DE1537128A1

DE1537128A1 - Verbesserte Schaltungsanordnung zur Stabilisierung von Bildrastern in Fernschaufnahmeroehren

Info

Publication number: DE1537128A1
Application number: DE19671537128
Authority: DE
Inventors: Baehring Dipl-Ing Herbert
Original assignee: Fernseh GmbH
Current assignee: Robert Bosch Fernsehanlagen GmbH
Priority date: 1966-12-30
Filing date: 1967-11-24
Publication date: 1970-03-05
Also published as: DE1537128B2; NL6717825A; DE1290575B; US3536824A; FR1559738A

Description

Rl .-Nr. 1187/67 PLI/MI/RÜ

7'.8.1969

FERNS E H GMB H. Darmstadt. Am Alten Bahnhof 6

Verbesserte Schaltungsanordnung zur Stabilisierung von Bildrastern in Fernsehaufnahmeröhren

(Zusatz zu DBP (P 12 90 575)

Die Erfindung bezieht sioh auf eine Anordnung zur automatischen Stabilisierung der Lage und Amplitude von Bildrastern in Bildaufnahmeröhren.

Bei Bildaufnahmeröhren besteht häufig das Problem, einen vorgegebenen optischen Bildausschnitt so genau wie möglich mit einem durch Ablenkfelder bewegten Elektronenstrahl abzutasten. Die Lage und Größe des Abtastrasters hängt bekanntlich von dem Gleichstrommittelwert und der Amplitude der vertikalen oder horizontalen Ablenkströme ab. Die genannten Größen sind wegen der Instabilität der beteiligten Schaltelemente gegenüber Temperatureohwankungen und Betriebsspannungssohwankungen und dergleichen nicht konstant, so daß die Lage der Rasterfläche mit dem Bildausschnitt oft nicht übereinstimmt und unter Umständen mehrmals während des Betriebes der Kamera korrigiert werden muß. Besonders störend ist die Erscheinung einer unzureichenden Rasterdeckung bei Farbkameras.

Zur Vermeidung von Farbstörungen und Bildunschärfen benötigt man hier eine große Anzahl von Einstellknöpfen, zwischen denen unter Umständen Abhängigkeit besteht, so daß die Korrektur ziemlich umständlioh ist.

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Unterlagen (Art7 11 Abs. 2 Nr. l Sau 3 d<3 Ändern!««·* « 4, 9.19ö7j BAD ORIGINAL

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In der Hauptanmeldung P 12 90 575 wurde eine Anordnung zur automatischen Stabilisierung der örtlichen Lage eines von einem Abtaststrahl beschriebenen Hasters in Bildaufnahmeröhren in Bezug auf die Lage einer vorgegebenen Bildfläche auf der Fotokathode der Bildröhre angegeben, bei der in der Bildfläche durch seitlich der horizontalen und/oder vertikalen Ränder der Fläche innerhalb des von dem Abtaststrahl zu überstreichenden Bereiches aber außerhalb des zur Bildübertragung ausgenutzten Bereiches angeordnete Streifen oder Marken vorhanden sind, welche ein von dem Bildsignal getrenntes Impulssignal zu erzeugen erlauben. Diese Impulssignale sollen aus der Signalfolge ausgesiebt und einer Koinzidenz- oder Phasenvergleichsschaltung zugeführt werden, in der als Vergleichssignal ein mit der Rastererzeugung verknüpfter Impuls (Zeilen- und/oder Bildsynchronimpuls) dient. Die am Ausgang der Vergleichsschaltung erhaltene Regelspannung wird zur Beeinflussung der Rasterlage und/oder -Amplitude in dem Sinne verwendet, daß die Lage und Größe des Rasters in Bezug auf die eingeblendeten Marken stabilisiert wird.

In den Ausführungsbeispielen der Hauptanmeldung wurden Marken in Form von Lichtstreifen am unteren und rechten Rand des Bildfeldes sowie eine Schaltung zum Betrieb einer Farbkamera mit mehreren Röhren gezeigt, in der gleichzeitig die rechte Bildkante und der Weißwert der einzelnen Kanäle stabilisiert wurde.

