DE2205117C3 - Verwendung einer Korrekturschaltung in einer Einröhren-Farbfernsehkamera - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung einer Korrekturschaltung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine solche Korrekturschaltung ist aus der AU-PS 07 374 bekannt. Die bekannte Korrekturschaltung hat die Aufgabe, eine solche amplitudenabhängige Phasenänderung zu erzeugen, daß eine unerwünschte Amplitudenabhängigkeit der Phase in einer vorangehenden Schaltungsanordnung kompensiert wird, so daß die Phase der von der Gesamtschaltung übertragenen Signale amplitudenunabhängig ist. Die bekannte Korrekturschaltung enthält einen Verstärker mit einem Verstärkereiement in Form einer Elektrodenröhre, in deren Anodenkreis und Kathodenkreis jeweils eine Impedanzschaltung geschaltet ist. Die Impedanzschaltungen sind so ausgelegt, daß eine Änderung des Wirkwiderstandes der Impedanzschaltung im Anodenkreis sowohl den Verstärkungsgrad als auch die Phasenverschiebung des Verstärkers ändert, während eine Änderung des Wirkwiderstandes der Impedanzanordnung im Kathodenkreis praktisch nur den Verstärkungsgrad beeinflußt, nicht jedoch die Phasenverschiebung. Die Impedanzschaltungen sind ferner so bemessen, daß das Verhältnis der Wirkwiderstände der Impedanzschaltungen und damit auch der Verstärkungsgrad des Verstärkers konstant ist Änderungen der Wirkwiderstände bewirken also rot eine Änderung der Phasenverschiebung, nicht jedoch eine Änderung der Verstärkung, uwd zwar ergibt sich eine Phasenvoreilung mit steigender Eingangsamplitude, wenn die Wirkwiderstände der Impedanzanordnung im Anoden- und im Kathodenkreis mit zunehmender Eingangsamplitude kleiner werden, während umgekehrt sich mit zunehmender Eingangsampli- -ude eine zunehmende Phasennacheilung ergibt, wenn die Wirkwiderstände der Impedanzschaltungen mit zunehmender Amplitude zunehmen.

Aus der US-PS 33 09 617 ist ein Verstärker roit einem Transistor bekannt, dessen Basis über einen Koppelkondensator ein zu verstärkendes Eingangssignal und über einen Er.tkopplur.gswiderstand eine Regelspannung zugeführt wird. Die Regelung erfolgt über eine Veränderung des Gegenkopplungsgrads, indem der in der Emitterleitung der Transistors wirksame Gegenkopplungswiderstand mit Hilfe der Regelspannung verändert wird. Hierzu ist außer dem Emitterwiderstand an den Emitter eine Diode -^geschlossen, deren anderes Ende über einen Kondensator an Masse liegt Mit der Größe der der Basis zugeführten Regelspannung ändert sich auch der Emitterstrom des Transistors und damit der Arbeitspunkt und der Innenwiderstand der Diode, so daß die Überbrückungskapazität mehr oder weniger wirksam wird. Bei starkem Eingangssignal ist die in üblicher Weise erzeugte Regelspannung hoch und der Innenwiderstand der Diode groß, so daß infolge der dann starken Gegenkopplung die Verstärkung des Tranistors niedrig ist. Die Gegenkopplung wird maximal, wenn die Diode in den Sperrzustand gesteuert ist. Bei kleinem Eingangssignal und entsprechend rv'-ciriger Regelspannung wird die Diode dagegen zunehmend in ihren Durchiaßbereich gesteuert, so daß die Gegenkopplung geringer und die Verstärkung entsprechend größer wird, wie dies bei üblichen geregelten Verstärkern der Fall ist

Aus der DE-AS 12 48 704 ist weiterhin ein Verstärker mit einem Transistor bekannt dessen Emitterwiderstand ebenfalls als Gegenkopplungswiderstand wirkt und durch zwei mit entgegengesetzter Polarität in Reihe geschaltete Dioden wechselspannungsmäßig überbrückt ist. Über die Vorspannung der Dioden läßt sich deren Innenwiderstand und damit der Gegenkopplungsgrad verändern. Bei großer Aussteuerung des Verstärkers wird jedoch eine der beiden Dioden in den Sperrzustand gesteuert, so daß die dann nur noch durch die Größe des Emitterwiderstands bestimmte Gegenkopplung maximal und die Verstärkung minimal ist Am Beispiel einer einer Sägezahnspannung überlagerten Hochfrequenzschwingung ist gezeigt, daß mit zunehmender Sägezahnamplitude die Verstärkung des Wechselspannungssignals — wegen der stärker werdenden

Gegenkopplung — kleiner wird.

