Тема Основни принципи на телевизията. Блокови схеми на телевизионни системи

Напрежението, получено в изхода на фотоелектрическия преобразовател, което съответствува на яркостите на следващите един след друг в процеса на телевизионната развивка елементи от изображението, се нарича сигнал на изображението или видеосигнал.

За осъществяване предаването на изображения по телевизионен път е необходимо едновременно със сигналите от изображението да се предават различни спомагателни импулси: гасящи импулси, предназначени за "гасене" на електронния лъч в предавателната и приемната телевизионни тръби по време на обратния ход на хоризонталната и вертикална развивки; синхронизиращи импулси за синхронизация на хоризонталната и вертикална развивки в предавателната и приемна ТВ тръби. При предаване по канала за свръзка на телевизионната система редовите (РСИ) и полукадровите (ПКСИ) синхронизиращи импулси се обединяват в така наречената "сложна синхронизираща смес" (ССС). За предаване на цветни телевизионни изображения допълнително се включват сигнал за цветност и сигнали за цветова синхронизация. Последните два вида сигнали имат различен характер за различните системи за цветна телевизия. За предаване на допълнителни данни и за динамичен контрол на параметрите на телевизионния тракт, освен изброените по-горе съставки в пълния телевизионен сигнал, се включват и други служебни сигнали, поместени в определени интервали най-често по време на обратния ход на вертикалната развивка.

Генераторите за развивка в телевизионната система трябва да работят синхронно и синфазно. Това изискване се изпълнява чрез принудителна синхронизация, като към всички генератори за развивка в края на всеки ред и всеки полукадър се подават съответните синхронизиращи импулси. Способите за синхронизация в предавателната и в приемната страна на телевизионната система имат някои особености.

Генераторите за развивка на изображението в предавателната страна са съединени със синхрогенератора посредством кабелни линии. По такива линии към генераторите за хоризонтална развивка постъпват синхронизиращи импулси с честота на редовете, а към генераторите за вертикална развивка - синхронизиращи импулси с честота на полукадрите. Синхронизацията на развиващите генератори в телевизионните приемници се извършва от ССС в състава на пълния ТВ сигнал.
В ССС с най-сложна форма е полукадровия синхронизиращ импулс. Формата му, приета от почти всички телевизионни стандарти, е най-съвършена тъй като отчита всички фактори, които и в незначителна степен биха повлияли на точната синхронизация. Тази форма позволява да се получи добро качество на презредовата развивка при най-опростен способ за разделяне на двата вида синхронизиращи импулси, при обезпечаване висока шумоустойчивост на синхронизацията.
Пълният ТВ сигнал по нашия стандарт за системата за цветна телевизия SECAM е показан на фиг. 1.19.а,б.

Фиг.1.19 а,б

През време на правия ход на лъча Т1 се предава информация за изображението. През времето на обратния ход в хоризонтална посока Т2 (фиг.1.19.б) се предава редовия гасящ импулс (РГИ) с продължителност 12±0,3ms, а по време на обратния ход във вертикална посока - полукадровия гасящ импулс (ПКГИ) с продължителност 25Н = 1,6 ms, където Н = 64 ms е номиналната дължина на един телевизионен ред. Върху гасящите импулси са разположени съответните синхронизиращи импулси. Редовите синхронизираши импулси (РСИ) се предават с честотата на редовете fz = 15625 Hz и имат продължителност 4,7 ± 0,2 ms. Полукадровите синхронизиращи импулси (ПКСИ) се предават с честотата на полукадрите fn = 50 Hz и имат продължителност 2,5H = 160 ms. На фиг. 1.19.б са показани вида, временните и амплитудни съотношения на пълния Тв сигнал за редовия интервал в линейния изход на телевизионен приемник. На задната площадка на редовия гасящ импулс в системите за цветна телевизия се предава специален сигнал във вид на немодулирана цветова подносеща честота, който се ползува за цветова синхронизация или за други цели.

