DE1009231B

DE1009231B - Fernseh-Filmabtaster

Info

Publication number: DE1009231B
Application number: DEF16575A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Horst Zschau; Emil Siegel
Original assignee: Fernseh GmbH
Current assignee: Robert Bosch Fernsehanlagen GmbH
Priority date: 1955-01-15
Filing date: 1955-01-15
Publication date: 1957-05-29

Description

Bei Puiiktlichtabtastern für die Zwecke des Fernsehens, die mit kontinuierlichem Filmlauf arbeiten, wird in der Regel die vertikale Abtastung teilweise durch die Filmbewegung und teilweise durch die gegenläufige Vertikalbewegung des abtastenden Lichtpunktes vorgenommen. Bei Anwendung des einfachen Zeilensprungverfahrens muß jedes Filmbild zweimal abgetastet werden. Es ist bekannt, zu diesem Zweck den Abbildungsstrahlengang von der Abtaströhre zum Film durch optische Mittel, beispielsweise Doppelobjektive, Prismen oder Spiegel, aufzuspalten. Die beiden Strahlengänge werden durch eine rotierende Sektorblende abwechselnd verdeckt und über einen Kondensor der Photokathode einer Photozelle zugeleitet. Zur Vermeidung einer Flimmererscheinung von 25 Hz im wiedergegebenen Fernsehbild müßten die Lichtströme korrespondierender Bildpunkte in den beiden Strahlengängen bis auf etwa l°/o einander gleichgemacht werden. Dies ist aber unter anderem deswegen mit Schwierigkeiten verbunden, weil die von den beiden Teilbildern kommenden Lichtströme aui verschiedene Stellen der Photozelle gelangen und unter verschiedenen Winkeln einfallen. Bereits geringe Inhomogenitäten in der photoleitenden Schicht führen zu Flimmererscheinungen.

Es wurde daher bereits vorgeschlagen, zur Verminderung des Flimmerns bei Fernsehbildern nach dem Zwischenzeilenverfahren und bei Verwendung nur eines Verstärkerkanals an einer Stelle des gesamten Übertragungskanals die Verstärkung für die Zeit des einen Halbbildes größer oder kleiner als die Verstärkung für die Zeit des anderen Halbbildes zu wählen. Zu diesem Zweck wird die Verstärkung mittels der von einem Multivibrator gelieferten 25-Hz-Impulse für die Dauer eines Teilbildes jeweils auf den gewünschten Wert getastet.

Die Erfindung geht einen anderen Weg, indem sie vorschlägt, bei Punktlichtabtastern für die Zwecke des Fernsehens, bei denen der Bildträger mit kontinuierlicher Geschwindigkeit bewegt und zur Übertragung eines Bildes mehrmals abgetastet wird und bei denen die Abtaststrahlen für die Teilbilder verschiedene optische Wege nehmen, die Leuchtdichte des Abtastrasters für jedes Teilbild mit Hilfe eines Mäanderimpulses mit Teilbildfrequenz so zu steuern, daß für Bildelemente mit gleicher Helligkeit für beide Teilbilder von der oder den Photozellen ein Ausgangssignal gleicher Amplitude geliefert wird.

Es ist besonders zweckmäßig, die Differenz der Lichtstärke der beiden Strahlengänge, die aus fertigungstechnischen Gründen bis zu ±5% vom Mittelwert beträgt, dadurch auszugleichen, daß die Leuchtdichte der beiden Teilraster auf dem Schirm der Abtaströhre durch einen mäanderförmigen Im-Fernseh-Filmabtaster

Anmelder:

Fernseh G.m.b.H., Darmstadt,
Am Alten Bahnhof

Dipl.-Ing. Horst Zschau und Emil Siegel, Darmstadt,
sind als Erfinder genannt worden

puls, der dem Steuergitter oder der Kathode der Röhre zugeführt wird, abwechselnd auf solche Werte eingestellt wird, daß der Unterschied der Lichtstärke gerade kompensiert wird und auf die Photozelle gleiche Lichtströme fallen. Der Abgleich erfolgt durch Amplitudenregelung des Mäanderimpulses und Beurteilung nach dem Oszillogramm und Kontrollbild.