Die Erfindung bezieht sich nun auf Verstärker, die sich insbesondere zur Verstärkung eines Videoträgersignals entsprechend dem Pegel des Leuchtdichtesignals bei einer Farbfernsehkamera mit nur einer Aufnahmeröhre eignen. Bei einer Farbkamera mit nur einer Aufnahmeröhre verwendet man ein Streifenfilter, welches üblicherweise aus einem Gitter paralleler Linien besteht, welche im Winkel übereinander angeordnet sein

können. Die Linien eines solchen Gitters sind so vorgesehen, daß sie unterschiedliche subtraktive Primärfarben haben. Das Filter ist innerhalb des optischen Systems der (Camera angeordnet, so daß das von der Aufnahmeszene oder dem Bild kommende Licht auf seinem Weg zur Aufnahmeröhre durch das Filter hindurchläuft Das Filter dient zur Ableitung von drei Arten von Informationen (Leuchtdichte und zwei Farbkompenenten), die zur Rekonstruktion des ursprünglichen Farbbildes ausreichen. Durch Abtasten der Aufnahmeröhre mit den üblichen Fernsehfrequenzen werden diese Informationen enthaltende Signale abgeleitet Wegen der Eigenschaften des Filters liegen die Farbinformationssignale als Frequenzbänder symmetrisch um relativ hochfrequente Trägerwellen vor.

Die niederfrequente Information des Filterausgangssignals stellt die mittlere Helligkeit dar und führt somit zu einem Signal, dessen Amplitude den Leuchtdichteannteil der Aufnahmeszene repräsentiert Bei geeigneten Fiiterfarben kann man daher aus diesen informationen ein Leuchtdichtesignal V, ein blaues Farbdifferenzsignal B-y und ein rotes Farbdifferenzsignal R- Y ableiten, und diese Signale können zu einem zusammengesetzten Videosignal kombiniert werden.

Ein Problem tritt jedoch bei derartigen Kameras auf, wenn die Aufnahmeröhre, beispielsweise ein Vidicon, einen solchen Gammakoeffizienten hat, daß die Ausgangsspannung der Kamera bei einem linearen Anstieg der Beleuchtung nicht linear verläuft Die Übertragungscharakteristik eines solchen Vidicon führt also dazu, daß infolge des Gammakoeffizienten bei heller Beleuchtung die Trägeramplitude kleiner ist, als sie sein sollte. Das demodulierte Trägersignal unterscheidet sich daher in seiner Spannungsform vom Leuchtdichtesignal. Wenn beispielsweise bei der Abtastung eine Treppenspannung erzeugt wird, dann ist die Treppenkurve des Leuchtdichtesignals nicht identisch mit der Treppenkurve des demodulierten Farbsignals. Damit sich das richtige Ausgangssignal ergibt muß aber die Form dieser beiden Komponenten die gleiche sein.

Mit zunehmender Gleichspannungskomponente des erzeugten Signals sinkt also bei derartigen Kameras die dieser überlagerte Wechselspannungskomponente, die Amplitude der Wechselspannungskomponente ändert sich also in unerwünschter Weise entgegengesetzt zur Gleichspannungskomponente.

Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, bei einer Einröhren-Farbfernsehkamera die unerwünschte Abhängigkeit der Amplitude der Wechselspannungskomponente von der Größe der Gleichspannungskomponente, der diese Wechselspannungskomponente überlagert ist, zu beseitigen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 angegebene Verwendung gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Verwendung der Korrekturschaltung in einer Einröhren-Farbfernsehkamera, insbesondere als Farbträger-Bandpaßverstärker, liefert die Korrekturschaltung an ihrem Ausgang eine Trägeramplitude, welche sich in Abhängigkeit von der Größe des den Farbträger begleitenden Leuchtdichtesignals in einer solchen Weise ändert, daß die erwähnten störenden Einflüsse des Gammakoeffizienten kompensiert werden.

Weiterbildungeil der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Darstellungen eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild einer Kameraschaltung a>it nur einer Aufnahmeröhre,

F i g. 2 ein teilweise in Blockdarstellung ausgeführtes Schaltbild eines Bandpaßverstärkers, und
F i g. 3 eine Reihe von Kurvenformen zur Erläuterung der Betriebsweise der in F i g. 2 dargestellten Schaltung. In Fig. 1 ist eine Farbkamera mit nur einer Aufnahmeröhre einschließlich der Farbcodierschaltung veranschaulicht Bei einer solchen Kamera wird das wiederzugebende Bild 10 mit Hilfe eines Linsensystems 14 auf die Oberfläche einer Vidiconkameraröhre 12 projiziert Zwischen der Photokathode des Vidicons und der Szene ist ein Streifenfilter 15 angeordnet dessen Lage so gewählt ist daß das von der Szene kommende Licht nach Durchlaufen der Linse 14 auf seinem Weg zum Vidicon auch das Filter passieren muß. Die Ausgangssignale des Vidicons 12 werden dem Eingang einer Verstärkerschaltung 16 zugeführt.
Das Ausgangssignal des Verstärk ijs 16 steuert drei

2ö zusätzliche Verstärker. Die niederfrequenten Anteile des Ausgangssignals des Videoverstärkers 16 werden einem Leuchtdichteverstärker 17 zugeführt, welcher auf Frequenzen bis etwa 3 MHz anspricht Ferner iät ein Rot-Bardpaßverstärker 18, welcher auf Signale mit einer Mittenfrequenz von etwa 5 MHz anspricht, und ein Blau-Bandpaßverstärker 19 vorgesehen, der Signale mit der Mittenfrequenz von etwa 3,5 MHz verarbeitet Die Ausgangssignale der Bandpaßverstäiker 18 und 19 werden getrennten Hüllkurvendetektoren 20 und 21 zugeführt, die an ihren Ausgängen elektrische Signale liefern, welche die von der Originalszene abgeleiteten Rot- und Blau- Informationssignale darstellen.

Das Signal am Ausgang des Videoverstärkers 16 enthält hochfrequente Träger von den beim Abtastvorgang erzeugten Frequenzen. Zur Trennung dieser unterschiedlichen Informationen, welche in der Szene vorkommen und in dem Frequenzbereich enthalten sind, wird ein Abtastvorgang durchgeführt. Ein typisches Streifenfilter wie das Filter 15 kann etwa 270 HorizontaHjiien und und 190 Vertikallinien in Gitterstruktur aufweisen. Wird die Szene in üblicher Weise mit den normalen Fernsehwerten abgetastet (also mit etwa 53 usek pro Zeile), dann wird ein 5-MHz-Signal erzeugt, dessen Amplituden von dem Betrag des vorhandenen roten Lichtanteils moduliert ist. Ferner wird ein weiterer Träger von etwa 3,5 MHz erzeugt, dessen Amplitude durch den Betrag des blauen Lichtanteils moduliert ist Die niederfrequente Information, welche ebenfalls bei dem Abtastprozeß entsteht stellt die vorliegende

so Helligkeit dar und bildet amplitudenmäßig die Leuchtdichtekomponente. Die erwähnten hochfrequenten Tragersj.^nale, weiche den geeigneten codierten Farben entsprechen, werden daher durch passende Bandpaßverstärker 18 und *9 getrennt, und die getrennten Träger- und Seitenbänder werden demoduliert und als Rotbzw. Blau-Signalinformation verwendet.

