DE1537128B2 - Verbesserte schaltungsanordnung zur stabilisierung von bildrastern in fernsehaufnahmeroehren - Google Patents

Description

des zur Abbildung des optischen Bildes benutzten Teiles der Fotokathode vorgesehen sind und der bei der Abtastung der Helligkeitsmarken erzeugte Impuls von der Signalfolge des zu übertragenden Bildes abgetrennt und einer Koinzidenz oder Phasenvergleichsschaltung zugeführt ist, in welcher als Vergleichssignal ein mit der Rastererzeugung verknüpfter Impuls (Zeilen- oder Bildsynchronimpuls) dient und die am Ausgang der Vergleichsschaltung erhaltene Regelspannung zur Beeinflussung der Rasterlage und oder Amplitude im Sinne einer Stabilisierung der Lage und Größe des Rasters verwendet wird.

In den Ausführungsbeispielen des Hauptpatents wurde die Regelgröße zur Beeinflussung der Rasterlage oder Amplitude in Form einer Gleichspannung verwendet, die durch Integration über mehrere Bildperioden hinweg gewonnen wurde.

Die vorliegende Erfindung stellt eine Weiterbildung der beschriebenen Anordnung dar. Bei der geschilderten Schaltungsanordnung war noch keine Möglichkeit ausgeführt, spezielle Fehler der Zeilenablenkung, insbesondere den Kissenfehler, den Trapezfehler und den Parallelogrammfehler zu beseitigen.

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

Diese Aufgaben werden bei einer Schaltungsanordnung gemäß der deutschen Patentschrift 1290 575 zur Stabilisierung von Bildrastern in Fernsehaufnahmeröhren gelöst, wenn erfindungsgemäß die am Ausgang der Vergleichsschaltung erhaltenen Regelspannungen zur Beeinflussung sowohl der Rasterlage als auch der Amplitude mit einer kurzen Zeitkonstante verwendet werden und wenn die Regelgeschwindigkeit so groß ist, daß sie sich bereits nach einer Zeile oder wenigen Zeilen auf das Raster auswirken. Durch die gleichzeitige Korrektur der Zeilenamplitude und der Bildlage in Zeilenrichtung im Verlaufe weniger Zeilenperioden kann nunmehr erreicht werden, daß die einzelnen Zeilen des Rasters sich praktisch sofort auf den zwischen den optischen Markierungen liegenden Raum genau einstellen, ungeachtet der oben aufgezählten Fehler statischer oder dynamischer Art.

Die durch die Erfindung beseitigten Geometriefehler 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 Regelwirkung der Schaltung stellt sich das Raster von selbst wieder auf die vorgeschriebene Lage und Größe ein.

Die Erfindung soll nun an Hand der Figuren näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild der Gesamtanordnung zur Regelung des Rasters einer Fernsehaufnahmekamera,

F i g. 2 die Schaltung eines Referenzspannungsgenerators zur Erzeugung der Regelspannung aus den Impulsen,

Fig. 3 eine Schaltung zur Differenzierung einer in Treppenform anfallenden Regelspannung und F i g. 4 eine Schaltung zur Amplitudenregelung der Ablenkung mittels eines Regelstromes.

Das in F i g. 1 dargestellte Blockschaltbild zeigt eine vereinfachte Anordnung einer Regelschaltung zur Stabilisierung des Rasters, wobei zur besseren ίο 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, z. B. vom Typ des Vidikons enthält, auf deren Fotokathoden Lichtmarken am Rande des Bildfeldes rechts und links in Form langestreckter heller Streifen von der Breite etwa 1 bis 5 Bildpunkten eingeblendet sind. Die Bildmarken und das Raster sind links oben in der F i g. 1 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 durch ein Dia ein heller schmaler Rahmen eingeblendet. Diese Lichtmarken erscheinen in dem Videosignal 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_t der am Anfang der Zeile und i₂ der am Ende der Zeile erscheinende Impuls. Zwischen ihnen liegt das Intervall des Austastimpulses. Je nachdem, ob das Raster eine Verschiebung aus seiner Normallage oder eine zu große oder zu kleine Amplitude aufweist, erscheinen die Impulse t_x und t₂ gegen eine bestimmte Normallage verschoben. Nach der Erfindung werden nun jedem dieser beiden ortsgebundenen Impulse zeitgebundene Hilfsimpulse T₁ und T₂ zugeordnet, welche eine bestimmte zeitliche Lage in bezug auf den Synchronimpuls SI haben; aus der zeitlichen Verschiebung der genannten Impulse t₁ und t₂ gegenüber den Hilfsimpulsen T₁ und T₂ wird je eine Regelspannung zur Korrektur der Ablenkamplitude und der Ablenkmittellage abgeleitet und diese zur Einjustierung der Ablenkamplitude und Rasterlage 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_x und f₂ werden gemäß F i g. 1 vermittels der Torschaltungen 3 und 4 vom Bildsignalinhalt abgetrennt, indem zum Bildsignal gegenphasige Mäanderspannungen eines Generators 5 addiert werden. Die Torschaltung 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

