DE2159473B2

DE2159473B2 - Verfahren und schaltungsanordnung zur streulichtkompensation

Info

Publication number: DE2159473B2
Application number: DE19712159473
Authority: DE
Inventors: Emil 6100 Darmstadt-Arheilgen; Lehmann Klaus 6101 Nieder-Ramstadt Siegel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1971-12-01
Filing date: 1971-12-01
Publication date: 1976-10-14
Also published as: DE2159473A1

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren und einer Schaltungsanordnung zur Streulichtkompensation nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Streulichteffekte entstehen einmal an Glas-Luft- bzw. Luft-Glas-Übergängen, also überall dort, wo ein Lichtstrahl von einem nicht oder kaum in ein stark optisch brechendes Medium und umgekehrt tritt, und zum anderen an Fotokathoden von Fernsehbild-Aufnahmeröhren. Bei Film- und Diaabtastern treten zum Teil beträchtliche Streulichteffekte auf. Fernsehkameras, die mit Variobjektiven betrieben werden, haben eine erhöhte Anzahl von Glas-Luft-Übergängen und damit auch ein erhöhtes Streulicht. Die größten Streulichteffekte erhält man jedoch an den fotoempfindlichen Schichten der Farbfernsehbild-Aufnahmeröhren. So haben die foloemofindlichen Schichten von Plumbicon-Röhren einer Fernsehkamera Streulichtanteile im Rotkanal bis zu 45%, im Grünkanal bis zu 15% und im Blaukanal bis zu 10°/c, bezogen auf einen 0%-Schwarzwert und einen 100%-Weißwert des Bildsignals in einem Videosignal.

Danach kann eine kleine schwarze Fläche (F- 0%)

innerhalb einer großen weißen Fläche (F- 100%) nicht mit einem 0%-Pegel wiedergegeben werden, sondern wird bis zu 45% angehoben. Dieses geht auch aus der

ίο Gleichung

hervor, worin P_s der Streulichtpegel, Pm der Signalmittelwertpegel, Fdie gesamte Bildfläche, Pder Pegel eines Bildpunktes ohne Streulicht und s der Streulichtfaktor bedeutet.
Bei einer Bildvorlage, die zur Hälfte aus Weiß (100%)

jo und zur Hälfte aus Schwarz (0%) besteht, beträgt der Signalmittelwert P_M = 50%. Ist der Streulichtfaktor beispielsweise 0,4, so erhält man nach der Gleichung 1 einen Streulichtpegel von P_s = 20% in bezug auf den ursprünglichen Weißpegel von 100%. Demnach werden die schwarzen Bildpunkte der Bildvorlage nicht mit 0% übertragen, sondern mit einem Pegel von 20%.

Aus der DT-OS 20 10 685 ist eine Fernsehkameraschaltung mit einer Aufnahmeröhre vom Plumbikontyp bekannt, bei welcher in der Kamera zwecks Verringerung des Nachziehens eine Hilfslichtquelle zur Belichtung der Fotokathode vorgesehen ist. Zur Kompensation des konstanten Hilfslichtanteils im Videosignal sind zwei oder mehrere Funktionsgeneratoren vorgesehen. deren Ausgangsspannungen zur Bildung eines dem infolge Inhomogenität der Hilfsbelichtung oder Ungleichmäßigkeit der Fotokathode entstandenen und dem Videosignal überlagerten Störsignals komplementären Hilfssignals kombiniert und dem Videosignal zugesetzt werden. Diese bekannte Schaltungsanordnung läßt sich zur Kompensation von Streulichtanteilen im Videosignal nicht verwenden, da die unerwünschten Streulichtanteile fernsehbildabhängig und daher nicht konstant sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist dagegen, ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung nach der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem/der die obengenannten unerwünschten Streulichteffekte kompensiert werden.

Diese Aufgabe wird durch die in den kennzeichnenden Teilen der Patentansprüche angegebenen Merkmale gelöst.

Gleichung 1 zeigt, daß einer Energiezunahme der schwarzen Bildpunkte durch das Streulicht eine äquivalente Energieabnahme der weißen Bildpunktc gegenübersteht. Man erhält die Gleichung 2 für den endgültigen Pegel P₍, eines Bildpunktes mit Streulicht:

₀. = ρ - s; · P + s ■ P„ .