Die vorliegende Erfindung stellt eine Weiterbildung der obigen Anordnung dar, Bei dor geschilderten Schaltungsanordnung war noch keine Möglichkeit ausgeführt, spezielle Fehler der Zeilenablenkung, inabesondere den Kissonfehler, den Trapezfehler und den Parallelogrammfohler zu beseitigen.

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Bei der Erfindung handelt es sich daher um die Aufgabe, nicht nur die Abweichungen der Rasterlage infolge von Temperatur- und Betriebsspannungsschwankungen, sondern auch noch diejenigen Fehler auszugleichen, die durch die Geometrie der llöhre, der Ablenkspulen und andere statischer Einflüsse hervorgerufen werden.

Bei einer Schaltungsanordnung zur Stabilisierung von Bildrastern von Fernsehaufnahmeröhren gemäß der Hauptanmeldung P 12 90 575 wird erfindungsgemäß aus dem Synchron— signal je ein gegenüber diesem Signal verschobener Zusatzimpuls am rechten und linken Bildrand erzeugt, aus der Phasenverschiebung zwischen diesen Impulsen und den aus den Videosignalen abgetrennten Randmarkenimpulsen in Phasonvergleichsschaltung kurzer Zeitkonstante Regelspannungen erzeugt, welche zur gleichzeitigen Korrektur der Zeilenamplitude und der Bildlage in Zeilenrichtung im Verlaufe weniger Zeilenperioden verwendet werden. Auf diese Weise kann erreicht werden, daß das Raster sich mit kurzer Zeitkonstante auf den zwischen den optischen Markierungen liegenden Raum genau einstellt, ungeachtet der oben angeführten Fehler.

Die durch die Erfindung beseitigten Geometriefehiur mußten bisher mit aufwendigen Schaltungen, mit stabilisierten Netzgeräten und mehreren Einstellknöpfen kompensiert werden. Dies alles entfällt durch die erfindungsgemäße Anordnung und erbringt bei Farbfernsehkameras mit mehreren Aufnahmeröhren eine große Vereinfachung des Betriebes und eine hohe Stabilität. Bei Röhrenwechsel ist man nicht mehr wie bisher gezwungen, sämtliche Einstellungen zu korrigieren; auf Grund der Kegelwirkung der Schaltung stellt sich das Raster von selbst wieder auf die vorgeschriebene Lage und Größe ein.

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Die Erfindung soll nun an Hand der Figuren näher erläutert werden. Von diesen Figuren zeigt%

Figur 1 ein Blockeehaltbild der Gesamtanordnung zur Regelung

des Rasters einer Fernsehaufnahmekainera, Figur 2 die Schaltung eines Referenzspannungsgenerators

zur Erzeugung der Regelspannung aus den Impulsen_f Figur 3 eine Schaltung zur Differenzierung einer in

Treppenform anfallenden Regelspannung und Figur 4 eine Schaltung zur Amplitudenregelung der Ablenkung mittels eines Regelstromes.

Das in Figur i dargestellte Blockschaltbild zeigt eine vereinfachte Anordnung einer Regelschaltung zur Stabilisierung des Rasters, wobei zur besseren Übersicht nur die Regelung des Rasters bezüglich der Zeilen dargestellt ist. Für eine vollständige Regelung des Rasters muß eine entsprechende Anordnung auch für die Bildablenkkomponente vorgesehen werden. Ferner wird bei Verwendung mehrerer einander zugeordneter Kameraröhren, wie dies bei Farbfernsehkameras der Fall ist, eine entsprechende Vielzahl der bezeichneten Schaltungen erforderlich. In dieser Figur ist 1 eine Kameraanordnung, welche die Kameraröhren, ζ»Β, vom Typ des Vidikons enthält, auf deren Fotokathoden Lichtmarken am Rande des Bildfeldes rechts und links in Form langgestreckter heller Streifen von der Breite etwa 1 bis 5 Bildpunkten eingeblendet sind, Die Bildmarken und das Raster sind links oben in der Figur dargestellt.