Известно е, че за съкращаване на честотната лента, заемана от ТВ сигнал се използува презредова развивка на изображението при продължителност на полукадъра 20 ms.

За непрекъсната синхронизация на генераторите за хоризонтално отклонение в ТВ приемници, в ПКСИ се правят така наречените "врезки" с период на повторение Н/2 и с продължителност, равна на продължителността на РСИ. Тъй като синхронизиращият импулс за единия полукадър е изместен спрямо РСИ с Н/2 , а синхронизирашият импулс за втория полукадър - на разстояние Н, то за да не се наруши точната презредност на развивката, преди и след ПКСИ се разполагат по пет изравнителни импулса (ИИ) с период на повторение Н/2. Изравнителните импулси са два пъти по-тесни от РСИ.
В системата за цветна телевизия SECAM на задната площадка на ПКГИ в продължение на девет реда по време на обратния ход на лъча във вертикална посока се предават сигнали за цветова синхронизация както следва:

- от 7 до 15 ред по време на I полукадър и

- от 320 до 328 ред по време на II полукадър.

За динамичен контрол на параметрите на телевизионната система и за предаване на цифрова информация за телевизионните информационни системи от типа "TELETEXT" се използуват специфичните особености на пълния телевизионен сигнал - наличието на временни интервали, свободни от предаването на важна за изображението информация, каквато е задната площадка на полукадровия гасящ импулс. Определените за такива цели редове са:

- от 16 до 21 ред за I полукадър и

- от 329 до 334 ред във II полукадър.

Информационните системи за предаване на допълнителна буквено-цифрова и графична информация в състава на пълния ТВ сигнал от типа на системата "TELETEXT" позволяват да се предава подходяща учебна информация.

Сигнали за цветна телевизия.

Човек възприема заобикалящите го предмети и явления чрез зрителната си система ахроматични (неоцветени) и хроматични (цветни). Ахроматични цветове са белия и черния и междинните сиви тонове. Към хроматичните се отнасят всички останали цветове. Субективни характеристики на хроматичните цветове са яркостта, цветовия тон и наситеността на цвета.

В съответствие с трикомпонентната теория на цветовото зрение в системите за цветни телевизионни изображения като основни цветове са приети червения (R), зеления (G) и синия (B), които представляват цветовете на трите вида луминофори в кинескопите за цветно изображение. На фиг. 1.20 е показан цветовия график с локуса на монохроматичните наситени цветове и местата на трите основни цвята с координати:

червен (R) x = 0,67; y = 0,33;

зелен (G) x = 0,21; y = 0,71;

син (B) x = 0,14; y = 0,08 ,

a също и положението на трите основни цвята на светене на трите вида луминофори в стандартен кинескоп за цветна телевизия RТ , GТ и BТ , с триъгълника на възпроизвежданите цветове.

Фиг. 1.20

В цветната телевизия с помощта на предавателната телевизионна камера, чрез оптическо разделяне на многоцветното изображение на три едноцветни изображения и по-следващо фотоелектрическо преобразуване се получават сигналите на основните цветове ER , EG и EB . Те съдържат информация за червената, зелената и синята съставки на многоцветното предавано изображение. Съвкупността от тези три сигнала за времето на един кадър на цветното изображение съдържа пълната информация за цвета на предаваната сцена.

В съвременните съвместими системи за цветна телевизия пълният телевизионен сигнал трябва да съдържа компонента, която да създава нормално черно-бяло изображение с правилно предаване на яркостните градации на цветния обект. Тази компонента се нарича яркостен сигнал и се означава обикновено с Y, EY или UY. Може да се получи чрез смесване на трите основни цвята, съгласно уравнението

Y = 0,30. R + 0,59. G + 0,11. B (1.29)

За формиране на цветно изображение в кинескопа е необходимо да съществуват сигналите на трите едноцветни изображения. За осигуряване на това изискване при наличие на яркостен сигнал в приемната страна, е достатъчно да се предават само два от сигналите за цветност. Предаването на сигналите R, G и B не се препоръчва поради следните причини:

1) Сигналите на основните цветове не са съвместими със системите за монохромна (черно-бяла) телевизия.

2) Необходимата честотна лента за предаване на сигналите на основните цветове е много широка.

В съвременните системи за цветна телевизия за пренасяне на информацията за цветността на изображението се използуват така наречените сигнали на цветовата разлика. Те се получават като от съответните сигнали на основните цветове се извади яркостния сигнал.

R - Y = 0,70.R - 0.59.G - 0,11.B

G - Y = - 0,30.R + 0,41.G - 0,11.B (1.30)

B - Y = - 0,30.R - 0,59.G + 0,89.B

Използуването на сигналите на цветовата разлика има определени преимущества пред използуването на сигнали на основните цветове за пренасяне на информацията за цветност:

- Заемат четири пъти по-тясна честотна лента (Df = 0 до 1,5 MHz);

- Равни са на нула за бяло и сиво;

- Разположени са симетрично спрямо абсцисната ос (оста на времето). Нямат постоянна съставна;

- Амплитудата им е по-малка от тая на сигналите на основните цветове.

В системите за цветна телевизия се предават сигнала Y и двата сигнала на цветовата разлика (R - Y) и (B - Y). В приемната страна от двата предавани сигнала на цветовата разлика се получава третия сигнал (G - Y) чрез уравнението

G - Y = - 0,51.(R - Y) - 0,19.(B - Y) (1.31)

В приемника от трите сигнала на цветовата разлика и яркостния сигнал лесно се получават сигналите на основните цветове R, G и B:

(R - Y) + Y = R; (B - Y) + Y = B; (G - Y) + Y = G

Последователността на формиране и преобразуване на сигналите за цветна телевизия най-удобно се представя при разглеждане на изпитателното изображение "Вертикални цветни ивици, подредени по степента на намаляване на яркостта".

Фиг.1.21

Това изпитателно изображение включва трите основни цвята (червен R, зелен G и син B), трите им допълнителни цвята (синьо-зелен C, виолетов M и жълт Ye) и бяла и черна ивица, фиг. 1.21. Изпитателният сигнал "Вертикални цветни ивици" се използува за изчисления, настройки и контрол на работата на телевизионната апаратура.
Тема 7. Фотоелектрическо преобразуване. Предавателни камери. Телевизионна оптика.

Фотоелектрическото преобразуване се осъществява чрез съвместното действие на трансформирането на светлинната енергия на всеки от участъците на оптическото изображение в елементарни електрически токове и средствата за развивката им във времето. Фотоелектрическите преобразователи: предавателни тръби, твърдотелни фотоелектрически преобразователи (CCD и MOS прибори с координатна адресация) и други устройства, са предназначени за формиране на електрическите сигнали за изображението, което е проектирано от оптическа система върху фоточувствителния им слой.

Основните характеристики, които определят потенциалните възможности за прилагане на фотоелектрическите преобразователи в учебните телевизионни системи са: характеристиката "светлина-сигнал"; контрастната чувствителност; спектралната характеристика; разделителната способност. Освен тези основни характеристики за доброто фотоелектрическо преобразуване оказват влияние и : инертността; отсъствието на паразитни сигнали и постоянството на чувствителността по полето на растъра; възможност за работа в широк светлинен диапазон; малки размери и простота в експлоатацията и др.

В зависимост от принципа на действието си телевизионните фото-електрически преобразователи се делят на три групи:

- предавателни телевизионни тръби;

- твърдотелни фото-електрически преобразователи;

- фото-електрически преобразователи с моментно действие.

Предавателните телевизионни тръби са електровакуумни прибори, в които се извършва развивка на изображението с електронен лъч. Сега най-широко се използуват предавателни тръби, ползуващи вътрешния фотоефект (ефекта на фото-проводимостта) и построени на принципа на натрупване на електрическите заряди. Това са различни видове видикони, които в зависимост от типа фото-полупроводник са известни с различни имена: плумбикон, сатикон, нювикон, силикон и др. Характеризират се с висока чувствителност и висока разделителна способност. Може да имат различна спектрална чувствителност в зависимост от предназначението им.