Nach dem Pegel P eines Bildpunktes ohne Streulicht umgestellt, ergibt sich die Gleichung 5:

P =

(3)

Aus Gleichung 3 folgt, daß der Pegel P eines Bildpunktes so wiedergegeben wird, als wäre kein

Streulicht vorhanden, wenn der Anteil des Videosignalmittelwertes

subtrahiert wird. Die Kompensation erfolgt erfindungsgemäß durch die Verschiebung des Klemmpotentials in einer an sich bekannten Klemmschaltung um den Betrag des Videosignalmittelwertes

— N

Eine bevorzugte Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens ist derart aufgebaut, daß eine ,₅ Klemmstufe, bestehend aus einem ersten Kondensator und einem ersten Schalter vorgesehen ist, welcher über einen Emitterfolger das Videosignal mit Streulichtsignal zugeführt ist, daß der Ausgang einer gesteuerten Stromquelle, der das geklemmte Ausgangssignal zügeführt ist, mit einem zweiten Kondensator, dem ein !weiter Schalter parallel geschaltet ist, und einem dritten Schalter verbunden ist, daß über den dritten Schalter ein dritter Kondensator dem zweiten Kondensator parallel geschaltet ist, daß der dritte Kondensator ns flber einen Gleichspannungsverstärker mit einem einstellbaren Spannungsteiler verbunden ist, dessen Teilerabgriff an dem anderen Ende des ersten Schalters Negt.

Der erste Schalter ist nur während der horizontalen y₀ Austastlücke geschlossen. Der dritte Schalter ist etwa von Beginn bis zur Mitte der vertikalen Austastlücke geschlossen und der zweite Schalter nur etwa von der Mitte bis zum Ende der vertikalen Austastlücke.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels dargestellt und näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein Diagramm mit dem Pegel eines Bildpunktes mit Streulicht (P_g) als Funktion vom Signalmittelwertspegel eines Bildes (P_M).

Fig. 2 eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und

Fig. 3 die Darstellung des Einschwingvorganges der Schaltungsanordnung in einem Diagramm mit dem Ausgangsspannungspegel P_a als Funktion der Zeit t. 4s

In der F i g. 1 ist die Gleichung (2):

Pc= P- s- P+ s- Pm

graphisch dargestellt. Darin bedeutet Feder Pegel eines Bildpunktes mit Streulicht, P der Pegel eines Bildpunktes ohne Streulicht, P/wder Pegel des Signalmittelwertes für ein Bild und s der Streulichtfaktor. Der Pegel eines Bildpunktes mit Streulicht Pa ist auf der Ordinate und der Pegel des Signalmittelwertes P_M ist auf der Abzisse aufgetragen. Als Parameter werden der Pegel eines ss Bildpunktes ohne Streulicht P = 0% und P = 100% sowie ein Streulichtfaktor von 0,4 angenommen.

Es ist somit eine exakte Streulichtkompensation möglich, wenn das Potential eines Videosignals mit Streulichtanteil mittels einer Klemmschaltung derart verschoben wird, daß das Potential einem geeigneten Teil des Videosignalmittelwertes Ρ_Λί proportional folgt.

Eine Auswertung des Diagramms in F i g. 1 ergibt, daß alle Bildpunkte, ganz gleich, welche Helligkeit sie haben, durch das Streulicht die gleiche additive (>s Verschiebung erfahren.

Die Fig. 2 zeigt eine vereinfachte Schaltungsanordnung: /ur Kompensation des Streulichteinflusses. An Klemme 1 wird das durch das Streulicht verfälschte Videosignal der Basis eines Transistors 2 zugeführt. Der Transistor 2 von NPN-Leitfähigkeit ist in Kollektorgrundschaltung geschaltet und arbeitet somit als Impedanzwandler. Der Kollektor des Transistors 2 liegt über Klemme 3 an positivem Potential und der Emitter über den Arbeitswiderstand 4 an Masse. An dem Emitter ist außerdem der Kiemmkondensator angeschlossen, dessen anderer Belag mit der Ausgangsklemme 6, an welcher das streulichtkompensierte Videosignal abnehmbar ist, dem Eingang der gesteuerten Stromquelle 7 und dem einen Anschluß des Klemmschalters 8 verbunden ist. Am Ausgang 9 der gesteuerten Stromquelle 7 liegen der Kondensator 10 und der Schalter 11 sowie über den Schalter 12 der Kondensator 13 gegen Masse. Ferner ist der Ausgang 9 der gesteuerten Stromquelle 7 über den Schalter 12 mit dem Eingang des Gleichspannungsverstärker 14 verbunden. Der Ausgang des Gleichspannungsverstärkers 14 liegt über die Reihenschaltung des Widerstandes 16 mit dem Kondensator 17 an Masse. Der Mittelpunkt 18 dieser Reihenschaltung ist mit dem anderen Anschluß des Kleinmschalters 8 verbunden.