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/f-Lage, mit dem anderen Impuls ein elektronischer ler, die am Rande des Rasters entstehen, eliminieren; Schalter 7 in einem Regelkreis für die //-Amplitude das sind, außer Amplituden- und Lagefehlern Kissengesteuert, fehler, Parallellogrammfehler, Trapezfehler u. dgl.

Beide Regelkreise sind gleichartig aufgebaut. Sie Das erzeugte Raster richtet sich stets nach den einenthalten je einen Referenzgenerator 8 bzw. 9, in dem 5 geblendeten Lichtmarken. Das bedeutet eine erhebein Spannungsverlauf mit einer steilen Flanke und liehe Einsparung an Schaltungselementen, an Justiereinem Nulldurchgang in der Mitte der Flanke erzeugt zeit sowie eine bessere Stabilität, insbesondere für wird. Beim Spannungsverlauf des Referenzgenera- Farbfernsehkameras mit mehreren Aufnahmeröhren, tors 8 für die /Z-Lage soll der steile Abfall mit der In der vorstehend beschriebenen Schaltung wurde Zeit T₁, beim Spannungsverlauf des Referenzgene- io dem einen Randimpuls t₁ ein Referenzgenerator zur rators 9 für die //-Amplitude soll der steile Abfall Lagestabilisierung und dem anderen Impuls t₂ ein mit der Zeit T₂ beginnen. Der zeitliche Einsatz der Referenzgenerator zur Amplitudenstabilisierung zu-Sägezahnspannung des Sägezahngenerators für die geordnet. Man kann jedoch auch beide Impulssignale ii-Lage muß gegenüber dem Einsatz des Synchron- sowohl zur Amplitudenstabilisierung als auch zur impulses SI des Generators 10 um die Zeit SI-T₁ ver- 15 Lagestabilisierung benutzen, wenn man einem der zögert werden, während der Einsatz der Sägezahn- beiden Referenzgeneratoren noch einen solchen mit spannung des //-Amplituden-Referenzgenerators um entgegengesetzter Sägezahnsteilheit parallelschaltet, die Zeit 5/-T₂ verzögert sein muß. Diese Verzögerun- Bei Kombinierung gegensinniger Sägezahnspannungen können z. B. durch eine Laufzeitkette 11 gewon- gen der Referenzgeneratoren hebt sich die Wirkung nen werden. Diese Laufzeitkette wird von dem Syn- 20 einer Lageverschiebung an zwei verschiedenen BiIdchronimpulsgenerator 10 angesteuert; die verschöbe- marken gegenseitig auf, da auf eine positive Vernen Impulse werden von der Kette 11 an zwei Aus- Schiebung der erzeugten Treppenspannung eine negagängen abgenommen, wobei der Referenzgenerator 8 tive Verschiebung folgt. Dagegen wird die Wirkung zur Zeit T₁ einen nur wenig verzögerten Impuls er- einer Amplitudenveränderung summiert. Entsprechenhält (etwa 6 μεεο), der Referenzgenerator 9 jedoch 25 des gilt mit umgekehrten Vorzeichen für parallelden durch Reflexion am Ende der Kette 11 stark ver- liegende Sägezahnspannungen kombinierter Refezögerten Impuls (etwa 58 μεεο). Die Verzögerungs- renzgeneratoren.

kette, welche in Fig. 1 mit 11 bezeichnet ist, ist Die Schaltung der meisten im Blockschaltbild an-

dabei, um Glieder zu sparen, als kurzgeschlossene geführten Schaltungselemente können als bekannt

Kette ausgebildet. Es reichen etwa 25 Glieder um 30 vorausgesetzt werden. Es sollen daher nur die etwas

eine Verzögerung von 58 μεεΰ für den Impuls T₂ her- · ungewöhnlichen Schaltungselemente näher beschrie-

zustellen. ben werden. Als elektronische Schalter in den Ein-

Die elektronischen Schalter 6 bzw. 7 schalten nun heiten 6 und 7 haben sich Feldeffekttransistoren, z.B. zur Zeit Z₁ bzw. t₂, die Referenzsignalgeneratoren 8 vom Typ BF 244 bzw. BF 246, optimal bewährt, da und 9 auf Ladekondensatoren 12 bzw. 13 durch und 35 sie den nachfolgenden Ladekondensator nur vernachladen sie auf die jeweilige Referenzspannung auf. lässigbar belasten.

Durchläuft die Referenzspannung in diesem Zeit- Die Schaltung eines Referenzsignalgebers mit punkt den Nulldurchgang, so ist auch die Auflade- großer Regelsteilheit wird an Hand der F i g. 2 näher spannung 0, ist die Referenzspannung größer als 0, erläutert. Indieser Figur ist 26 ein Eingangstransistor, so ergibt sich eine positive, ist sie kleiner als 0, eine 40 dessen Basis die von der Laufzeitkette der Fig. 1 negative Kondensatorspannung. Den Nulldurchgang herkommenden Synchronimpulse als Schaltimpulse der Referenzgeneratoren kann man durch eine Fein- zugeführt werden. Die Sägezahnspannungskurve entregelung der Phase der Impulse T₁, T₂ oder durch steht am Ladekondensator 21, der über die Wider-Überlagerung einer regelbaren Gleichspannung über stände 23 und 24 aufgeladen und über den Widerdie Referenzspannung in gewünschter Weise ein- 45 stand 25 und den Transistor 26 entladen wird. Der stellen. Impedanzwandler 27 erzeugt über den Kondensator

Die an den Kondensatoren 12 und 13 stehenden 28 eine mitlaufende Ladespannung, und über den Spannungen können nun dem /i-Ablenkgerät 14 zur Vorwiderstand 29, das Potentiometer 30 und die Regelung der Lage bzw. der Amplitude zugeführt Dioden 31 (OA 131 und ZD 274) eine Abkappung werden. Das //-Ablenkgerät 14 wird von den Impul- 50 der Sägezahnkurve, so daß der folgende Impedanzsen des Synchrongenerators 10 synchronisiert. Die wandler 32 unter Beibehaltung einer großen Regel-Regelung erfolgt in einem Sinne, daß die von den steilheit nicht übersteuert wird und auch bei größter Lichtmarken erzeugten Impulse mit den Nulldurch- Aussteuerung noch eine Regelspannung liefert. Als gangen der Referenzspannung möglichst überein- Regelflanke eignet sich besonders die Rückflanke des stimmen. Dieser Einstellvorgang wird im allgemeinen 55 Sägezahns, nicht nur wegen ihrer größeren Flankendie Form einer gedämpften Schwingung haben. Um steilheit, sondern auch wegen ihrer größeren Stabiihn aperiodisch zu machen, kann außer der propor- lität, da der Rücklaufeinsatz unmittelbar vom Syntionalen Komponente nach F i g. 1 a über die Diffe- chronimpuls gesteuert wird.

renzierglieder 15 und 16 eine differenzierte Kompo- Im vorhergehenden wurde erwähnt, daß es unter

nente der Regelspannung erzeugt und zu den propor- 60 Umständen wünschenswert ist, der Proportionalregel-

tionalen Komponenten durch die Addierstufen 17 spannung noch eine differenzierte Regelspannung zu-

und 18 hinzugefügt werden. Eine Abgleichung der zusetzen, um einen gedämpften und schwingungs-

