DE2209824C3

DE2209824C3 - Anordnung zur Intensitätssteuerung des Elektronenstrahls eines Elektronenstrahl Oszillographen

Info

Publication number: DE2209824C3
Application number: DE2209824A
Authority: DE
Inventors: Aake Valentin Karlskoga Nilsson (Schweden)
Original assignee: Bofors AB
Current assignee: Saab Bofors AB
Priority date: 1971-03-01
Filing date: 1972-03-01
Publication date: 1974-09-05
Also published as: US3795836A; IT948783B; DE2209824B2; FR2127879A5; SE350610B; DE2209824A1; JPS5228380B1; GB1388921A

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur lntensitätssteuerung des Elektronenstrahls eines Eleklronenstrahloszillographen /um Vermeiden von Überbelichtungen bei Filmaufzeichnungen der auf dem Oszillographenschirm wiedergegebenen Bilder mit einer Kamera, bei der die Belichtungszeit als Funktion der Bildfrequenz des Elektronenstrahloszillographen und die Blende als Funktion der Filmempfindlichkeit und der eingestellten Belichtungszeit gewählt sind, mit von Hand einstellbaren Steuermitteln zur Steuerung der Amplitude des elektrischen Bildsignals, welches

*o den 'niensiiiilssleucrmiildn in dem Oszillographen zur Erzeugung eines Bildes auf dem Bildschirm desselben zugeführt wird.

Bei der Aufzeichnung von mit Elektronenstrahlröhren, insbesondere Elektronenstrahloszillographen

»5 dargestellten Bildern mit Hilfe einer fotografischen Kamera ergibt sich stets das Problem, daß bei unterschiedlicher Leuchtdichte bei als Funktion der Bildfrequenz der Anzeigeeinheit gewählter Belichtungszeit und als Funktion der Filmempfindlichkeit der eingestellten Belichtungszeit gewählter Blende einzelne Punkte oder Bereiche überbelichtet sind und damit nicht untersucht werden können. In vielen Fällen, in denen beispielsweise mit Hilfe einer thermographischen Einrichtung eine Aufnahme von sich bewegenden Objekten gemacht werden soll, muß die Wahl der Einstellung von Belichtungszeit und Blende sehr schnell erfolgen. Hier ist eine richtige Einstellung insbesondere dann schwierig, wenn sowohl Objekt als auch Hintergrund jeweils eine flache Tempcraturver-

*o teilung haben.

Aus d'.-r deutschen Patentschrift 755 Π3 ist eine Vorrichtung zur Helligkeitssteuerung von Oszillographen bekannt, bei der eine Steuerspannung abgeleitet und diese einer Steueranordnung des Oszillographen derart zugeführt wird, daß die Freigabe des Lichtbzw. Elektronenstrahls nur dann erfolgt, wenn die Meßgröße einen Grenzwert überschreitet, derart, daG die Kurventeile, deren Helligkeit einen vorgewählten Wert übersteigt, nicht mit aufgezeichnet werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung dei eingangs beschriebenen Art zu schaffen, mit der e; möglich wird, nicht nur die Aufzeichnung von Kurventeilen mit einer zu großen Helligkeit zu unter drücken, sondern eine objektive Einstellrnöglichkei zu schaffen, mit der bei Beibehaltung der eingestellter Belichtungszeit und Blende das Bildsignal in seinei

Helligkeit so verändert wird, daß eine Öberstrahlunj

bzw. Überbelichtung des Filmes vermieden wird.

Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung zur In tensitiitssteuerung des Elektronenstrahls eines Elek tronenstrahloszillographcn der eingangs beschriebe nen Art gelöst, die gemäß der Erfindung dadurcl gekennzeichnet ist, daß das Bildsignal einer zusätzli chen Schaltung zugeführt wird, die das Bildsignal fü die Zeit unterdrückt oder schwächt, in der die Signal amplitude ein Spannungsniveau überschreitet, wel ches bei der eingestellten Belichtungszeit und Blend sonst für den dieser 2'eit entsprechenden Bildpunl«

cine Überbelichtung des Filmes bewirken wurde, daß die Inlensitütssteuermiltel während dieser Zeit mit einer solchen Spannung beaufschlagt werden, daß der Punkt total oder weitgehend in dem Bild gelöscht wird, worauf bei Beibehalten der eingestellten Belichtungszeit und Blende die Amplitude des Bildsignals mittels der von Hand einstellbaren Steuermittel verändert wird, bis der hellste Punkt in dem zu untersuchenden Bildteil gerade nicht mehr gelöscht wird.

Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden an Hand der Zeichnungen erläutert.

Fig. 1 zeigt ein typisches Beispiel einer Schwärzungskurve für einen Film, d. h. die graphische Beziehungzwischen der Belichtung E des Films und dessen Schwärzung S;

Fig. 2 zeig! im Blockschaltbild die der Bildsignalverarbeitung diei ■ nden Stufen in einer üblichen thermo^raphischen VorrHitung;

Fig. 3 zeigt eine erste Ausführungsform der Erfindung in Form eines Schallschemas, das in den üiJdsignalverarbeitungskreisen nach F i g. 2 verwendet werden kann;

Fig. 4 zeigt ein Schaltbild, weiches zusammen mit übrigen Teilen der in F i g. 3 gezeigten Schaltung eine weitere Ausführungsform der Erfindung bildet.

In Fig. 1 bedeuten E_A und E_B die Grenzwerte für die Belichtung, und zur Erzielung einer korrekten Belichtung des jeweiligen Filmes muß die Belichtung innerhalb dieser Grenzen bleiben. Dieser Teil der Schwärzungskurve zeigt für die meisten Filmtypen einen im wesentlichen logarithmisch-geradlinigen Verlauf. Wenn die Belichtung den Grenzwert £_fl überschreitet, wird der Film überbelichtet. Dies bedeutet, daß die Helligkeit des zu fotografierenden Bildes des Elcktronenstrahloszilloigraphen unterhalb einem der Belichtung E_B entsprechenden Wert bleiben muß.

Das Blockschaltbild in F i g. 2 stellt die hauptsächlichen Teile für die Signalverarbeitung eines elektrischen Signals, des sogenannten Bildsignals, dar, welches von einem (nicht dargestellten) Detektor einer Kameraeinheit beim Abtasten eines zu messenden Objektes erzeugt wird.. Nach der Verarbeitung wird das Signal einer intensitätssteuernden Elektrode einer (ebenfalls nicht dargestellten) Bildwiedergaheeinheit zugeführt, um die Temperaturverteilung des Meßobjektes bildlich darzustellen. Der Detektoi ist an den Eingang eines Vorverstärkers 1 angeschlossen. Der Ausgang des Vorverstärkers 1 ist mit einer Meßbereich-Wählstufe 2 verbunden, mit der ein Meßbereich grob eingestellt werdein kann, der den Temperaturunterschieden des Meßobjektes entspricht. Der Ausgang der Meßbereich-Wählstufe 2 ist an den Eingang eines Zwischenverstärkers 3 angeschlossen, dessen Ausgang mit einem der Eingänge einer Subtrahierstufe 4 verbunden ist, deren anderer Eingang mit einer sogenannten Schwarzniveausteuerung S verbunden ist. Diese führt der Subtrahierstufe 4 eine Spannung zu, deren Amplitude von Hand an der Steuerung 5 festgelegt werden kann. Auf diese Weise kann dem Bildsignal von Hand ein Potential hinzugefügt oder abgezogen werden. Man kann somit während der Messung den mittleren Helligkeitswert des wiedergegebenen Bildes durch die Steuerung 5 erhöhen oder vermindern. Der Ausgang der Subtrahierstufe 4 ist mit einer sogenannten Kontraststeuerung 6 verbunden, mit der die Verstärkung des Bildsignals, d. h. der Kontrast des Bildes, von Hand eingestellt werden kann. Somit kann während der Messung auch die Intensität des wiedergegebenen .Bildes.durch die Steuerung 6 eingestellt werden. In der Regel kann diese Intensität auch durch eine »Intensitäts«-Steuerung variiert werden, die bei allen üblichen Typen von Elektronenstrahloszillographen vorhanden ist. Bei einer thermographischen Einrichtung wird diese Steuerung jedoch lediglich, wenn überhaupt, zum Trimmen verwendet und wird normalerweise während der Messung nicht berührt. Nach der Kontraststeuerung 6 ίο wird das Bildsignal einem Endverstärker 7 zugeführt, dessen Ausgang mit der obenerwähnten Intensitätssteuerelektrode der Bildröhre der Wiedergabeeinheit verbunden ist.