Die Schaltungsanordnung nach Fig. 2 hat folgende Wirkungsweise: Die Klemmstufe, bestehend aus dem Klemmkondensator 5 und dem Klemmschalter 8. benötigt einen kleinen Generatorwidersland. Einen solchen kleinen Ausgangswiderstand hat ein Emitterfolger, bestehend aus dem Transistor 2 und dem Arbeitswiderstand 4. Der Klemmschalter 8 klemmt in bekannter Weise das Ausgangssignal an der Ausgangsklemme 6 in der horizontalfrequenten Austastlücke des Videosignals auf das Klemmpotential, das an dem Punkt 18 liegt. Das Signal an der Ausgangsklemme 6 durchläuft die videosignalgesteuerte Stromquelle 7, die den Kondensator 10 auflädt. Am Ausgang 9 der Stromquelle 7 liegt eine dem Mittelwert des Videosignals proportionale Spannung. Mit Beginn des vertikalen Rücklaufs in der Bildaustastlücke schallet der Schalter 12 die in dem Kondensator gespeicherte Spannung auf den Kondensator 13. Um einen nennenswerten .Spannungsverlust durch die Parallelschaltung von Kondensator 10 und 13 zu vermeiden, ist der Kondensator 13 wesentlich kleiner als der Kondensator 10 (ca. 20mal kleiner). Etwa in der Mitte des vertikalen Rücklaufs der Bildaustastlücke öffnet der Schalter 12, und es schließt gleichzeitig der Schalter 11 und entlädt somit den Kondensator 10. Am Ende des vertikalen Rücklaufs der Bildaustasllücke öffnet der Schalter 11 wieder, so daß der Kondensator 10 für eine erneute Aufladung während des folgenden verlixalen Hinlaufes vorbereitet ist. An dem Kondensator 13 steht somit eine Spannung, die sich nur von Bild zu Bild, entsprechend einer Mittelwertsänderung, sprungartig

ss ändern kann. Diese Spannung wird über den Gleichspannungsverstärker 14 verstärkt und über den einstellbaren Spannungsteiler 15, 16 entsprechend dem

Faktor _{( s}. [laut Gleichung (3)] bewertet. Nach dieser ho Gleichung gill am Punkt 18 für das Klemmpotential

Da der Sireulichtfaklor s für cmc bestimmte Fernsehkamera konstant ist, genügt eine einmalige Einstellung der Kompensation mit dem Widerstand 15.

Die K i g. 3 zeigt das Einschwingvcrhalien P₃ = f(t)'m

der in Fig. 2 beschriebenen Schaltungsanordnung, die einen getasteten Regelkreis darstellt. Durch die Totzeit von 20 ms — bedingt durch die Auslesung mit dem Schalter 12, der mit Vertikalfrequenz arbeitel — schwingt das streulichtkompensierte Ausgangssignal an der Ausgangsklemme 6 nach folgendem Modus ein, wenn das Eingangssignal an der Eingangsklemme 1 (Fig. 2) von 0% (schwarz) auf 100% (weiß) geschaltet wird und ein Streulichtfaktor von s = 0,4 vorliegt: Bei einem Sprung des Signalmittclwcrtes von 0% auf lOO'Vt (kleine schwarze Fläche in einer großen weißen Fläche wird bei einem Streulichtfaktor von 0,4 der Streulichtan teil in etwa 0,1 s bis auf etwa 1% (des Weißwertes ausgeregelt. Bedingt durch die getastete Regelung is somit eine realtiv schnelle Kompensation des Streulich tes gewährleistet, ohne daß während des vertikaler Hinlaufes eine Helligkeitsmodulation im Videosignal ar der Ausgangsklemme 6 (F i g. 2) entstehen kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Streulichtkompensation, bei welchem von einem Videosignal mit Streulichtanteil ein dem Videosignal überlagerten Streulichtanteil entsprechendes Hilfssignal subtrahiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfssignal ein von einem Videosignal ohne Streulichtanteil abgeleiteter Videosignalmittelwert ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Gewinnung des Videosignalmittelwertes die in einem Videosignal ohne Streulichtsignalanteil enthaltenen Bildpunktpegel für die Dauer eines Halbbildes integriert werden.

3. Verfahren nach Anspruch ' und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Videosignal mit Streuiichtsignalanteil einer Klemmstufe zugeführt wird, deren Klemmpotential um einen einstellbaren, zum Videosignalmittelwert proportionalen Betrag verschoben wird.

4. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Klemmstufe, bestehend aus einem ersten Kondensator (5) und einem ersten Schalter (8) vorgesehen ist, welcher über einem Emitterfolger (2, 4) das Videosignal mit Streulicht zugeführt ist, daß der Ausgang (9) einer gesteuerten Stromquelle (7), der das geklemmte Ausgangssignal zugeführt ist, mit einem zweiten Kondensator (10), dem ein zweiter Schalter (11) parallel geschaltet ist, und einem dritten Schalter (12) verbunden ist, daß über den dritten Schalter (12) ein dritter Kondensator (13) dem zweiten Kondensator (10) parallel geschaltet ist, daß der dritte Kondensator (13) über einen Gleichspannungsverstärker (14) mit einem einstellbaren Spannungsteiler (15,16,17) verbunden ist, dessen Teilerabgriff (18) an dem anderen Ende des ersten Schalters (8) liegt.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schalter (8) nur während der horizontalen Austastlücke des Videosignals geschlossen ist, daß der dritte Schalter (12) vom Beginn bis etwa zur Mitte der vertikalen Austastlücke geschlossen ist und daß ferner gleichzeitig der zweite Schalter (11) nur von etwa der Mitte bis zum Ende der vertikalen Austastlücke geschlossen ist.