Твърдотелните фото-електрически преобразователи са съвременни и перспективни прибори, които може да се разделят в две групи: Прибори със зарядна свръзка (ПЗС), при които се използува метода на свързване на зарядите в последователни схеми, известни още като CCD (Charge Coupled Device) или MOS-прибори с координатна адресация по Х и У.

Приборите със зарядна свръзка съдържат:

1. Фоточувствителна полупроводникова матрична мишена, осъществяваща натрупването на зарядите.

2. Устройство за пренасяне и съхранение на натрупаните зарядни пакети, което представлява последователност от електроди, управлявани от напрежение със специална форма.

3. Изходно устройство, състоящо се от система шини за извеждане на зарядните пакети към предварителния усилвател на телевизионната камера.

При болшинството твърдотелни ФЕП мишената е монокристална фоточувствителна силициева пластина с "р" или "п"- проводимост, която е покрита с тънък (0,1 - 0,2 mm) окисен слой. Върху окисния слой се разполагат проводящи електроди ("затвори"), разделени с тесни (1 - 2 mm) междини. Към електродите се подава импулсно напрежение.

Принципът на действие на устройство с пренасяне на зарядите (ПЗС; CCD) се пояснява от фиг. 1.22. Преместването на пакетите заряди в приборите със зарядна свръзка се извършва благодарение на последователното изменение на напрежението на електродите, както е показано на фиг. 1.22.а.б.в. Често се използува многофазна система, фиг. 1.22.г. На фиг. 1.22.а е показан случай когато натрупаният заряд се задържа в потенциалната дупка под електрода с потенциал V. На фиг. 1.22.б размерът на потенциалната дупка е увеличен за сметка на изменението на потенциала на съседния електрод. Ако потенциалът на първия електрод спадне до нула, тогава зарядът ще се премести под втория електрод, както е показано на фиг. 1.22.в.

Изменението на потенциалите в определена последователност ще заставя заряда да се премества по продължение на електродите и съответствуващите потенциални дупки. На фиг 1.22.г е показана структура с трифазно тактуване. При многофазните структури се осигурява достатъчно висока ефективност на пренасянето.

По своето предназначение и технологичните си възможности телевизионните камери обикновено се разделят на камери за телевизионно разпръскване, приложни и битови.


Фиг. 1.22

Предавателните камери за телевизионно разпръскване се разделят на студийни; репортажни; телекино камери и др. Студийните камери се ползуват в апаратно-студийните комплекси и подвижните ТВ станции. Имат сравнително големи размери и тегло, автоматизирани са и притежават различни обслужващи системи. Обикновено работят с големи вариообективи с голяма кратност. Осигуряват много високо качество на изображението.

Репортажните камери са със сравнително по-малки размери и тегло. С тях се работи както от статив, така и като се пренасят от оператора. Осигуряват високо качество на изображението при разнообразни условия за работа. Може да се използуват съвместно с видеомагнитофон или портативна радиолиния за предаване на сигналите към апаратно-студийните комплекси. Може да работят и с автономно токозахранване.

Фиг. 1.23

Приложните телевизионни камери се използуват в различни области за визуално наблюдение и контрол, а също и в системите за телевизионна автоматика за откриване на обекти, измерване на характеристиките им, за броене и класификация на обекти. Към приложните се отнасят и камерите за учебни телевизионни системи.

Битовите телевизионни камери са предназначени предимно за видеозаписи с последващо възпроизвеждане в домашни условия.

Независимо от различното си предназначение ТВ камери се строят по сходни структурни схеми, фиг. 1.23. В различните камери някои от показаните на фиг. 1.23 блокове може да отсъствуват, а в други - да има допълнителни блокове или системи.

Оптическата система (2) преобразува светлинния поток от предавания обект в едно или няколко (едноцветни) изображения като формира предаваното изображение върху фоточувствителния слой на фото-електрическия преобразовател (3). Тук яркостите на отделните елементи от изображението се преобразуват в последователност от електрически сигнали в съответствие със закона на телевизионната развивка. В системата за обработка на видеосигналите (4) се коригират различни изкривявания, извършват се преобразувания за подобряване качеството на формираните изображения, сигналите се кодират по някоя от стандартизираните системи за цветна телевизия. Системата за синхронизация (5) осигурява временното съгласуване в работата на всички блокове и системи на телевизионната камера и синхронността и синфазността в работата на камерата с цялата телевизионна система, където камерата е включена. Системата за контрол и индикация (6) осигурява визуален и инструментален контрол за работата и състоянието на камерата, а също и за диагностика на евентуални откази в работата и. Системата за управление (1) служи за регулиране на характеристиките на отделните системи в камерата. При микропроцесорно управление се осигуряват големи удобства за работата на оператора. Токозахранващият блок (7) осигурява стабилизирани напрежения за всички блокове на камерата или от захранващата мрежа или от автономен постояннотоков източник. Системата за служебна свръзка и звуков съпровод (8) осигурява сигнална и разговорна свръзка на оператора с другите технически или творчески участници в предаването. Такава система при репортажните, приложните или битовите камери формира с помощта на микрофон звукови сигнали.
Телевизионна оптика.

Телевизионните системи, както и фотографските и кинематографичните са светоинформационни. По тази причина входното им звено е оптическо. Оптиката, която се използува в такива системи може да бъде:

1. Диоптрийна - формира "предаваното изображение" (с помощта на система от лещи създава оптическо изображение на обекта върху фоточувствиелния слой на фото-електрическия преобразовател/филма). Задача на диоптрийната оптика е да променя и мащаба на изображението.

2. Недиоптрийна - участвува в създаването на изображението или пренася информация за него. Към тази група се отнасят различните призми; оптически филтри; решетки и др. Примери за недиоптрийна оптика са влакнестата оптика и холографните системи.

В телевизионната фото и кинотехниката по-често се използува диоптрийна оптика. Входното оптическо звено (обективът) изпълнява следните функции:

- Формира оптическо изображение върху фоточувствителния слой на фото-електрическия преобразовател/филма.

- Изменя мащаба на изображението така, че то да се съгласува с характеристиките на следващия елемент в дадената система.

- Осъществява оптимално оптическо кодиране за предаване на максимално количество информация към следващото звено.

Фиг. 1.24

- Избира определена част от изображението на обекта.

- Може да изпълнява операции по преобразуване на светлинната информация, диафрагмиране или прекъсване на светлинния поток.

Обикновено стремежът е в телевизията, кинематографията и фотографията да се ползуват обективи със сходни оптически схеми, малко видоизменени в зависимост от конкретното приложение. Обективите се изпълняват от няколко лещи и представляват центрирана събирателна оптическа система. Примерна оптическа схема на обектив е показана на фиг. 1.24.

В такива обективи центрите на сферичните лещи лежат на една права линия - оптическата ос FF' , фиг. 1.25, и пречупването на светлинните лъчи се извършва в направление към оптическата ос.

Областта в ляво от обектива се нарича пространство на обекта, а в дясно пространство на изображението. Пресечните точки на сферичните повърхности на лещите С1, С2, С3 и т.н. с оптическата ос се наричат върхове на повърхностите.

Лъчите А и А' , които преминават близо до оптическата ос и сключват малък ъгъл с нея, се наричат параксиални. Точките, в

Фиг. 1.25

които се събират параксиалните лъчи след преминаване през оптическата система са главните фокуси на системата. Точката F е главния преден фокус, а точката F' - главния заден фокус. Равнините, преминаващи през фокусите F и F' , перпендикулярно на оптическата ос се наричат фокални равнини.

Точките В и В' , в които светлинните лъчи се пречупват, като променят своето направление, образуват две равнини Н и Н' , перпендикулярни на оптическата ос. Това са главните равнини на системата, а точките в които те пресичат оптическата ос М и М' се наричат главни точки.

Фокусни разстояния f и f' на оптическата система са разстоянията от главния фокус до съответната главна равнина (F - H и F' - H').

Фокусното разстояние f на система от две тънки лещи с фокусни разстояния съответно f1 и f2 , ако лещите са разположени на разстояние d една от друга се определя от израза (1.32)
eee f = (1.32)

Ако d = 0 , тогава

f =

Разстоянията на главните равнини от лещите се определят по формулите:

Реципрочната величина на фокусното разстояние се нарича оптическа сила и се измерва в диоптри, ако фокусното разстояние се изрази в метри.

Оптическата сила на система от допиращи се тънки лещи е равна на сумата от оптическите сили на лещите, които образуват системата. Ако 1/f е отрицателно число, системата не е събирателна, а разсейвателна.

Основни оптически характеристики на обективите са: фокусно разстояние; светлосила (относителен отвор); зрително поле; дълбочина на рязкост; разделителна способност. За обективите също се указват и: линейното увеличение при не-много отдалечени обекти; разделителната способност в центъра и в периферията на изображението; контраста на изображението и коефициента на разсейване на светлината; интегралния коефициент на пропускане на светлината; спектрална характеристика при пропускане на светлината; разпределение на осветлеността на полето на изображението; корекция на аберацията и др.

Телевизионните и кино обективи имат плоско поле на изображението, голяма светлосила и голямо зрително поле. Проста оптическа система не може да осигури тези изисквания. Затова тези обективи съдържат сравнително голям брой лещи.
Фокусно разстояние. Фокусното разстояние на обективите може да бъде в границите от няколко милиметра до няколко метра. В зависимост от фокусното си разстояние обективите се делят на:

* късофокусни (f < 40 mm),

* нормални (f = 40 - 80 mm),

* дългофокусни или телеобективи (f > 80 mm).

Различията във фокусните разстояния се получават чрез изменение на радиуса на закръгление на повърхностите на лещите, разстоянията между отделните лещи и др. Сега в телевизионната техника, кинематографията и фотографията масово се използуват обективи с променливо фокусно разстояние (вариообективи).

Фиг. 1.26

За определяне на необходимото фокусно разстояние при предаване на обект, намиращ се до задния или до предния план на сценичната площадка, фиг. 1.26, се използуват следните формули:

- При разположение на обекта до задния край на сценичната площадка

f1 = (1.34)

- При разположение на обекта до предния край на сценичната площадка

f2 = (1.35)

От (1.34) и (1.35) при зададено фокусно разстояние на обектива може да се определи ширината на предаваната сценична площадка,

- за предавания заден план

2.y1 = (1.36)

- за предавания преден план

2.y2 = (1.37)

където 2.y1 e ширината на задния план на сценичната площадка;

2.y2 - ширината на предния край на сценичната площадка,

2.y - ширина на светочувствителния слой на фотоелектрическия преобразовател/филмовия кадър;

L - разстояние от обектива на камерата до задния план на сцената;

L2 - разстояние от обектива на камерата до предния план на сцената;

L1 - дълбочина на сценичната площадка.

Обектите, разположени на разстояние L от обектива на камерата с фокусно разстояние f , ще се проектират върху светочувствителния слой в мащаб

M = (1.38)

Следователно чрез обективи с различни фокусни разстояния без промяна разположението на камерата, може да се предават изображения с общ (дребен) или едър план.

Светлосилата на обектива се определя с израза

(1.40)

По този признак обективите се делят на:

* ултрасветлосилни (от 1:1,1 и повече);

* светлосилни (от 1:1,1 до 1:3,5);

* нормални (от 1:3,5 до 1:6,3);

* със слаба светлосила (по-малка от 1:6,3).

Фиг. 1.27

Зрително поле. Ъгълът, образуван от крайните лъчи, които съединяват границите или ъглите на кадъра с пресечната точка на задната главна равнина Н' и оптическата ос се нарича ъгъл на полето на изображението. Ъгълът на полето на изображението 2w' е винаги по-малък от ъгъла на зрителното поле на обектива 2w , фиг. 1.27.