Das Vidicon 12 zeichnet sich durch eine gewisse Nichtlinearität auo, die mit Hilfe des bekannten Gammakoeffizitnten beschrieben werden kann. Dieser die Übertragungseigenschaften kennzeichnende Koeffizient bringt zum Ausdruck, daß die Ausg.ingsspannung des Vidicons bei einem linearen Anstieg der Szenenhelligkeit nicht linear verläuft. Die durch tien Gammakoeffizienten beschriebene Übertragungscharakteristik hat somic zur Folge, daß die Amplitude des vorerwähnten Trägersignals niedriger als ein der tatsächlichen Helligkeit der Szene entsprechender gewünschter Wert ist. Die Folge davon wiederum ist, daß die Wellenformen

der demodulierten Signale, welche von den Detektoren 20 und 21 geliefert werden, andere Formen als das Leuchtdichtesignal haben. Damit nach der Kombinierung ein richtiges Signal entsteht, müssen aber die Formen notwendigerweise gleich sein. s

In F i g. 2 ist ein Verstärker dargestellt, der als Bandpaßverstärker 18 oder 19 in Fi g. 1 Verwendung finden kann. Ein Transistor 30 ist in Emittergrundschaltung vorgesehen und mit seinem Kollektor über einen abgestimmten Kreis, welcher die Primärwicklungsinduktivitat eines Transformators 31 mit einem parallelgeschalteten Kondensator 32 enthält, an eine Betriebsspannungsquelle + Ve geschaltet. Der Emitter ist über Widerstände 34 und 35 auf ein Bezugspotential, die negative Klemme — V,, gelegt. Der Verbindungspunkt beider Widerstände 34 und 35 liegt an der Anode einer Diode 36, deren Elektrode über ein Potentiometer 37 an den Schleifer eines zweiten Potentiometers 38 geführt ist Ein Anschluß des Potentiometers 38 liegt an einer mit + Vr bezeichneten Bezugsspannung, der andere Anschluß an einer mit — V« bezeichneten negativen Bezugsspannung. Der Abgriff des Potentiometers 38 ist nach Masse mit Hilfe eines Filterkondensators 40 überbrückt. Die Basis des Transistors 30 ist über eine geeignete Klemmschaltung 41 an den Ausgang des Videoverstärkers 16 (Fig. 1) angeschlossen. Die Klemmschaltung dient der Einstellung der Basisspannung auf einen gewissen Wert gegenüber dem Eingangssignal. Als Klemmspannung kann beispielsweise Masse gewählt werden. Auf diese Weise können die der Basis zugeführten Signalschwankungen Gleichspannungskomponenten haben, welche von der Art und Wellenform des Signals abhängen, wenn diese Signale auf einen vorbestimmten Wert bezogen werden.

Die Wirkungsweise der Schaltung sei nun an Hand von F i g. 3 beschrieben. Damit man ein geeignetes Signal erhält, welches sich zur Bildung eines zusammengesetzten Signals aus einer Kamerakette mit Farbcodierung eignet, muß man, wie bereits oben angedeutet, sicherstellen, daß der der jeweiligen Farbinfqrmation zugeordnete Träger wegen der nichtlinearen Übertragungscharakteristik des Vidicons bei hohen Leuchtdichtepegeln mehr als bei niedrigen Leuchtdichtepegeln verstärkt wird.

F i g. 3a zeigt die Kurvenform der Farbinformation, welche durch die Abtastung eines roten Balkens, dem ein weißer Balken folgt, erhalten wird. Ein solches Muster trifft für die Abtastung eines üblichen NTSC-Farbbalkenmusters zu. Die Amplitude des hochfrequenten Trägers ist ebenfalls näherungsweise dargestellt Das in Fig.3a veranschaulichte Signal wird der Basis des Transistors 30 zugeführt. Aus F i g. 3a ist zu erkennen, daß die Amplitude des dem weißen Balken zugeordneten Trägers niedriger als die Amplitude des dem roten Balken zugeordneten Trägers ist Der Grund hierfür liegt in dem Leuchtdichtepegel und dem Gammakoeffizient des Vidicons. Das Weißbalkensignal hat eine größere Gleichspannungskomponente als das Rotbalkensignal, für welches in der Darstellung diese Komponente Null ist. Um die vorerwähnten Probleme zu vermeiden, muß man dafür sorgen, daß die Amplituden der beiden Träger gleich groß werden.

F i g. 3b zeigt das Ausgangssignal des Verstärkers 30, wenn keine Korrektur durchgeführt wird. Aus F i g. 3b geht ferner hervor, daß der den weißen Balken darstellende Träger in seiner Amplitude kleiner als der den roten Balken darstellende Träger ist Das Ausgangssignal des Detektors 20 im roten Kanal würde daher in seiner Form nicht mit dem vom Leuchtdichiekanal erzeugten Signal übereinstimmen.

Die in Fig.2 dargestellte Schaltung arbeitet folgendermaßen. Wenn die Diode 3€ leitet, dann wird die Verstärkung des Verstärkertransistors 30 vergrößert. Bei leitender Diode 36 wird nämlich der Widerstand 35 überbrückt, der normalerweise als Gegenkopplungswiderstand wirkt. Leitet die Diode 36 dagegen nicht, dann ist die Verstärkung des Verstärkers geringer.

Nimmt man an, daß das in F i g. 3a dargestellte Signal der Basis des Transistors 30 zugeführt wird, dann erhöht sich während des Weißbalkens die Spannung am Emitter infolge des höheren Pegels der dargestellten Leuchtdichtekomponente. Sobald die Spannung an der Anode der Diode 36 soweit angewachsen ist, daß sie die Kathodenspannung erreicht, dann leitet die Diode und erhöht damit die Verstärkung. Dadurch wird das die Leuchtdichtskcmpcnente darstellende Trä^crsi^ns! um £incn höheren Faktor verstärkt Auf diese Weise hat das am Kollektor des Transistors 30 über den Transformator 31 abgenommene Ausgangssignal für die roten und weißen Balken eine besser übereinstimmende Amplitude, wie F i g. 3c zeigt. Der Punkt, bei welchem die Diode 36 leitet, und damit die Größe der erhältlichen Verstärkungsregelung hängt von den Einstellungen der Potentiometer 38 und 37 ab.

Die Vorstehend beschriebene Schaltung kann mit mehreren verschiedenen Vidicons in Farbkameras mit einer Aufnahmeröhre zusammenarbeiten und ergibt eine Verschiedenheit von Verstärkungsänderungen entsprechend den besonderen Charakteristiken des Vidicons und der gewünschten Korrekturgröße. Die beschriebene Schaltung stellt automatisch sicher, daß das Trägersignal bei hohen Leuchtdichtepegeln mehr verstärkt wird als bei niedrigen Leuchtdichtepegeln, so daß auf diese Weise eine Kompensation der nichtlinearen Charakteristik des in typischen Kamerasystemen mit Farbcodierung verwendeten Vidicons bewirkt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verwendung einer Korrekturschaltung mit einem regelbaren Verstärker (30), dessen Signaleingang ein Wechselspannungssignal sowie eine sich ändernde Gleichspannung zugeführt sind und der eine die Verstärkung beeinflussende Impedanzanordnung (34, 35, 37) mit einer Impedanz (34, 35) enthält, an die durch ein Schalterelement (36), dessen Schaltzustand von der Größe der Gleichspannung abhängt, eine zusätzliche Impedanz (37) angeschlossen ist, welche die Größe der Gesamtimpedanz der Impedanzanordnung entgegengesetzt zur Größe der Gleichspannung und dadurch den Verstärkungsgrad des Verstärkers gleichsinnig mit der Größe der Gleichspannung ändert, in einer Einröhren-Farbfernsehkamera mit einem Farbstreifenfilter und einer Bildaufnahmeröhre, aufgrund deren Gammakoeffizienten die Amplitude des vorn Farbstreifenfilter erzeugten Trägersignals im Vergleich zur Amplitude des Leuchtdichtesignals bei heller Beleuchtung kleiner ist, als sie sein sollte, zur Kompensation dieser Nichtlinearität

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanz in der die Verstärkung beeinflussenden Impedanzanordnung ein Gegenkopplungswiderstand (34, 35) ist, welcher zwischen eine gemeinsame Elektrode eines Verstärkerelements (30) —ιύ einen Bezugspotentialpunkt {—V_c) geschaltet ist, daß die zusätzliche Impedanz (36,37, 40) mindestens einen Teil (35) des Gegenkopplungswiderstands überbrückt und daß das Schalterelement eine Diode (36) ist.

3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Impedanz ferner einen Kondensator (40) enthält, der bei der Frequenz des Wechselspannungssignals eine relativ niedrige Impedanz hat.

4. Schaltung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Eingang des Verstärkers eine Klemmschaltung (41) verbunden ist, welche das zugeführte Trägersignal in Beziehung zu einem vorbestimmten Klemmpegel setzt.