Durch die Strahlenteilungsmittel (z. B. abgeschliffene Objektive, wie sie beispielsweise in dem Buch »Fernsehen«, herausgegeben von G. Leithäuser und F. Winkel, Abschnitt »Studiotechnik« von H. Zschau auf S. 86 und 87, beschrieben sind) können sich gegenläufige Unsymmetrien in vertikaler Richtung ergeben, die ebenfalls zu 25-Hz-Flimmererscheinungen führen. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird dem Mäanderimpuls ein dachförmiger Impuls gleicher Frequenz (25 Hz) überlagert, dessen Amplitude getrennt regelbar ist. Dadurch läßt sich auch diese Flimmererscheinung kompensieren.

Besonders vorteilhaft ist in diesem Zusammenhang die Verwendung eines Schleifringankermotors zum Antrieb des Filmlaufwerkes mit 1500 Umdr./Min. und zwei ausgeprägten Polen, der also nur in zwei Phasenlagen einspringen kann. Damit der Mäanderimpuls für die Regelung der Helligkeit des Abtastrasters eindeutig einer der beiden möglichen Phasenlagen zugeordnet wird, ist auf der Welle des Motors ein sogenannter Tachogenerator befestigt, der Impulse mit einer Frequenz von 25 Hz abgibt. Diese Impulse dienen zur Bestimmung der Phasenlage des Mäandersignals bzw. der Dachimpulse, während deren zeitlicher Einsatz vom Taktgeber bestimmt wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden an Hand der Fig. 1 bis 5 beschrieben.

Hierbei zeigt Fig. 1 einen selbstschwingenden Multivibrator zur Erzeugung einer 25-Hz-Mäanderspannung, die zur Regelung der Helligkeit des Abtastrasters verwendet wird. Die Schaltung besteht im wesentlichen aus den beiden Trioden 1 und 2, welche

709 546/17J

die übliche i?C-Kopplung besitzen. Über die Klemme 3 wird der Schaltung die an den Bildablenkspulen auftretende, über ein Ci?-Glied 8, 9 differenzierte Spannung zugeführt. Durch die eingeschalteten Gleichrichter 4 und 5 werden jeweils nur die Rücklaufspitzen wirksam und bringen jedesmal entweder über das Steuergitter der Röhre 1" oder das Steuergitter der Rohre 2 die Multivibratorschaltung zum Umkippen. Um die Phasenlage . der: Mäanderspannung einzubetrag der Impulsspannung, um den diese negativer wird als das Nullpotential, während U₂ die Größe

R*

a⁼

Rh

hat. In dieser Formel bedeutet R_i% den Innenwiderstand der Diode D₂ in geöffnetem Zustand.

Solange die Spannung an der Kathode einer Röhre

regeln, werden über die Diode 6 dem Steuergitter der 10 der Multivibratorschaltung größer ist als U₂, ist die Röhre 1 negative Impulse mit einer Frequenz von Diode D₁ gesperrt und die Diode D₂ geöffnet. Unterhalb des Spannungswertes U₂ im Bereich II ist die Diode D₁ geöffnet und die Diode D₂ gesperrt.

Iu den Abschnitten, in denen die Röhre der Multivibratorschaltung gesperrt ist, ergibt sich an der Kathode der betreffenden Röhre ein Potential, das

25 Hz zugeführt, die einem sogenannten Tachogenerator, d. h. einem auf der Antriebsachse des Filmmotors angebrachten Impulsgenerator entnommen werden.