Größe der differenzierten Komponente erlaubt es, freien Regelvorgang zu erzielen,

den Regelvorgang schnell und einschwingfrei zu Fig. 3 zeigt eine Differenzierstufe zur Erzeugung

machen. 65 einer Differentialspannung bei treppenförmigem

Die Zeitmarken ^₁ und t₂ entstehen aus einer Orts- Spannungsverlauf. Eine solche Differenzierung hat

funktion, nämlich der Lage der eingeblendeten Licht- bisher große Schwierigkeiten bereitet. Der in dieser

marken. Es lassen sich daher alle zeitbedingten Feh- Figur gezeigte Kondensator 41 entspricht dem Kon-

densator 12 oder 13 in F i g. 1, wobei jedoch in Abwandlung der F i g. 1 ein Widerstand 44 nachgeschaltet ist. An diesem Kondensator 41 entsteht durch Abtastung des elektronischen Schalters 42, welcher dem elektronischen Schalter 6 der F i g. 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, eventuell 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 positiven Ableitung ist hinter dem Transistor 46 eine Umkehrstufe erforderlich.

Beide elektronische Schalter 42 und 47 werden von dem gleichen Steuerimpuls geöffnet.

Schließlich zeigt F i g. 4 eine einfache Möglichkeit, die i?-Amplitude mit Hilfe eines Regelstromes I_R zu regeln. In dieser Figur sind 51 die Ablenkspulen, die aus einem Transformator 52 gespeist werden; 53 ist ein Transduktor, in dessen Regelwicklung der Regelstrom I_R fließt. Bei einem Regelstrom /^ = O 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 309 515/349

Claims (5)

1 2 ρ .. , 5. Schaltungsanordnung zur automatischen ratentansprucne: Veränderung der Ablenkamplitude mit Hilfe der

1. Schaltungsanordnung zur automatischen gemäß Ansprüchen 1 bis 4 erzeugten Regelsignale, Stabilisierung der örtlichen Lage eines von einem dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Win-Abtaststrahl geschriebenen Rasters in Bild- 5 düngen des Ausgangstransformators des Zeilenaufnahmeröhren unter Verwendung von Marken ablenkgerätes durch zwei in Serie geschaltete im Bereich des Rasters, aber außerhalb der für Transduktorwicklungen (53) überbrückt ist und die Projektion des zu übertragenden Bildes vor- deren Induktivität durch einen in einer dritten gesehenen Rasterfläche, von denen bei der Ab- Spule fließenden Regelgleichstrom (J_R) gegentastung Signale abgeleitet und zur Beeinflussung io läufig verändert wird (Fig. 4).

der Ablenkmittel verwendet werden, wobei
zwecks Erzeugung der Marken optische Mittel
zur Erzielung streifenförmiger Helligkeitsmarken

seitlich der horizontalen und/oder vertikalen Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsan-

Ränder der zur Abbildung des optischen Bildes 15 Ordnung zur automatischen Stabilisierung der Lage

benutzten Teiles der Fotokathode vorgesehen und Amplitude von Bildrastern in Bildaufnahme-

sind und der bei der Abtastung der Helligkeits- röhren.

marken erzeugte Impuls von der Signalfolge des Bei Bildaufnahmeröhren besteht häufig das Pro-

zu übertragenden Bildes abgetrennt und einer blem, einen vorgegebenen optischen Bildausschnitt

Koinzidenz- oder Phasenvergleichsschaltung zu- 20 so genau wie möglich durch einen mit Ablenkfeldern

geführt ist, in welcher als Vergleichssignal ein bewegten Elektronenstrahl abzutasten. Die Lage und

mit der Rastererzeugung verknüpfter Impuls Größe des Abtastrasters hängt bekanntlich von dem

(Zeilen- oder Bildsynchronimpuls) dient und die Gleichstrommittelwert und der Amplitude der verti-

am Ausgang der Vergleichsschaltung erhaltene kalen oder horizontalen Ablenkströme ab. Die ge-

Regelspannung zur Beeinflussung der Rasterlage 25 nannten Größen sind wegen der Instabilität der be-

und/oder Amplitude im Sinne einer Stabilisierung teiligten Schaltelemente gegenüber Temperatur-

der Lage und Größe des Rasters verwendet wird, Schwankungen und Betriebsspannungschwankungen

nach deutscher Patentschrift 1 290 575, da- u. dgl. nicht konstant, so daß die Lage der Raster-

durch gekennzeichnet, daß die am Aus- fläche mit dem Bildausschnitt oft nicht übereinstimmt

gang der Vergleichsschaltung erhaltenen Regel- 30 und unter Umständen mehrmals während des Betriespannungen zur Beeinflussung sowohl der Raster-' bes der Kamera korrigiert werden muß.

