DE1251369B

DE1251369B - Strahlstromregelschaltung fur Fernsehaufnahmerohren

Info

Publication number: DE1251369B
Application number: DENDAT1251369D
Authority: DE
Inventors: Delft Adnanus Klem (Niederlande)
Original assignee: N V Optische Industrie , De Oude Delft' Delft (Niederlande)
Priority date: 1964-10-06
Publication date: 1967-10-05
Also published as: US3437749A; GB1068261A; NL6411589A; NL135553C

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche KL: 21 al-32/35

Nummer: 1 251 369

Aktenzeichen: N 27433 VIII a/21 al

Anmeldetag: 5. Oktober 1965

Auslegetag: 5. Oktober 1967

Die Erfindung bezieht sich auf eine Strahlstrom?- regelschaltung für eine Fernsehaufnahmeröhre, bei der eine Speicherelektrode von einem Strahl langsamer Elektronen abgetastet wird und bei der das Videosignal von dem durch das Ladungsbild der Speieherelektrode modulierten zurückkommenden Strahl abgeleitet wird. Dabei sind Mittel vorgesehen, um die' Inlensjlät_^s^Aj3ta^U;ahJes in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Röhre automatisch zu regeln.

Bei Fernsehaufnahmeröhren dieses Typs, z. B. des Orthikons mit Elektronenvervielfacher, ist es für eine optimale Bildqualität wesentlich, daß die Stromstärke des Abtaststrahles in den Perioden zwischen den aufeinanderfolgenden Abtastungen gut an die elektrische Ladung, die auf der Speicherelektrode gespeichert ist, angepaßt wird. Der theoretisch günstigste Fall für die Anpassung der Strahlstromstärke ist allgemein dann gegeben, wenn die größte Ladung auf einem Elementarbereich der Speicherelektrode (sie entspricht der größten Helligkeit im Bild) gerade von dem darüberstreichenden Abtaststrahl ausgelöscht wird. Für den Fall, daß die Strahlstärke geringer ist, wird die größte Helligkeit unvollständig gelöscht, und die Kontraste werden verschlechtert. Wenn die Strahlstärke den höchsten Wert übersteigt, wird der zurückkehrende Strahl augenscheinlich weniger stark als möglich durch das Bildsignal moduliert. Auf die Vergrößerung des Strahlstromes sind die Störungen im Ausgangssignal, also die Verschlechterung des Signal-Stör-Verhältnisses, zurückzuführen.

Dementsprechend sollte jede Änderung des Bildinhaltes, durch die der größte Helligkeitswert geändert wird, von einer entsprechenden Anpassung der Strahlstärke begleitet sein. Für viele Anwendungsfälle ist es üblich, die Kamera mit einer Handsteuerung zu versehen, d. h., man gibt dem die Kamera Bedienenden die Möglichkeit, das Potential am Steuergitter des Strahlerzeugungssystems nach seinem Willen zu ändern, wobei der optische Bildeindruck auf einem Monitorschirm als Maßstab benutzt wird. Auf gewissen Gebieten, wie beim medizinischen Röntgenstrahlfernsehen, sind bereits automatische Regelungen der Strahlstromstärke vorgenommen worden, nicht nur um das medizinische Personal von dieser Aufgabe zu befreien, sondern auch, weil besonders bei röntgenologischen Verfahren große Änderungen der Bildhelligkeit vorkommen. Ein weiterer Grund ist, daß man zur Verminderung der Strahlungsdosis die durchschnittliche Beleuchtungsstärke der Fotokathode so stark wie möglich begrenzt, so daß man notwendigerweise ein geringes Signal-Strahlslromregelschaltung
für Fernsehaufnahmeröhren

Anmelder:

N. V. Optische Industrie »De Oude Delft«,
Delft (Niederlande)

Vertreter:

Dr.-lng. E. Hoffmann, Dipl.-Ing. W. Eitle
und Dr. rer. nat. K. Hoffmann, Patentanwälte,
München 8, Maria-Theresia-Str. 6

Als Erfinder benannt:

Adrianus Klem, Delft (Niederlande)

Beanspruchte Priorität:

Niederlande vom 6. Oktober 1964 (6 411509)-

Stör-Verhältnis erhält und daß deshalb jede weitere Verschlechterung dieses Verhältnisses mit allen verfügbaren Mitteln verhindert werden muß.