Die an den Kathoden der Röhren 1 und 2 auftretende Mäanderspannung wird über eine Schaltkombination von Dioden D₁ im Längszweig und Dioden D₂ und Widerständen R₃ im Ouerzweig einem Potentiometer i?₄ zugeführt. Am Schleifkontakt dieses Potentiometers kann nun eine bezüglich ihrer Amplitude und Phase veränderbare Mäanderspannung abgenommen werden, die von der Klemme 7 der Steuerelektrode der Abtaströhre direkt oder über eine weitere Verstärkerröhre zugeführt wird.

Da sich die Gleichspannung am Mittelpunkt des

Potentiometers i?₄ beim Verstellen des Schleifkontak- Größe tes nicht ändert, bleibt auch der Gleichstrom der angeschlossenen Röhre konstant, und die Anode dieser Röhre kann daher galvanisch an eine Steuerelektrode der Abtaströhre angeschlossen werden, ohne daß sich beim Regeln von i?₄ die mittlere Helligkeit, über zwei Halbbilder gesehen, ändert. Durch die galvanische Ankopplung werden Verzerrungen der Mäanderspannung, welche durch sonst erforderliche zusätzliche i?C-Koppelglieder entstehen, vermieden.

In Fig. 2 sind die Impulsfolgen zur Synchronisierung und zur Einstellung der richtigen Phasenlage des Multivibrators dargestellt. Hierbei zeigt a die von der Multivibratorschaltung erzeugte Impulsreihe, b die Steuerimpulse mit Vertikalfrequenz und c die vom Tachogenerator gelieferten 25-Hz-Impulse. Die 25-Hz-Impulse sind gegenüber den vertikalfrequenten Steuerimpulsen so weit phasenverschoben, daß sie jeweils etwa in die Mitte zwischen zwei Steuerimpulse fallen. Trifft nun ein 25~Hz-Impuls zu einem Zeitpunkt ein, in dem die Röhre 1 geöffnet ist, so wird diese durch die plötzliche am Steuergitter auftretende sich aus der Spannungsteilung zwischen — U_v über R₂ und R₁ gegen Masse und zwischen + U_b über R₃, D₁ und .R₁ gegen Masse bildet. Dabei liegt zu D₁, R₁ die Diode D₂ parallel. Da sie aber gesperrt ist, kann ihr Innenwiderstand vernachlässigt werden. Da ferner die Diode D₁ geöffnet ist und R₃ um ein Vielfaches größer ist als der Innenwiderstand von D₁, kann in dieser Reihenschaltung bei der Berechnung der Kathodenspannung der Innenwiderstand von D₁ weggelassen werden. Es ergibt sich dann für U₁ die

- U_v-

R₁

R₃

Hierbei wird R₁ <^ R₃ und R₁ < R₂ gewählt.

Die an der Diode D₂ auftretende Spannung weist nun beiderseitig eine nahezu völlig horizontale Begrenzung auf. Sie ist in Fig. 3 unter b dargestellt.

Die Spannung an der Diode D₂ ist, solange die Diode D₂ geöffnet ist, im wesentlichen gleich der Kathodenspannung geteilt im Verhältnis des Innenwiderstandes der gesperrten Diode D₁ und der geöffneten Diode D₂. Es ergibt sich also für t/3 der Wert

Ut = 17«

R,

d.2

VH

[R _d* = Innenwiderstand der Diode D₁ in gesperrtem Zustand) und entsprechend für A U*

AW= AU

R₁₁

R„

negative Spannung gesperrt, und der Multivibrator springt um. Die nächsten 25-Hz-Impulse fallen dann immer in den Bereich, in dem die Röhre 1 gesperrt ist, und üben keinen Einfluß mehr auf die Multivibratorschaltung aus. Der Multivibrator stellt sich also durch diese doppelte Steuerung so ein, daß die abge- und für Ui-AW