В зависимост от ъгъла на зрителното поле обективите биват:

* тесноъгълни, със зрително поле 2w < 40о;

* нормални, със зрително поле 2w = 40о - 65о;

* широкоъгълни, със зрително поле 2w = 65о - 104о .

На практика се използуват обективи със зрително поле в диапазона от 2w = 2о до 2w = 210о .

При едно и също поле на изображението, зрителното поле на обектива се променя с изменение на фокусното разстояние. При вариообективите с промяна на фокусното разстояние се получават различни ъгли на зрителното поле.

Тъй като хоризонталния и вертикалния размери на изображенията най-често са различни, то се дефинират хоризонтален и вертикален ъгъл на полето на изображението, а също и ъгъл по диагонала на изображението.

Качеството на изображението по периферията на зрителното поле на обективите се влошава вследствие нарастване на аберацията и снижаване на осветлеността. За получаване на качествено изображение се използува само централната част от зрителното поле на обектива, която се нарича поле на изображението на обектива, 2у.

Дълбочина на рязкост. Характеризира се с разстоянието по продължение на оптическата ос на обектива, в границите на което всички предавани обекти ще бъдат проектирани във фокалната равнина с еднаква рязкост. Дълбочината на рязкост е толкова по-голяма, колкото е по-малко фокусното разстояние на обектива, колкото е по-голямо разстоянието между камерата и обекта, и колкото е по-малък действителния отвор на обектива, регулиран с диафрагмата.

Фиг. 1.28

Големи технологични и творчески възможности дава използуването на обективи с променливо фокусно разстояние (вариообективи). При тях плавно се изменя фокусното разстояние с възможно голяма кратност, със запазване на постоянна рязкост на изображението върху фокалната равнина. Всички обективи с променливо фокусно разстояние се делят на вариообективи - те имат конструктивно единна оптическа система и трансфокатори - състоят се от обикновен обектив и допълнителен оптически елемент за изменение на фокусното разстояние.

За да се измени фокусното разстояние на обектива и да се запази постоянна рязкост в плоскостта на изображението е необходимо да се преместват най-малко два елемента на оптическата система. Както следва от (1.32) преместването на една леща спрямо друга води до изменение на общото фокусно разстояние на системата. Но в такива случаи, с изменение на фокусното разстояние ще се измества и равнината на изображението (фокалната равнина). Затова във вариообективите с промяната на фокусното разстояние, за запазване на добра рязкост в плоскостта на изображението, едновременно с преместването на лещите, променящи фокусното разстояние, трябва да се премества още един елемент за коригиране изместването на фокалната равнина. Движението на двете компоненти трябва да бъде добре съгласувано в целия диапазон на изменение на фокусното разстояние. Необходимо е и трето движение, което да осигурява постоянен относителен отвор за вариообектива при изменение на фокусното разстояние.

На фиг. 1.29 е показана оптическата схема на четири-компонентен вариообектив. Компонентите (1) и (4) са неподвижни при мащабирането, а компонентите (2) и (3) се преместват по продължението на оптическата ос по сложен закон, като осигуряват многократно изменение на фокусното разстояние при съхраняване на стабилността на равнината на изображението, (на фиг. 1.29.а е показано положението на компонентите при минимално фокусно разстояние - 14 mm, а на фиг. 1.29.б - при максимално фокусно разстояние - 142 mm). В оптическата компонента (4) е монтирана апертурна диафрагма (5), която служи за изменение светлосилата на обектива в процеса на работа.

Фиг. 1.29

Осигуряването на необходимите характеристики и съхранението им при изменение на фокусното разстояние, води до необходимостта от използуване на голям брой лещи (до около 20) и усложняване на оптическата система на вариообективите. Експлоатационните характеристики на вариообективите, произвеждани от различни фирми се определят от кратността на изменение на фокусното разстояние и други оптически и технически параметри, като размери, тегло и т.н.