Es hat vor der Erfindung eine Anzahl von Vorschlägen gegeben, die Strahlstärke in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Röhre automatisch zu regeln. Nach einem häufig angewendeten Verfahren wird der Spitzenwert des Videosignals mit der Größe der Gleichstromkomponente im Ausgangssignal der Röhre verglichen. Dieses Verfahren basiert auf der Voraussetzung, daß das Verhältnis zwischen diesen Werten für die beste Bildqualität einen bestimmten, konstanten Wert haben sollte. Dieser Wert wird durch Änderung der Strahlstromstärke aufrechterhalten. Dieses Verfahren arbeitet tinvermeidlicherwcise verhältnismäßig langsam, da die Größe der Gleichstromkomponente, die als Vergleichswert benutzt wird, nur hinlänglich genau ist, wenn sie über eine verhältnismäßig lange Zeitspanne gemessen wird. Außerdem benötigt das Verfahren einen verhältnismäßig komplizierten Schaltungsaufwand, und die Schaltung ist für große Anwendungsbereiche nicht leicht zu stabilisieren.

Durch die Erfindung wird eine neue automatische Strahlregelschaltung vorgeschlagen, die zur Anpassung der Abtaststrahlstärke an den vorhandenen Helligkeitswert ein anderes Kriterium benutzt. In der Schaltung nach der Erfindung sind Schaltmittel enthalten, die von dem Ausgangssignal der Fernseh-

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?. I aufnahmeröhre zwei einseitig gerichtete Spannungen dem Spitzenwert oder einem Durchschnittswert des _t

? ' ableiten, von denen die erste durch die Größe des Videosignals festgelegt sein muß. Diese Betriebs- *""

I [ Videosignals und die zweite nur durch den Störpegel weise, die eine charakteristische Eigenschaft der

j im Ausgangssignal festgelegt ist, wobei die Schaltung bisher vorhandenen, unvermeidlich langsamen, auto- _*:

j weitere Schaltmittel enthält, die die beiden einseitig 5 matischen Strahlstromregelschaltung war, hat den

I gerichteten Spannungen miteinander vergleichen und Nachteil, daß bei Bildern, die einen großen Kontrast-

j im Fall der Abweichung von einem vorbestimmten bereich haben, die dunklen Teile des Bildes starke

. I Verhältnis zwischen den beiden genannten Spannun- Störungen enthalten. Im Gegensatz dazu ermöglicht "* J

j gen das Potential der Steuerelektrode für den Strahl- die Regelschaltung, gemäß der Erfindung der Tast- f

4 strom derart ändern, daß dieses vorbestimmte Ver- _lo strahlstärke dem Videosignal im Sinne eines kon- ^j

■\ hältnis wiederhergestellt wird. stanten Signal-Stör-Verhältnisses mit einer Zeitver- " \

Λ In_jder Regelschaltung nach der Erfindung wird zögerung zu folgen, die sehr klein im Vergleich zur 1

i d]e_jGjOße__d^sJ^de^ign^^ Dauer eines Bildpunktes ist. Wenn erforderlich, kann ~]

Signal begleitenden Störung verglichen, und Ab- die Ansprechzeit der Schaltmittel, die die beiden

weichungen des Signal-Stör-Verhältnisses vom ge- 15 einseitig gerichteten Spannungen erzeugen, die ein

wünschten Wert werden automatisch durch Anpassung Maß für das Videosignal und für den Störpegel sind,

des Abtaststrahlstromes korrigiert. Die Auswahl der .. so kurz gemacht werden, daß man eine praktisch

Werte des Signal-Stör-Verhältnisses, die die Schaltung ' unverzögerte Anpassung des Strahlstromes an den

aufrechtzuerhalten sucht, kann in gewissen Grenzen örtlichen Helligkeitswert erreicht, wobei man durch

dem die Kamera Bedienenden, abhängig vom vor- 20 das ganze Bild ein weitgehend konstantes Signal-

handenen Helligkeitswert und vom persönlichen Ein- Stör-Verhältnis erhält. Auf diese Weise wird ein

druck des Bedienenden, überlassen werden. Auf wesentlicher Nachteil der Fernsehaufnahmeröhren

diese Weise erhält man eine Regelschaltung, die eine _; des Typs, der hier besprochen wird, nämlich das

genaue Anpassung der Strahlstärke für eine optimale verhältnismäßig kleine Signal-Stör-Verhältnis, ins-

Bildqualität innerhalb der Möglichkeiten, die durch 25 besondere bei Bildern mit starken Kontrasten, in

das gewählte Signal-Stör-Verhältnis gegeben sind, einem hohen Maße aufgehoben. ._:

erlaubt. Es sei bemerkt, daß in dem ersten System, Es sei in diesem Zusammenhang darauf hin-

i"j das vorher beschrieben wurde, die Größe der Gleich- gewiesen, daß in der Regelschaltung gemäß der-

L-J Stromkomponente im Ausgangssignal der Röhre unter Erfindung das Vergleichssignal, das ein Maß für die

\-\ anderem durch die Ladung, die auf der Speicher- ₃₀ Störungen ist, in Form eines Wechselstromsignals mit

I I elektrode gespeichert ist, also durch die durchschnitt- im Vergleich zum Videosignal geringer Bandbreite

II liehe Helligkeit der Fotokathode, festgelegt ist. Genau- und hoher Frequenz auftritt. Ein solches Signal eig-U... genommen kann die Vergleichsspannung, die aus net sich offensichtlich zur direkten Verstärkung und

dieser Gleichstromkomponente gewonnen wird, kein Demodulation und ermöglicht also die gewünschte

echtes Maß für die durch den Abtaststrahl hervor- 35 schnelle Anpassung.

gerufenen veränderlichen Störungen sein, und daher Es sei bemerkt, daß vor der Erfindung der Verkann mit dem ersteren System kein konstantes gleich eines Information enthaltenden Signals mit |i Signal-Stör-Verhältnis erreicht werden. einem Störsignal, das aus einem Frequenzband obery Die einseitig gerichtete Spannung, die ein Maß für halb des benutzten Frequenzbandes entnommen I Γ den Störpegel im Ausgangssignal darstellt, wird durch 40 wurde, bereits in Tonfrequenzsignalschaltungen an-I Zuführung des Ausgangssignals der Aufnahmeröhre gewendet wurde, um zwischen empfangenen Signalen, r! zu einem Filter gewonnen, das einen Durchlaßbereich die überwiegend brauchbare Information enthalten, ;j; hat, der oberhalb des Frequenzbandes liegt, das das und Signalen, in denen Störschwingungen überwiegen ^ 1 J₇ tatsächliche Videosignal einnimmt, und das erhaltene und die durch Absenkung der Verstärkerausgangs- _JJ ij ] Störsignal wird dann verstärkt und demoduliert. ₄₅ leistung unterdrückt werden sollen, zu unterscheiden. , 1 I; Vorteilhafterweise wird ein sehr schmaler Durchlaß- Diese bekannten Schaltungen benutzen keine Rück- > |: bereich in einem großen Abstand (einige Megahertz) kopplung, um ein gewähltes, konstantes Signal-Stör- yi ij oberhalb des Bereichs des tatsächlichen Videosignals Verhältnis des Eingangssignals zu erreichen. I jj; gewählt, da in diesem Fair kein spürbarer Einfluß Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im ü\ auf das Austastsignal und auf das Abschattierungs- _5O einzelnen an Hand der Figuren beschrieben. *· \ ^ί?ί störsignal während der Austastzeit, das durch die Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild der Regelschal- "_t S Ablenkspulen induziert wird, zu bemerken ist. Vor- tung und % teilhafterweise wird ein Kristallfilter benutzt, da es Fig. 2 Einzelheiten eines Schaltungsbeispiels der 4-einen sehr schmalen Durchlaßbereich hat, sehr ein- Regelschaltung.

fach aufgebaut und sehr stabil ist. ₅₅ In F i g. 1 ist Teil 1 eine Fernsehaufnahmeröhre, * ;

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung und zwar"ein Orthikon, wobei Teile, die nicht wesent- ^ ''

sind die Schaltmittel zur Ableitung und zum Ver- lieh für das Verständnis der Erfindung sind, weg- *.

gleich der beiden einseitig gerichteten Spannungen gelassen wurden. Die Kathode 2 des Strahlerzeu- H

und zur Regelung des Strahlstromes, so daß man ein gungssystems, das den gebündelten Elektronenstrahl 3 f

konstantes Verhältnis zwischen beiden erhält, so 60 zum Abtasten der Speicherelektrode 4 erzeugt, liegt *'

, j beschaffen, daß die zeitliche Verzögerung zwischen auf Erdpotential. Die Steuerelektrode 5, die eine J'

Ij dem Eintreten der Abweichung von dem vorbestimm- öffnung für den Durchtritt des Strahles hat, wird ^j

■;} ten Verhältnis und der Wiederherstellung des kon- über das Potentiometer 6 an eine negative Vorspan- '

..· stanten Verhältnisses im Vergleich zur Dauer eines nung gelegt, wobei ein Ende des Potentiometers an _t

Ip Bildpunktes des Fernsehbildes sehr kurz ist. Das 65 der Vergleicherschaltung 18, das andere Ende an *!

;| heißt, daß die Größe des Strahlstromes nicht not- einer Spannungsquelle mit dem Potential — V₀ liegt.

r wendigerweise durch das Maximum oder durch einen Der modulierte, zurückkehrende Strahl 3'trifft auf 3j

i:;i durchschnittlichen Helligkeitswert bzw. entsprechend die erste Prallelektrode 7 des Elektronenverviel- t

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fachers, von dem außerdem nur die Anode 8 gezeigt ist. Die Anode 8 ist über den Widerstand 9 an eine Spannungsquelle mit dem hohen positiven Potential + V_n angeschlossen. Die Spannung des Videosignals, die über dem Widerstand 9 abgenommen wird, wird über den Kondensator 10, der die Gleichstromkomponente im Ausgangssignal abblockt, einem üblichen Videoverstärker (nicht gezeigt) zugeführt.

Ferner werden die beiden einseitig gerichteten Spannungen vom Röhrenausgang abgenommen, von denen die eine proportional der Größe der Videokomponente selbst ist, während die andere von dieser unabhängig, jedoch proportional dem Störpegel am Ausgang ist. Die zuerst genannte Spannung gewinnt man mit Hilfe einer Schaltung, die den Kondensator 11, den Verstärker 12 und einen Demodulator 13 enthält. Der Demodulator hat das verstärkte Videosignal zu demodulieren, so daß man eine einseitig gerichtete Spannung erhält, die ein Maß für das Videosignal ist. ■■—

Die Bandbreite des Verstärkers 12 und die Kennlinie des Demodulators 13 bestimmen den Zusammenhang zwischen diesem Signal und dem Videosignal selbst. Für den Fall, daß die Bandbreite des Verstärkers z. B. 5 MHz beträgt und die Demodulatorschaltung 13 eine kleine Zeitkonstante entsprechend der hohen Frequenz hat, folgt die abgeleitete, einseitig gerichtete Spannung den Schwankungen im Videosignal nahezu ungeschwächt. Da- |. gegen wird natürlich bei geringerer Bandbreite oder größerer Zeitkonstante eine gewisse Mittelwertbildung eintreten. Es können also diese Einzelheiten in jedem Fall so gewählt werden, daß die Geschwindigkeit der Reaktion den erforderlichen Verhältnissen angepaßt ' wird.

Die Spannung, die ein Maß für den Störpegel ist, wird durch Anschluß des Röhrenausganges über den Kondensator 14 an ein übliches Kristallfilter 15, das aus dem Signal die Störschwingungen innerhalb eines schmalen Frequenzbereiches ausfiltert, gewonnen und nach der Verstärkung und Demodulation im Verstärker 16 und im Demodulator 17 der gleichen Vergleicherschaltung 18 zugeführt. Der Durchlaßbereich des Kristallfilters habe beispielsweise eine Bandbreite von 20 Hz und beispielsweise eine Mittenfrequenz von 10 MHz, so daß die abgeleitete Spannung wirklich allein durch den Störpegel bestimmt wird. Es sei darauf hingewiesen, daß bei den hier behandelten Aufnahmeröhren die Störamplitude, die bei der hohen Frequenz gewonnen wird, auch ein sicheres Maß für den Störpegel im Videofrequenzbereich ist. ! Die Vergleicherstellung 18 vergleicht die beiden ' einseitig gerichteten Spannungen miteinander und liefert eine positive oder negative Regelspannung, falls irgendeine Abweichung von dem gewählten Verhältnis zwischen den beiden Signalen eintreten sollte. Die Regelspannung ist in Reihe mit der Vorspannung über das Potentiometer 6 geschaltet, so daß die Änderung der Spannung an der Steuerelektrode 5 so erfolgt, daß das festgelegte Verhältnis wiederhergestellt wird.

Einzelheiten eines möglichen Ausführungsbeispiels der in Fig. 1 gezeigten Schaltung sind in Fig. 2 dargestellt. Dort sind ganz links der Kondensator 14 und das Kristallfilter 15 aus F i g. 1 gezeigt, wogegen ganz rechts der Kondensator 11 zu sehen ist. Das Ausgangssignal des Filters 15 wird als Strom in die Basis des Transistors Tr 1 gegeben. Dieser Transistor ist als Emitterfolger (geerdeter Kollektor) geschaltet, um zu verhindern, daß das Kristallfilter von der ersten Verstärkerstufe zu stark belastet wird. Das Signal wird am Emitterwiderstand 19 über den Kondensator 20 ausgekoppelt und auf die Basis des folgenden Transistors Tr 2 gegeben, der durch die Verwendung der Spule L als Schmalbandverstärker im 10-MHz-Bereich arbeitet.

Das erhaltene Signal wird in einer entsprechenden Verstärkerstufe, die den Transistor Tr 3 enthält, weiter verstärkt. Das dann erhaltene Signal wird über den Kondensator 21 auf die Basis des Transistors 7Y4 gegeben, nachdem es vorher durch die Diode 22 gleichgerichtet wurde. Der Transistor Tr 4 bildet die eine Hälfte einer Brückenschaltung, in der die beiden einseitig gerichteten Spannungen, die für die Regelung benutzt werden, miteinander verglichen werden. Das jRC-Netzwerk 23, 24 bestimmt die Zeit, mit der das Vergleichssignal dem Störsignal folgt. Also ist dieses Netzwerk so zu dimensionieren, daß es die gewünschte Regelgeschwindigkeit ermöglicht.

Das Videosignal wird über den Kondensator 11 gegeben, durch den Transistor Tr 6 verstärkt und über den Kondensator 25 und die Dioden 26, 27 als einseitig gerichtetes Signal auf die Basis des Transistors Tr 5 gegeben, der die andere Hälfte der Brückenschaltung darstellt. Eine Vergrößerung des Stromes durch den Transistor Tr 4 bewirkt einen höheren Spannungsabfall am Widerstand 28. Entsprechend bewirkt eine Vergrößerung des Stromes im Transistor Tr 5 einen größeren Spannungsabfall am Widerstand 29. Die veränderbaren Widerstände 30 und 31 sind zwischen den Kollektoren der Transistoren Tr 4 und TrS in Reihe geschaltet. Der gemeinsame Punkt der Widerstände 30 und 31 ist an das Potentiometer 6 angeschlossen und liefert die Spannung für die Steuerelektrode 5 der Aufnahmeröhre.

Ein gewünschtes Signal-Stör-Verhältnis kann durch Steuerung des Bildes nach dem optischen Eindruck auf einem Monitorbild durch Änderung der Widerstände 30 und 31 und des Potentiometers 6 eingestellt werden. Danach hält die Schaltung das gewählte Signal-Stör-Verhältnis automatisch durch Änderung des Potentials der Steuerelektrode 5 in Abhängigkeit von den Änderungen des Potentials an den Kollektoren der Transistoren Tr 4 und Tr 5 in der Weise aufrecht, daß das Brückengleichgewicht wiederhergestellt wird.

Claims

Patentansprüche:

1. Strahlstromregelschaltung für eine Fernsehaufnahmeröhre, bei der eine Speicherelektrode von einem Strahl langsamer Elektronen abgetastet wird und bei der das Videosignal von dem durch das Ladungsbild der Speicherelektrode modulierten zurückkommenden Strahl abgeleitet wird, wobei Mittel vorgesehen sind, um die Intensität des Abtaststrahles in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Röhre automatisch zu regeln, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Schaltung Schaltmittel (11, 12, 13 und 14, 15, 16, 17) enthält, die von dem Ausgangssignal der Fernsehaufnahmeröhre (1) zwei einseitig gerichtete Spannungen ableiten, von denen die erste durch die Größe des Videosignals und die zweite

nur durch den Störpegel im Ausgangssignal festgelegt ist, daß die Schaltung Schaltmittel (18) enthält, die die beiden einseitig gerichteten Spannungen miteinander vergleichen, und daß Schaltmittel (18) vorgesehen sind, die im Fall der Abweichung von einem vorbestimmten Verhältnis zwischen den beiden genannten Spannungen das Potential der Steuerelektrode (5) für den Strahlstrom (3) derart ändern, daß dieses vorbestimmte Verhältnis wiederhergestellt wird.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmittel (14, 15, 16 und 17) zur Ableitung der zweiten einseitig gerichteten Spannung aus dem Ausgangssignal ein Filter (15) mit einem Durchlaßbereich oberhalb des Frequenzbereiches des tatsächlichen Videosignals enthalten und daß die Schaltung weitere Mittel enthält, um das Ausgangssignal

dieses Filters zu verstärken (16) und zu demodulieren (17).

3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Schaltmittel (11, 12, 13, 14, 15, 16,17 und 18) zur Ableitung und zum Vergleich der einseitig gerichteten Spannungen und zur derartigen Änderung der Strahlstromstärke, daß ein vorbestimmtes Verhältnis zwischen den genannten Spannungen erhalten bleibt, derart aufgebaut sind, daß die zeitliche Verzögerung zwischen dem Eintreten der Abweichung und der Wiederherstellung des vorbestimmten Verhältnisses sehr klein im Vergleich zur Dauer eines Bildpunktes des Bildrasters ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Niederländische Auslegeschrift Nr. 294 292.

Bei der Bekanntmachung der Anmeldung ist ein Prioritätsbeleg ausgelegt worden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

709 650/281 9. 67 O Bundesdruckerei Berlin