R,

<22

R₁₁

Ml

Sobald die Spannung an der Kathode der Triode unter U₂ fällt, wird die Röhre D₁ geöffnet. Durch den

gebene Mäanderspannung eine definierte Phasenlage 55 geringen Innenwiderstand der geöffneten Diode D₁ zu den Tachometerimpulsen aufweist. fällt die Spannung an D₂ unter 0 ab, und es wird D₂

I D S D i d kih

In Fig. 3 ist unter α der Verlauf der an den Kathoden der Röhren 1 und 2 auftretenden Mäanderspan-

nung dargestellt. Diese Spannung weist keine hori- ₁ pg

zontale obere Begrenzungslinie der Impulse auf und 60 reine Gleichspannungen sind, ergibt sich, daß die i i di F f S i

pg _{2 2}

gesperrt. Die Spannung an D₂ ist dann praktisch gleich der Spannung an der Kathode, d. h. Ut — U₂ und U* = U₁. Da die Spannungen — U_v und + U_b G

ist in dieser Form für die Regelung der Helligkeit des Abtastrasters noch nicht geeignet. Die Spannung muß daher entsprechend verformt werden. Hierzu dient die zwischen den Kathoden angeordnete Schaltkombination aus den Widerständen R₃ und den Dioden D₁ und D₂ (Fig. 1). Die an der Kathode einer Röhre auftretende Spannung setzt sich im wesentlichen aus der Spannung U₃, die während der Öffnungszeit der Röhre um den Betrag A U abfällt, und aus den Span-

nungen U₂ und !J₁ zusammen. Dabei ist U₁ der Teil- 70 tisch vernachlässigbar.

Spannung U₁ ebenfalls eine konstante Spannung ist. Der Innenwiderstand einer geöffneten Diode beträgt etwa 250 Ω, während der Sperrwiderstand über 500kß groß ist. Dies bedeutet, daß

AW ^ AU ist.

2000

Der Spannungsabfall der Diode D₂ während der Öffnungszeit der Multivibratorröhre 2 ist also prak-

Fig. 4 zeigt eine Variation einer Schaltung gegenüber Fig. 1. Bei dieser Schaltung wird zur Synchronisierung des Mäandergenerators der Vertikalsynchronimpuls verwendet. Dadurch ist die Anordnung vom Bildkippgerät unabhängig. Die Multivibratorschaltung selbst ist ähnlich aufgebaut wie bei der Schaltung der Fig. 1. Als Multivibratorröhren werden die beiden Systeme einer Doppeltriode 20 verwendet. Über eine zweite Doppeltriode 21 werden dem Multivibrator die Vertikalsynchronimpulse und der Tachometerimpuls zugeführt. An das Gitter des einen Triodensystems (in der Figur links) werden die Vertikalsynchronimpulse über ein RC-G\'ied mit positiver Polarität angelegt. Durch die Wirkung des im Anodenkreis liegenden Kondensators von 1 T pF in Verbindung mit dem Widerstand von 20 £ tritt eine Differentiation der durch das Röhrensystem verstärkten und in der Phase umgekehrten Synchronimpulse auf, die dadurch verschmälert werden. Die so gewonnenen negativen Impulse steuern die Multivibratorschaltung ao in ähnlicher Weise wie bei der Schaltung nach Fig. 1. Dem zweiten, in der Figur rechts dargestellten Triodensystem der Doppeltriode 21 werden am Steuergitter die 25-Hz-Impulse vom Tachogenerator mit positiver Polarität zugeführt. Durch eine negative Vorspannung des Steuergitters durch Hochlegen der Kathode übernimmt das Röhrensystem auch die Funktion des Gleichrichters 6 der Fig. 1 und bewirkt außerdem eine Verstärkung und eine Umkehr der Phase des Tachoimpulses. Dieser tritt an den beiden Triodensystemen gemeinsamen Anodenwiderstand von 20 έ auf und bewirkt die Einstellung der richtigen Phasenlage des Mäanderimpulses. Durch die Einschaltung der Röhrensysteme für die Steuerimpulse wird eine Entkopplung der Multivibratorschaltung von den Impulseingängen erzielt.