Derartige Bildmarken können z«B, so erzeugt werden, daß sich in einer Zwischenabbildungsebene des Aufnahmeobjektivs eine Glühlampe L befindet, deren Glühfaden die Form eines Rechtecks bildet. Diese Glühlampe wird so justiert, daß die Lichtmarken nahe dem Rande des Bildfeldes auftreten und zwar in dem nicht mehr für die Wiedergabe benutzten Bereich; oder es ' wird in die Zwischenabbildung duroh ein Dia ein heller sohealer Rahmen eingeblendet. Diese Liohtmarken erscheinen in dem Video-

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signal als Impulsspitzen, deren Amplitude die Weißamplitude übersteigt, und die etwa symmetrisch beiderseits des Austastsignals erscheinen. In dem Kurvenzug oben rechts neben der Kamera ist t. der am Anfang der Zeile und t_o der am Ende der Zeile erscheinende Impuls. Zwischen ihnen liegt das Intervall des Austastimpulses. Je nach dem, ob das ftaster eine Verschiebung aus seiner Normallage oder eine zu große oder zu kleine Amplitude aufweist, erscheinen die Impulse t. und t« gegen eine bestimmte Normallage verschoben. Nach der Erfindung werden nun jedem dieser beiden ortsgebundenen Impulse zeitgebundene Hilfsimpulse T^ und T„ zugeordnet, welche eine bestimmte zeitliche Lage in Bezug auf den Synchronimpuls SI haben; aus der zeitlichen Verschiebung der genannten Impulse t^ und t„ gegenüber den HiIfsimpulsen T, und T₂ wird je eine Regelspannung zur Korrektur der Ablenkamplitude und der Ablenkmittellage abgeleitet und diese zur Einjustierung der Ablenkamplitude und Hasterlage verwendet. Dementsprechend müssen im Ablenkkreis Hilfsmittel zur Verschiebung des Ablenkrasters und zur Vergrößerung oder Verkleinerung der Amplitude vorgesehen sein, welche auf die Regelspannungen ansprechen.

Die im Bildsignal 2 (rechts oben) erscheinenden Markenimpulse t^ und t„ werden gemäß Figur 1 vermittels der Torsohaltungen 3 und 4 vom Bildsignalinhalt abgetrennt, indem zum Bildsignal gegenphasige Mäanderspannungen eines Generators 5 addiert werden. Die Torsohaltung wird nur von dem Impuls passiert, der in gleicher Richtung wie die Mäanderspannung liegt. Dadurch wird eine Trennung der beiden Impulse erreicht. Mit dem einen Impuls wird ein elektronischer Schalter 6 in einem Regelkreis für die Η-Lage, mit dem anderen Impuls ein elektronischer Schalter 7 in einem Regelkreis für die H-Amplitude gesteuert.

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Beide Regelkreise sind gleichartig aufgebaut. Sie enthalten je einen Referenzgenerator 8 bzw. 9, in dem ein Spannungsverlauf mit einer steilen Flanke und einem Nulldurchgang in der Mitte der Planke erzeugt wird. Beim Spannungsverlauf des Referenzgenerators 8 für die Η-Lage soll der stelle Abfall mit der Zeit T₁, beim Spannungsverlauf des Referenzgenerators 9 für die Η-Amplitude soll der steile Abfall mit der Zeit T„ beginnen. Der zeitliche Einsatz der Sägezahnspannung des Sägezahngenerators für die Η-Lage muß gegenüber dem Einsatz des Synchronimpulses SI des Generators 10 um die Zeit SI - T₁ verzögert werden, während der Einsatz der Sägezahnspannung des H-Amplituden-Referenzgenerators um die Zeit SI - T„ verzögert sein muß. Diese Verzögerungen können z.B. durch eine Laufzeitkette 11 gewonnen werden. Diese Laufzeitkette wird von dem Synchronimpulsgenerator 10 angesteuert; die verschobenen Impulse werden von der Kette an zwei Ausgängen abgenommen, wobei der Referenzgenerator 8 zur Zeit T₁ einen nur wenig verzögerten Impuls erhält (ca. 6 /usec), der Referenzgenerator 9 jedoch den durch Reflexion am Ende der Kette 11 stark verzögerter* Impuls (ca 58 /Usec). Die Verzögerungskette, welche in Figur 1 mit 11 bezeichnet ist, ist dabei, um Glieder zu sparen, als kurzgeschlossene Kette ausgebildet. Es reichen etwa 25 Glieder um eine Verzögerung von 58/usec für den Impuls T₂ herzustellen.

Die elektronischen Schalter β bzw. 7 schalten nun zur Zeit "C₁ bzw. t₂, die Referenzsignalgeneratoren 8 und 9 auf Ladekondensatoren 12 bzw. 13 durch und laden sie auf die jeweilige Referenzspannung auf. Durchläuft die Referenzspannung in diesem Zeitpunkt den Nulldurchgang, so ist auch die Aufladespannung 0, ist die Referenzspannung größer als 0, so ergibt sich eine positive, ist sie kleiner als 0, eine

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negative Kondensatorspannung. Den Nulldurchgang der Re'ferenzgeneratoren kann man durch eine Feinregelung der Phase der Impulse T₁, T„ oder duroh Überlagerung einer regelbaren Gleichspannung über die Referenzspannung in gewünschter Weise einstellen.

Die an den Kondensatoren 12 und 13 stehenden Spannungen können nun dem H-Ablenkgerät 14 zur Regelung der Lage bzw. der Amplitude zugeführt werden. Das H-Ablenkgerät 14 wird von den Impulsen des Synchrongenerators 10 synchronisiert. Die Regelung erfolgt in einem Sinne, daß die von den Lichtmarken erzeugten Impulse mit den NuI!durchgängen der Referenzspannung möglichst übereinstimmen. Dieser Einstellvorgang wird im allgemeinen die Form einer gedämpften Schwingung haben. Um ihn aperiodisch zu machen, kann außer der porportionalen Komponente nach Figur la über die DifferenzierglMer 15 und 16 eine differenzierte Komponente der Regelspannung erzeugt und zu den proportionalen Komponenten duroh die Addierstufen 17 und 18 hinzugefügt werden. Eine Abgleichung der Größe der differenzierten Komponente erlaubt es, den Regelvorgang schnell und einschwingfrei zu machen.

Die Zeitmarken t. und t„ entstehen aus einer Ortsfunktion, nämlich der Lage der eingeblendeten Lichtmarken. Es lassen sich daher alle zeitbedingten Fehler, die am Rande des Rasters entstehen, eliminieren; das sind, außer Amplituden- und Lagefehlern Kissenfehler, Parallelogrammfehler, Trapezfehler und dergleichen. Das erzeugte Raster richtet sich stets nach den eingeblendeten Lichtmarken. Das bedeutet eine erhebliohe Einsparung an Schaltungselementen, an Justierzeit sowie eine bessere Stabilität, insbesondere für Farbfernsehkameras mit mehreren Aufnähmeröhren.

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In der vorstehend beschriebenen Schaltung wurde dem einen Handimpuls t^ ein Referenzgenerator zur Lagestabilisierung und dem anderen Impuls t„ ein Referenzgenerator zur Amplitudenstabilisierung zugeordnet. Man !kann jedoch auch beide Impulssignale sowohl zur Amplitudenstabilisierung als auch zur Lagestabilisierung benutzen, wenn man einem der beiden Referenzgeneratoren noch einen solchen mit entgegengesetzter Sägezahnsteilheit parallelschaltet. Bei Kombinierung gegensinniger Sägezahnspannungen der Referenzgeneratoren hebt sich die Wirkung einer Lageverschiebung an zwei verschiedenen Bildmarken gegenseitig auf, da auf eine positive Verschiebung der erzeugten Treppenspannung eine negative Verschiebung folgt. Dagegen wird die Wirkung einer Amplitudenveränderung summiert. Entsprechendes gilt mit umgekehrten Vorzeichen für parallel liegende Sägezahnspannungen kombinierter Referenzgeneratoren.

Die Schaltung der meisten im Blockschaltbild angeführten Schaltungselemente können als bekannt vorausgesetzt werden. Es sollen daher nur die etwas ungewöhnlichen Schaltungselemente näher beschrieben werden. Als elektronische Schalter in den Einheiten 6 und 7 haben sich Feldeffekttransistoren, z.B. vom Typ BF 244 bzw, BF 246, optimal bewährt, da sie den nachfolgenden Ladekondensator nur vernachlässigbar belasten.

Die Schaltung eines Referenzsignalgebers mit großer Regelsteilheit wird an Hand der Figur 2 näher erläutert. In dieser Figur ist 26 ein Eingangstransistor, dessen Basis die von der Laufzeitkette der Figur i herkommenden Synchronimpulse als Sohaltimpulse zugeführt werden. Die Sägezahns pannungskurve entsteht am Ladekondensator 21, der über die Widerstände 23 und 24 aufgeladen und über den Widerstand 25 und den Transistor 26 entladen wird. Der Impedanz-

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wandler 27 erzeugt über den Kondensator 28 eine mitlaufende Ladespannung, und über den Vorwiderstand 29, das Potentiometer 30 und die Dioden 31 (OA 131 und ZD 274) eine Abkappung der Sagezahnkurve, so daß der folgende Impedanzwandler 32 unter Beibehaltung einer großen Regelsteilheit nicht übersteuert wird uiü auch bei größter Aussteuerung noch eine Regelspannung liefert. Als Regelflanke eignet sich besonders die RUokflanke des Sägezahns, nicht nur wegen ihrer größeren Flankensteilheit, sondern auch wegen ihrer größeren Stabilität, da der Rücklaufeinsätζ unmittelbar vom Synchronimpuls gesteuert wird.

Im vorhergehenden wurde erwähnt, daß es unter Umständen wünschenswert ist, der Proportionalregelspannung noch eine differenzierte Regelspannung zuzusetzen, um einen gedämpften und schwingungsfreien Regelvorgang zu erzielen.

Figur 3 zeigt eine Differenzierstufe zur Erzeugung einer Differentialspannung bei treppenförmigem Spannungsverlauf. Eine solche Differenzierung hat bisher große Schwierigkeiten bereitet. Der in dieser Figur gezeigte Kondensator 41 entspricht dem Kondensator 12 oder 13 in Figur 1, wobei jedooh in Abwandlung der Figur 1 ein Widerstand 44 nachgeschaltet ist. An diesem Kondensator 41 entsteht durch Abtastung des elektronischen Schalters 42, welcher dem elektronischen Schalter 6 der Figur 1 entspricht, eine Treppenspannungskurve 43. An dem Widerstand 44 entstehen Impulse 45, deren Größe dem Umladestromstoß proportional ist. Diese Impulse werden über den Transistor 46 verstärkt, evtl. auch noch über einen (nicht gezeigten) Impedanzwandler geführt und über den elektronischen Schalter 47 im Kondensator 48 gespeichert, so daß die Ladespannungskurve 49 als (negative) Ableitung der Kurve 43 entsteht. Bei Anstrebung einer posi-

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tiven Ableitung ist hinter dem Transistor 46 eine Umkehrstufe erforderlich. Beide elektronische Schalter 42 und 47 werden von dem gleichen Steuerimpuls geöffnet.

Schließlich zeigt Figur 4 eine einfache Möglichkeit, die Η-Amplitude mit Hilfe eines Regelstromes I., zu regeln. In dieser Figur sind 51 die Ablenkspulen, die aus einem Transformator 52 gespeist werden; 53 ist ein Transduktor, in dessen Regdwicklung der Regelstrom I„ fließt. Bei einem Regelstrom Ip = 0 sind die Ablenkspulen über gleiche Spulen des Transduktors als Teile eines induktiven Spannungsteilers an den Transformator 52 angekoppelt. Unter dem Einfluß des Transduktorstromes werden sie im Extremfall am Abgriff 54 bzw. 55 des Transformators angekoppelt. Zwischen diesen extremen Lagen kann eine beliebige Amplitude eingeregelt werden.

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Claims

Rl.-Nr. 1187/67 -11- Λ_ o Patentansprüche

1. Anordnung zur automatischen Stabilisierung der Lage eines von einem Abtaststrahl geschriebenen Rasters in Bildaufnahmeröhren in Bezug auf die Lage einer vorgegebenen Bildfläche auf der Fotokathode gemäß DBP

(Hauptanmeldung P 12 90 575), bei der in der Bildfläche seitlich der horizontalen- oder vertikalen Ränder der Fläche innerhalb des vom Abtaststrahl zu überstreichenden Bereiches, aber außerhalb des zur Bildübertragung ausgenutzten Bereiches, Streifen oder Marken eingeblendet sind, «reiche von dem Bildsignal getrennte Impulssignale ergeben, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl am Anfang als auch am Ende des Zeilenrasters Marken vorzugsweise heller als weiß eingeblendet werden, und die aus der Bildsignalfolge ausgesiebten voneinander getrennten Impulssignale einer Koinzidenz- oder Phasenvergleichs schaltung zugeführt werden, in derris Vergleichssignal mit der Rastererzeugung verknüpf*,gegenüber den Synchronimpulsen verzögerte Impulse dienen, und die am Ausgang der Vergleichssohaltung erhaltenen Regelspannungen zur Beeinflussung sowohl der Rasterlage als auch der Amplitude mit einer kurzen. Zeitkonstante zwecks Stabilisierung der Größe und Lage in Bezug auf die eingeblendeten Marken verwendet werden, und daß die Regelgeschwindigkeit so groß ist, daß sie sich bereits nach einer Zeile oder wenigen Zeilen auf das Raster auswirkt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Synchronimpuls Sägezahnfolgen mit einer solohen Phasenlage erzeugt werden, daß die steile RUckflanke des Sägezahns mit ihrem Nullpunkt jeweils der gewünschten

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Neue Unterlagen (Art. 7 § I Ab₈.2 Nr. I Satz 3 des Änderung«* v. 4.9.196/;

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Lage des Markeniiapulses am Anfang bzw. Ende der Zeile entspricht ur-d daß die so erzeugten Sägezahnsignale je einem vöii den Marfcenimpulsen betätigten elektronischen Schalter zugeführt werden, so daß am Ausgang des Schalters ein positives oder negatives Signal erhalten wird_f Ie sach &e-!ßj. ob der Marke κ impuls oberhalb oder unteriialb &es Kuli durchgängig der stollen -S ag e ζ ahn f lanke liegt»

3_t Lnoräw.iXig nach Anspruch S₅, dadurch gekeimzelohnet _f daß r:.t· i.-en er, Aasg&ng der elelctroiiiei'iier Sehalter (ü IiZw₄. 7) erhaltoiied Signales je ein KxmdeBsat&r (12_; 13) a?ifge~ I-.-.''Jeu vvlrd u*::d d: s Eunilehiwr.tcrspa^t;iiig zur Icegölung der Große _sri:C.. -έίΛ-ΐ>β!1ΰ.ξ.& des Ablenkttror-;»^s oincf* Sägczafaiifjo'jer>-:.tf::-c (t·,; Xür tiiü A-uIeÄkspul^v. tier hasierii (l) ver-Vv en del; s".,rd^

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