lage als auch der Amplitude mit einer kurzen Man hat schon frühzeitig erkannt (USA.-Patent-

Zeitkonstante verwendet werden, und daß die schrift 2 227 401), daß Formatänderungen des Bildes

Regelgeschwindigkeit so groß ist, daß sie sich entstehen, wenn bei der Kamera keine strenge Zu-

bereits nach einer Zeile oder wenigen Zeilen auf 35 Ordnung zwischen der Zeitfrequenz der Synchron-

das Raster auswirkt. impulse und der Ortsfrequenz der Rasterkanten

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da- gegeben ist. Diese war damals wegen der Verwendurch gekennzeichnet, daß aus dem Synchron- dung mechanischer Synchron-Frequenzgeneratoren impuls Sägezahnfolgen (8, 9) mit einer solchen sehr schwer zu beherrschen. Daher wurde versucht, Phasenlage erzeugt werden, daß die steile Rück- 4° eine Art Selbstsynchronisierung zu erzielen, indem flanke des Sägezahns mit ihrem Nullpunkt jeweils man an den Bildrändern Elektroden anordnete, von der gewünschten Lage des Markenimpulses (^ denen beim Aufprall des Abtaststrahles Synchronbzw. t₂) am Anfang bzw. Ende der Zeile ent- signale für die Empfängersynchronisierung abgeleitet spricht'und daß die so erzeugten Sägezahnsignale · werden sollten.

je einem von den Markenimpulsen betätigten 45 Eine Verkopplung zwischen diesen Hilfssignalen

elektronischen Schalter (6,7) zugeführt werden, so und einem mechanischen Synchrongenerator konnte

daß am Ausgang des Schalters ein positives oder jedoch damals wegen der großen Trägheit der mecha-

negatives Signal erhalten wird, je nachdem, ob nischen Generatoren nicht zum Erfolg führen,

der Markenimpuls oberhalb oder,unterhalb des Mit der Einführung des Farbfernsehens erhielt

Nulldurchgangs der steilen Sägezahnflanke liegt 50 aber die Aufgabe einer Stabilisierung des Bildfor-

(F i g. 1). mates und der Lage der Rasterfläche eine erhöhte

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, da- Bedeutung, da in Farbkameras die Bildsignale mehdurch gekennzeichnet, daß mit dem am Ausgang rerer Aufnahmeröhren miteinander gemischt werden der elektronischen Schalter (6 bzw. 7) erhaltenen und eine Abweichung der einzelnen Raster hinsicht-Signale je ein Kondensator (12, 13) aufgeladen 55 lieh Form, Lage und Größe zu Bildstörungen führt, wird und die Kondensatorspannung zur Regelung I_n dem Hauptpatent (deutsche Patentschrift der Größe und Mittellage des Ablenkstromes eines 1 290 575) wurde zur Lösung dieser Aufgabe eine Sägezahngenerators (2) für die Ablenkspulen der Anordnung zur automatischen Stabilisierung der ört-Kamera(l) verwendet wird (Fig. 1). liehen Lage eines von einem Abtaststrahl geschrie-

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 60 benen Rasters in Bildaufnahmeröhren unter Verwen- oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die an den dung von Marken im Bereich des Rasters, aber Kondensatoren (12, 13) liegenden Signalspan- außerhalb der für die Projektion des übertragenen nungen in Stufen (15, 16) und das differenzierte Bildes vorgesehenen Rasterfläche angegeben, wonach Signal zu der Proportionalkomponente in Stufen von den Marken bei der Abtastung Signale abgeleitet (17, 18) addiert und so in die Regeleinrichtung 65 und zur Beeinflussung der Ablenkmittel verwendet zur Einstellung der Lage bzw.

Amplitude einge- werden, wobei ferner zwecks Erzeugung optische speist wird, daß der Regelvorgang möglichst Mittel zur Erzielung streifenförmiger Helligkeitsmaraperiodisch gedämpft wird (Fig. la). ken seitlich der horizontalen oder vertikalen Ränder