Für den Fall, daß durch die Steuerung der Bildhelligkeit mittels des Mäanderimpulses noch keine völlige Kompensation des Flimmerns erreicht wird, kann der Mäanderspannung ein dachförmiger Impuls überlagert werden, wie er in Fig. 5 unter b dargestellt ist. Es ergibt sich sodann als Steuerspannung für die Bildhelligkeit der in Fig. 5 unter c dargestellte Spannungsverlauf. Der dachförmige Impuls b kann in einfacher Weise durch Integration der Mäanderspannung α gewonnen und dieser mittels additiver Mischung überlagert werden.

Die Erfindung ist nicht auf die angegebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann Änderungen erfahren, die im Rahmen des fachmännischen Könnens liegen.

Claims

Patentansprüche: 55

1. Punktlichtabtaster für die Zwecke des Fernsehens, bei dem der Bildträger mit kontinuierlicher Geschwindigkeit bewegt und zur Übertragung eines Bildes mehrmals abgetastet wird und bei dem die Abtaststrahlen für die Teilbilder verschiedene optische Wege nehmen, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtdichte des Abtastrasters für jedes Teilbild mit Hilfe eines Mäanderimpulses mit Teilbildfrequenz so gesteuert wird, daß für Bildelemente mit gleicher Helligkeit für beide Teilbilder von der oder den Photozellen ein Ausgangssignal gleicher Amplitude geliefert wird.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein. Dachimpuls gleicher Frequenz wie der Mäanderimpuls zusätzlich zu diesem oder allein zum Ausgleich der sich infolge der Strahlteilungsmittel (z. B. abgeschliffene Objektive) ergebenden Unsymmetrien der beiden Halbbilder benutzt wird.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplituden der zur Helligkeitssteuerung dienenden positiven und negativen Impulse des Mäanders getrennt regelbar sind.

4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenlage der Helligkeitssteuerimpulse durch einen auf der Motorwelle angebrachten Tachogenerator bestimmt wird.

5. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Antriebsmotor für das Filmlaufwerk ein Schleifringankermotor mit zwei Vorzugspolen verwendet wird.

6. Anordnung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Mäanderspannung ein selbstschwingender i?C-gekoppelter Multivibrator verwendet wird, dessen Eigenfrequenz etwas geringer ist als die halbe Vertikalfrequenz, und daß als Steuerimpulse sowohl aus dem Taktgeber oder dem Kippgerät abgeleitete vertikalfrequente als auch vom Tachogenerator abgeleitete Impulse der halben Vertikalfrequenz verwendet werden.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Tachometerimpulse etwa eine Phasenverschiebung von einem halben Teilbild gegenüber den vertikalfrequenten Steuerimpulsen aufweisen.

8. Anordnung nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem Multivibrator zur Synchronisierung die an den Bildablenkspulen auftretende Spannung über Dioden zugeführt werden, welche so gepolt sind, daß die während des Rücklaufs auftretenden Impulse ein Umspringen des Multivibrators bewirken.

9. Anordnung nach Anspruch 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathoden der beiden Multivibratorröhren einerseits über einen Spannungsteiler an einer negativen Spannung liegen, andererseits jeweils über eine Gleichrichterstrecke (O₁) mit dem Verbindungspunkt einer zwischen positivem Potential und Erde liegenden Reihenschaltung eines Widerstandes (R₃) und einer Gleichrichterstrecke (D₂) verbunden sind.

10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Verbindungspunkten der beiden Reihenschaltungen von Widerstand und Gleichrichterstrecke ein Potentiometer (i?₄) liegt, an dessen Abgriff die Mäanderspannung abgenommen wird.

11. Anordnung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dachförmige Impulsspannung durch Integration der Mäanderspannung gewonnen wird.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 875 532; USA.-Patentschrift Nr. 2 188 679.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen