DE1170453B

DE1170453B - Schaltungsanordnung zur annaehernden Konstanthaltung des von einer Bildaufnahme-roehre vom Vidikontyp erzeugten verstaerkten Videosignals bei wechselnder Beleuchtung der Photoschicht

Info

Publication number: DE1170453B
Application number: DEF29924A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Ernst Legler
Original assignee: Fernseh GmbH
Current assignee: Robert Bosch Fernsehanlagen GmbH
Priority date: 1959-11-25
Filing date: 1959-11-25
Publication date: 1964-05-21
Also published as: GB889855A; NL257302A; US3102924A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: H 04 η

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

Deutsche Kl.: 21 al-32/35

F 29924 VIII a/21 al
25. November 1959
21. Mai 1964

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur annähernden Konstanthaltung des von einer Bildaufnahmeröhre vom Vidikontyp erzeugten verstärkten Videosignals bei wechselnder Beleuchtung der Photoschicht.

Sowohl bei der Direktübertragung als auch bei der Filmübertragung mittels einer Fernsehkamera schwankt der auf die Photoschicht der Aufnahmeröhre fallende Lichtstrom oft in sehr weiten Grenzen. Es besteht daher die Notwendigkeit, das von der Aufnahmeröhre gelieferte Videosignal unabhängig von der Beleuchtungsstärke annähernd konstant zu halten. Außer einer Konstanthaltung des Lichtstroms durch Verstellen der Blende des Abbildungsobjektivs oder ein regelbares Lichtfilter ist bei Bildaufnahmeröhren vom Vidikontyp auch durch Verändern der Vorspannung der Signalplatte eine Beeinflussung der Empfindlichkeit, das ist das Verhältnis des von der Aufnahmeröhre gelieferten Videosignals zur Beleuchtung der Photoschicht, in gewissen Grenzen möglich.

Die Konstanthaltung des Videosignals von Hand aus erfordert eine ständige sorgfältige Beobachtung des Signalpegels und die Nachregelung der den Signalpegel beeinflussenden Einrichtungen. Es ist daher sehr vorteilhaft, wenn die Regelung zur annähernden Konstanthaltung des Videosignals bei wechselnder Beleuchtung selbsttätig erfolgt. Zu diesem Zweck ist bereits eine Schaltungsanordnung mit einer Bildaufnahmeröhre vom Vidikontyp bekannt, bei der mit Hilfe des Signalstroms eine Regelspannung abgeleitet wird, welche die Vorspannung der Signalplatte der Aufnahmeröhre derart steuert, daß der mittlere Signalstrom unabhängig von der Szenenbeleuchtung annähernd konstant bleibt. Als Regelspannung dient eine Gleichspannung, die durch passende Gleichrichtung der vom Videoverstärker für das von der Aufnahmeröhre gelieferte Videosignal gewonnen wird. Zur Hervorhebung von bildwichtigen Einzelheiten in hellen bzw. dunklen Bildteilen ist es auch schon bekannt, eine Spitzengleichrichtung bzw. eine Mittelwertgleichrichtung, unter Umständen nach vorheriger Beschneidung des Videosignals, anzuwenden.

Soll die Gradation des Fernsehbildes erhalten bleiben, so stößt die Ableitung der Regelspannung aus dem Videosignal wegen der Eigenart des Videosignals und seiner vom Bildinhalt abhängigen Form auf große Schwierigkeiten. Gewinnt man die Regelgröße aus dem Mittelwert des Fernsehsignals, hält also den Durchschnittswert des auf die Photoschicht fallenden Lichtstrom konstant, so können trotzdem die den Schaltungsanordnung zur annähernden
Konstanthaltung des von einer Bildaufnahmeröhre vom Vidikontyp erzeugten verstärkten
Videosignals bei wechselnder Beleuchtung
der Photoschicht

Anmelder:
Fernseh G. m. b. H.,
Darmstadt, Am Alten Bahnhof 6

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Ernst Legier, Darmstadt

hellsten Stellen des Bildes entsprechenden Momentanwerte des Videosignals je nach dem Bildinhalt ganz verschiedene Werte annehmen und unter Umständen den zulässigen Amplitudenbereich wesentlich überschreiten. Es besteht zwar die Möglichkeit, eine derartige Überschreitung des zulässigen Signalpegels durch einen Amplitudenbegrenzer zu vermeiden, doch ist damit ein Verlust an Bildinhalt oder zumindest eine erhebliche Gradationsverzerrung in den hellen Bildstellen verbunden.

Bei Gewinnung der Regelspannung durch Spitzengleichrichtung des Videosignals wird zwar eine Überschreitung des zulässigen Signalpegels durch die den hellsten Bildstellen entsprechenden Momentanwerte des Videosignals vermieden; unbefriedigend ist jedoch dabei, daß jede kleine helle Bildstelle, z. B. ein Reflexlicht, die Regelung zum Ansprechen bringt, so daß das Videosignal im Durchschnitt zu stark heruntergeregelt wird.

Bei den bekannten Schaltungsanordnungen wird die Signalplattenspannung einem Spannungsteiler entnommen und der Widerstand eines Spannungsteilerzweiges in Abhängigkeit von der Signalamplitude durch die Regelspannung derart geändert, daß sich bei Erhöhung der Signalamplitude die Signalplattenspannung verringert.

Es wurde schon ein Verfahren zum Betrieb einer Fernsehkamera, die eine Bildaufnahmeröhre vom Typ des Vidikons enthält, vorgeschlagen, bei dem die Regelspannung aus den bei der Bildzerlegung gewonnenen Videosignalen abgeleitet wird und dem Mehrbetrag des Videosignals bei Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes entspricht. Das Verfahren erfordert eine auf den vorgegebenen Grenzwert eingestellte Abschneidestufe, einen Spitzengleichrichter

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für die von dieser hindurchgelassenen Signalanteile und einen Verstärker für die so erhaltene Regelspannung zur Gewinnung einer ausreichenden Regelgröße. Bei einer Schaltungsanordnung zur annähernden Konstanthaltung des von einer Bildaufnahmeröhre vom Vidikontyp erzeugten verstärkten Videosignals bei wechselnder Beleuchtung der Photoschicht durch Änderung der Signalplattenspannung, wobei die Signalplattenspannung einem Spannungsteiler entnommen wird und der Widerstand eines Spannungsteilerzweiges in Abhängigkeit von der Signalamplitude derart geändert wird, daß sich bei Erhöhung der Signalamplitude die Signalplattenspannung verringert, wird erfindungsgemäß das Videosignal der Basis-Emitter-Strecke eines Transistors zugeführt und ein Bezugswert, vorzugsweise der Schwarzwert des Videosignals, in an sich bekannter Weise mittels einer Klemmschaltung auf ein Potential stabilisiert, das sich um den vorgegebenen Maximalwert des Videosignals, in an sich bekannter Weise mittels unterscheidet, so daß der Kollektorstrom des Transistors dem Mittelwert der diesen Maximalwert geringfügig überschreitenden Signalanteile entspricht, wobei die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors den veränderlichen Zweig des Spannungsteilers bildet.

Die erfindungsgemäße Regelschaltung löst das vorliegende Problem einer selbsttätigen Konstanthaltung des Videosignals bei wechselnder Beleuchtung der Photoschicht ohne Gradationsverzerrungen in vollkommener und überraschend einfacher Weise. Durch die Zuführung des Videosignals zu der vorgespannten Basis-Emitter-Strecke des Transistors erzeugen die den vorgegebenen Maximalwert überschreitenden Signalanteile einen Basisstrom, welcher im Emitter-Kollektor-Kreis des Transistors einen wesentlich verstärkten Kollektorstrom hervorruft, dessen Mittelwert als Regelgröße dient. Auf der einen Seite wird dadurch erreicht, daß kleinen hellen Bildstellen entsprechende Signalspitzen keine plötzliche Änderung der Regelgröße hervorrufen, auf der anderen Seite wird durch die große Regelsteilheit der Schaltung infolge der großen Stromverstärkung des Transistors bewirkt, daß der Maximalwert des Videosignals bei Beleuchtungsänderungen ausreichend konstant bleibt. Die im Emitter-Kollektor-Kreis des Transistors auftretende Regelgröße hat dabei eine so erhebliche Stromstärke, daß sie ohne zusätzliche Verstärkung unmittelbar die Regelung bewirken kann, wenn die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors in einen Zweig des Spannungsteilers geschaltet wird, dem die Signalplattenspannung entnommen wird.

Falls der Transistor großen Temperaturunterschieden ausgesetzt ist, z. B. beim Einbau in eine Fernsehkamera ohne Temperaturstabilisierung, kann die Veränderung der Regelgröße durch den Temperaturgang des Transistors in einfacher Weise kompensiert werden. Hierzu wird z. B. das Bezugspotential der Klemmschaltung für das der Emitter-Basis-Strecke des Transistors zugeführte Fernsehsignal durch Abnahme von einem Spannungsteiler, der einen temperaturabhängigen Widerstand enthält, entsprechend geändert. Es kann auch dem Transistor ein weiterer Transistor mit entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp in Kollektorschaltung vorgeschaltet werden.

Zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Regelung sei diese nachstehend am Beispiel einer Fernsehkamera mit Vidikon beschrieben, bei der die Regelung durch Verändern der Vorspannung der Signalplatte des Vidikons erfolgt (Fig. 1). Die Fig. 2 und 3 zeigen Maßnahmen zur Kompensation des Temperaturganges des Transistors für die Schaltung nach Fig. 1.

In F i g. 1 bedeutet 1 die Bildaufnahmeröhre vom Vidikontyp. Der von der Signalplatte 2 abgenommene Bildstrom erzeugt am Arbeitswiderstand 3 die Nutzspannung, die über den Kondensator 4 auf den Verstärker 5 übertragen wird. Die Verstärkung für das Bildsignal im Verstärker 5, der auf den Kameravorverstärker und den Hauptverstärker aufgeteilt sein kann, kann z. B. so groß sein, daß an seinem Ausgang das Bildsignal mit dem Normwert 1 V_8S auftritt. Das Bildsignal wird über den Kondensator 6 auf die Ausgangsleitung 7 übertragen und durch eine Klemmschaltung 8 für einen periodisch wiederkehrenden Wert, z. B. den Schwarzwert oder den Austastwert, auf die Bezugsspannung der Klemmschaltung stabilisiert. Die Klemmschaltung besteht in vorliegendem Fall aus einem PNP-Transistor 9, dessen Basis die negativ gerichteten Klemmimpulse zugeführt werden; sie kann aber auch nach jeder anderen bekannten Art ausgeführt sein.

Das in dieser Weise verstärkte Fernsehsignal mit dem wiedereingeführten Gleichstromwert gelangt nun über die Leitung 18 an die Basis des NPN-Transistors 10, dessen Emitter an Erdpotential liegt. Die Bezugsspannung für die Klemmschaltung wird auf einen solchen negativen Wert eingestellt, daß nur die einen vorgegebenen Maximalwert von z. B. 2 V₈₈ des Fernsehsignals überschreitenden Signalanteile einen Stromfluß von der Basis zum Emitter im Transistor 10 verursachen.

Die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 10 und der Widerstand 13 stellt einen Zweig eines Spannungsteilers dar, dessen zweiter Zweig durch den an einer positiven Spannung liegenden Widerstand 11 gebildet wird. An diesen Spannungsteiler ist der zur Signalplatte führende Widerstand 3 geschaltet. Solange das dem Transistor zugefuhrte Signal, z. B. bei nicht ausreichender Beleuchtung, kleiner als 2 V₈₈ ist, tritt weder im Basis-Emitter-Kreis noch im Kollektor-Emitter-Kreis ein Stromfluß auf, und die Signalplatte des Vidikons erhält über die Widerstände 11 und 3 die volle am Widerstand 11 liegende positive Spannung. Verursacht das auf die Photoelektrode des Vidikons fallende Licht bei Erhöhung der Beleuchtung eine Vergrößerung der Amplitude des Fernsehsignals über den Wert von z. B. 2 V₈₆ am Ausgang des Verstärkers 5, so treten die diesen Wert übersteigenden Anteile des Signalstroms verstärkt im Emitter-Kollektor-Kreis auf und bewirken eine Herabsetzung der am Widerstand 3 liegenden Vorspannung der Signalplatte und eine entsprechende Verringerung des vom Vidikon gelieferten Signalstroms.