Gemäß der Erfindung ist die Schaltung nach Y ι g. 1 zwischen der Kontraststeuerung 6 und der Intensilüissteuerelektrode der Wiedergabeeinheit angeordnet. Der Endverstärker 7 gemäß Fig. 2 ist bereits Bestandteil der in Fig. 3 gezeigten Schaltung, und zwar in Form eines Transistorverstärkers (Transistor / 1 und Widerstände Al, Rl). Von der Kontraststeuerung 6 gemäß F i g. 2 wird das Bildsignal der Basis eines Transistors 72 zugeführt, der zusammen mit einem Emitterwiderstand A3 und Schutzwiderstanden A4 und Λ5 einen Emitterfolger bildet. Der Emitter »5 des Transistors Tl ist mit zwei Schaltern 51 und 52 verbunden. Wenn der Schalter 51 geschlossen wird, erhält man das erfindungsgemäß angestrebte Arbeiten der Einrichtung. Der Schalter 52 und einige andere im folgenden beschriebene Elemente sind für die Erfindung nicht unbedingt erforderlich und werden nur der Vollständigkeit halber im Rahmen der Ausfuhrungsform beschrieben. Wenn die Schalter 51 und 52 geöffnet sind, wird die Spannung des Bildsignals durch zwei Widerstände Ä6, Rl geteilt. Wird der Schalter 52 geschlossen, während der Schalter 51 geöffnet bleibt, ist der Widerstand Ä6 kurzgeschlossen und tragt dann nicht mehr zur Beeinflussung des Bildsignals durch Spannungsteilung bei. Der Schalter 52 ermöglicht es, dieselbe Helligkeit bei einem in normaler Größe und einem vergrößert wiedergegebenen Bild zu erhalten. In letzterem Fall erfolgt die Zeilenwanderung des Elektronenstrahls des Elektronenstrahloszillographen mit höherer Geschwindigkeit und auch der Abstand der Zeilen ist größer als bei einem Bild in Normalgröße. Eine Zenerdiode ZX zwischen dem Widerstand Ä7 und Masse bildet ein Refercnzpotcntial bei der Spannungsteilung des Bildsignals. Sie erhält ihre Vorspannung durch den Widersland R». Nach der Spannungsteilung läuft das Bildsignal zuerst durch einen weiteren Emitterfolgej in Form eines Transistors Ti und eines Widerstandes K9, der als Schutz fur den Endverstärker Tl, R1 und Rl dient. Das verstärkte Bildsignal wird schließlich der Intensitätssteuerleketrode der Bildröhre der Wie dergabeeinhcit zugeführt.

Ein Transistor 74 im Emitterkreis des Verstärkertransistors Tl arbeitet als Schalter, der geschlosser ist, wenn der Elektronenstrahl sichtbar sein soll, unc geöffnet, wenn der Elektronenstrahl ausgelöschi werden soll, sowohl während des Zeilenrücklaufs ir Λ-Richtung als auch während des Bildrücklaufs in y-Richtung. . ,

Normalerweise (wenn der Schalter 51 geöffnet ist, wird der Transistor T4 durch eine UND-Stufe gesteu ert (die in der Zeichnung nicht dargestellt ist). Dei Transistor Γ4 wird dann während der genannten Zei len- und Bildriickläufe gesperrt. Dies bedeutet, daC der Transistor 71 ebenfalls gesperrt ist, woraus sich

wiederum ergibt, dall tier Kollekloi des Transistors 7*1 ein Potential von nahezu + 200 V hai. Wenn dei Transistor 7*4 leitend ist und ein normales Mildsignal anlegt, variiert das Potential am Kollektor des Ί ransistors Tl etwa zwischen 4 110 V (schwarz auf dem Bildschirm) und + M) V (weiß auf dem Bildschirm).

Wenn der Schalter .Vl geschlossen wird, wird das Bildsignal außerdem der Basis eines Transistors 7 5 zugeführt, und zwar über einen Spannungsteiler, der aus drei Widerständen KlO. KIl und Λ12 besteht. Wenn das spannungsgeleiltc Bildsignal an der Basis des Transistors 7'5 über die Einsehalischwdlc des Transistors TS (etwa - 11,5 V) ansteigt, wird dieser Transistor in hohem Maße !eilend, so daß Strom durch einen Widerstand Λ14 im Kollcktorkrcis des Transistors TS fließt. Die Basis des T ransistors T4 wird gesperrt, wodurch auch der leitende Zustand des Transistors Tl beendet wird. Infolgedessen wird das Bildsignal blockiert, und die Intensitätssteuerclektrode der Bildröhre empfängt statt dessen ein Potential von nahezu + 200 V. Hierdurch werden diejenigen Bereiche oder Punkte des Bildes ausgelöscht, die denjenigen Teilen des Bildsignals entsprechen, bei denen an der Basis des Transistors TS ein Potential von mehr als - 11,5 V vorhanden ist. Der Widerstand Λ11 ist ein Trimmpotentiometer und kann so eingestellt werden, daß ein gewünschtes Hclligkeitsniveau gewählt wird, bei welchem das Bild ausgelöscht werden soll. Dieses Helligkeitsniveau wird so gewählt, daß es bei einer gegebenen Einstellung der Belichtungszeit und Blendenöffnung einer vor dem Elektronenslrahioszillograph angeordneten Kamera, mit der das vom Elektronenstrahloszillograph wiedergegebene Bild fotografiert werden soll, einer Belichtung des Films entspricht, die unter dem Wert E₈ von Fig. 1 liegt. Hierdurch wird eine Überbelichtung des Films verhindert. Die jeweilige Belichtungszeit hängt ab von der Bildfrequenz des wiedergegebenen Bildes, während die Wahl der Blendenöffnung hauptsächlich von der Filmempfindlichkeit und der gewählten Belichtungszeit abhängt.

