеры содержит подключенный к ТВ-камере 1 фильтр 2 высоких частот, цвухполупериодный выпрямитель 3, второй компаратор 4, перный интегратор 5 блок б вычисления отношения с гналoв, третий компаратор

7, первый аналоговый ключ 8, элект55

60 рически управляемую оптическую систему 9, и.- ;рвый блок 10 формирования уровней сравнения, второй блок 11 формирования уровней сравнения, пороговый блок 12, второй источник 13 ла управления фокусировкой автоматически устанавливать опорные уровни первого и второго компараторов, что н значительной мере повысило скорость определения максимума (критерия) фокусировки, Применение в устройстве третьего компаратора, первого и второго аналоговых ключей, иннертора и сумматора необходимо для осущестнления выбора одного из двух сигналов управления: сигнала высокочастотных составлякщих или сигнала интегральной площади. Формирование сигнала интегральной площади осуществляется путем введения в устрой- 40 ство тактового генератора и элеменопорного напряжения, первый источник

14 опорного напряжения, второй аналоговый ключ 15, первый компаратор 16, элемент И 17, второй интегратор 18, тактовый генератор 19, иннертор 20, исполнительный блок 21, зкс-..;..емальный регулятор 22 и сумматор 23.

Устройстно автоматической фокусировки ТВ-камеры работает следующим образом.

Видеосигнал с выхода ТВ-камеры 1 подается на вход фильтра 2 высоких частот ° Выделенный фильтром 2 сигнал подается на вход двухполупериодного выпрямителя 3 и после выпрямления поступает на вход второго компаратора 4, где формируются импульсы одинаковой амплитуды, которые поступают на вход первого интегратора 5.

Второй параллельный путь видеосигнала — первый компаратор 16, элемент

И 17 и второй интегратор !8, После первого компаратора 16 им-.:ульсы пересечения заполняются так.-оными импульсами с частотой 10 Мгц на злементе И 17 и поступают на вход ьторого интегратора 18. После интегрирования сигнала высоких час= .- в первом интеграторе 5 и площадей изображения микрообъектов во втором интеграторе 18 за время одного кадра производится пронерка выходных уровней первого и второго интеграторов 5 и 18, Первичные опорные уровни первого и второго коммутаторов 4 и 16 формируются автоматически после получения устройством команды на проверку фокусировки, поступающей от внешнего управления: кнопки или управляющей вычислительной машины анализатора микрообъектов. В дальнейшем выходные уровни первого и второго компараторов 4 и 16 формируются в зависимости от выходного сигнала первого и второго интеграторов 5 и 18 соответственно. Первый и второй бло..и

10 и 11 формирования уронней сравне-. ния, каждый в отдельности, равномерно квантуют ныходной сигнал первого и второго интеграторов 5 и 18 на и уровней (n=5-7} . Формирование команды на переход с одного уро н.-. на другой осуществляет пороговый блок

12 в конце каждого кадра до момента установки оптимального уровня рассматриваемого участка поля изображения. Этот этап работы устройства является предварительным для последукщего формирования сигнала управления фокусировкой.

Если сигнал на выходе блока вычисления отношения сигналов находится ниже опорного уровня третьего компаратора 7, что соответствует малой величине высокочастотных составлякщих в выбранном диапазоне спектра видеосигнала, то сигнал на выходе

1 Об 2897 третьего компаратора 7 является запрещакщим для первого аналогового ключа 8, а через инвертор 20 — разрешающим для второго аналогового ключа 15.

На выход второго аналогового ключа

15 подается сигнал от второго интегратора 18. При этом экстремальный регулятор начинает максимизировать интегральную площадь микрообъектоз, последовательно сравнивая ее значения в двух смежных кадрах. Максимиза- }6 ция интегральной площади микрообъектов является этапом грубой фокусировки. увеличение выходного уровня сигнала блока б вычисления отношения сигналов приводит к переключению 5 компаратора 7 и,.следовательно, запрету прохождения сйгнала через вто рой аналоговый ключ 15 и разрешению

}на прохождение сигнала высоких частот через первый аналоговый ключ 9. gg

С этого момента времени экстремальным регулятором начинается максимизация высокочастотных составлякщих спектра видеосигнала, нормализованного сигналом интегральной площади микрообъектов, вырабатываемым вторым интегратором 18, т.е. Осуществляется этап точной фокусировки изображения микрообъектов.

Сравнение предлагаемого устройства может быть проведено с лучшим из известных опубликованных устройств, Таким является известное устройство, которое обеспечивает диапазон фокусировки микрообъектов не более, чем

0,3-0,32 мм при общем увеличении микроскопа порядка 300-350 крат.

Предлагаемое устройство позволит этот диапазон расширить от 0„3 мм до 1,б мм, т.е, з 4-5 раз.

В результате этОГО достиГается полная автоматизация процесса фокусировки от начала до конца проведения анализа препарата при смене полей Hэображения Объектов„. наблк}цаежих под микроскопом. 8 этом случае время, необходимое на автоматический анализ Одного препарата, размером 20"40 ММ, составит з среднем

ОколО 60 c„ HpH испОльзОзании извест" ного устройства это время составит в cpeäíåì порядка 110 с,. Это Объясняется тем„ что при малом диапазоне фокусировки и применении некёлиброЗаННИК СТОК ОЛ i З MBPHT HHe } O»»P Ра которых изменяется От 1,50 мм дО

2, 05 ым, происходят ocTBHQBKH автоматической системы, что =-ребует ручного вмешательства оператора для продолжения автоматического анализа.

Следовательно „- производительность анализов мккрообъектоз увеличивается на 4Ъ. Использоьание предлагаеМОГО устройства поззОлит такя з

2-3 раза снизить требования к контPBcTHGcTH фокУсиР1} MMH MYKPoo6bBKTGB и появляется возможность автоматической установки препарата при полной гарантии сохранности объектива.

По стоимости предлагаемое устройство автоматической фокусировки мсжBQ сравнить (opHBHTHpoBGHHC) c известным устройством фокусировки, стаиЬ асть их будет примерно одинаковой,, Внедрение предлагаемого устройства ь" ccpèéíoå производство Не вызовет значительных труднойтей, так как Оно выполнено на базе стандартнь}х серий цифровых и аналогово< интегральных схем.

1062897

Составитель В.Максимова

Редактор Г.Волкова Техред О.Неце Корректор М.Демчик

Эаказ 10268/60 Тираж 677 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r.Óæroðoä, ул.Проектная, 4