Die auf diese Weise erzielte Regelung ist außerordentlich wirksam. Zum Beispiel bleibt bei Änderung der Beleuchtung im Verhältnis 1:100 die Ausgangsspannung auf 5% konstant. Das Schaltungsbeispiel läßt auch die außerordentliche Einfachheit der Regelschaltung erkennen, bei der ein einziger Transistor 10 die Aufgaben der Verstärkung und der Erzeugung der Regelspannung in vollkommener Weise erfüllt.

Die bei größeren Temperaturunterschieden auftretende Abhängigkeit der Regelgröße von der Temperatur des Transistors 10 kann nach F i g. 2 in einfacher Weise dadurch kompensiert werden, daß die

Bezugsspannung für die Klemmschaltung 8 einem Spannungsteiler entnommen wird, der aus einem temperaturunabhängigen Widerstand 15 und einem temperaturabhängigen Widerstand 14 mit negativem Temperaturkoeffizienten aufgebaut ist. Bei steigender Temperatur hat der Emitter-Kollektor-Strom des Transistors 10 die Tendenz zuzunehmen, und die Signalplattenspannung würde stärker absinken. Dem wird dadurch entgegengewirkt, daß sich die negative Spannung der Basiselektrode gegenüber dem Emitter durch den temperaturabhängigen Widerstand 14 in negativer Richtung verschiebt.

Die Kompensation kann nach Fig. 3 auch dadurch vorgenommen werden, daß dem Transistor 10 ein weiterer Transistor 16 entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps in Kollektorschaltung vorgeschaltet wird. Die Stromänderungen in beiden Transistoren verlaufen dann bei Temperaturänderungen in entgegengesetzter Richtung und heben sich gegenseitig auf, so daß der die Regelung bewirkende Ausgangsstrom des Transistors 10 von Temperaturschwankungen unabhängig bleibt.

Um eine Überlastung des Transistors 10 zu vermeiden, kann der in Fig. 3 eingezeichnete zusätzliche Widerstand 17 in den Kollektorkreis eingeschaltet werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur annähernden Konstanthaltung des von einer Bildaufnahmeröhre vom Vidikontyp erzeugten verstärkten Videosignals bei wechselnder Beleuchtung der Photoschicht durch Änderung der Signalplattenspannung, wobei die Signalplattenspannung einem Spannungsteiler entnommen wird und der Widerstand eines Spannungsteilerzweiges in Abhängigkeit von der Signalamplitude derart geändert wird, daß sich bei Erhöhung der Signalamplitude die Signalplattenspannung verringert, dadurch gekennzeichnet, daß das Videosignal der Basis-Emitter-Strecke eines Transistors (10) zugeführt und ein Bezugswert, vorzugsweise der Schwarzwert, des Videosignals in an sich bekannter Weise mittels einer Klemmschaltung auf ein Potential stabilisiert wird, das sich um den vorgegebenen Maximalwert des Videosignals vom Emitterpotential des Transistors unterscheidet, so daß der Kollektorstrom des Transistors dem Mittelwert der diesen Maximalwert geringfügig überschreitenden Signalanteile entspricht, wobei die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors (10) den veränderlichen Zweig des Spannungsteilers bildet.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis-Emitter-Spannung des Transistors (10) zur Kompensation des Temperaturganges mittels eines temperaturabhängigen Widerstandes (14) geändert wird.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Transistor (10) ein weiterer Transistor (16) entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps in Kollektorschaltung vorgeschaltet ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die Zuleitung zum Kollektor des Transistors (10) ein zusätzlicher Widerstand (17) eingeschaltet ist, der ein Ansteigen des Kollektorstroms über den zulässigen Wert verhindert.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 069 182;
deutsche Auslegeschrift G 17647 VIII a /21a¹
(bekanntgemacht am 8. 11. 1956).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

409 590/169 5.64

Bundesdruckerei Berlin