Die Einstellung des Potentiometers RiI geschieht vorzugsweise wie folgt: Hin Bausch Baumwolle, Watte od. dgl. wird vor den zur Hori/ontalabtastung dienenden beweglichen Spiegel in der Kameracinhcit der thermographischen Einrichtung gehalten. Infolgedessen empfängt der Detektor ein konstantes Signal. Ein Belichtungsmesser wird aut einen Wert eingestellt, der bei einer bestimmten Einstellung der Verschlußzeit und Blendenöffnung der Kamera dem maximalen Belichtungsbereich eines Filmes mit normaler Lichtempfindlichkeit entsprechen soll. Das Licht im Meßraum wird ausgeschaltet und der Belichtungsmesser wird nahe dem Bildschirm und im rechten Winkel zu diesem angeordnet. Die Bildhelligkeit wird durch die Schwarzniveausteuerung S nach Fig. 2 auf den am Belichtungsmesser eingestellten Wert eingestellt. Der Schalter 51 in Fig. 3 wird geschlossen und dann der Widerstand des Potentiometers RIl so lange eingestellt, bis das Bild de« Elcktroncnstrahloszillographcn gerade eben auszulöschen beginnt.

Beim Wechseln von einem Film mit einer bestimmten Empfindlich!., it /u einem anderen Film mit anderer Empfindlichkeit muß das Potentiometer nicht neu eingestellt werden. Statt dessen stellt die Bedienungsperson lediglich die Blendenöffnung der Kamera neu ein.

Hui (ki Anoidnung nach Fig. 4 ist die Basis des 1 i.insistdi's IS gennill Fig. 3 ebenfalls mit dem Ausgang /Ί ilos Spiinnungsleilers Λ10, Λ11, /?12 verbunden. Der Widerstand RIi des Kollektorkreises ilc. I lansisiois /5 ist hier jedoch nicht mit der Basis des sogenannten Lnschlransislors 7'4 von Fig. 3 (der auch in einer üblichen Wiedergabevorrichtung vorhanden ist) verbunden, sondern mit dem normalen Bildsignaikunal.d. h. über einen Widerstand R14 mit

ίο dem Emiller dos Emitterfolger^ Ti von Fig. 3 und dadurch auch mit der Basis der Endverstärkerstufe 71 von Fi g. 3. Dies bedeutet, daß bei leitfühigcm Zustand des Transistors 7'5, d. h. wenn das geteilte Bildsignal an der Basis dos Transistors TS dessen Sperrnivcau übersteigt, das Potential an der Basis des Transistors Tl so stark abfallt, daß die Intcnsitätsstcuerclektrode des Elektronenstrahloszillographcn mit einer Spannung von mehr als + 110 V versorgt wird. Infolgedessen werden diejenigen Bereiche oder

ao Punkte des Bildes, die sonst eine das gewünschte maximale Helligkcitsnivcau übersteigende Intensität hätten, vollständig ausgelöscht.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung erweist sich als besonders vorteilhaft dann, wenn in größeren Zcit-

»5 abständen aufgenommene Bilder miteinander verglichen werden, um etwaige Änderungen in der Temperaturverteilung des Meßobjektes festzustellen. Zu diesem Zweck wird ein Körper, der einen sogenannten schwarzen Körper darstellen soll, zusammen mit dem Meßobjekt im Bildwinkel der Kamera angeordnet Der Bezugskörper muß eine höhere Temperatur als das Meßobjekt haben. Bei geöffnetem Schalter Sl wird ein normales Grautonbild unter Verwendung des Meßbereichwählers 2 nach Fig. 2 so eingestellt, daß es am besten dem tatsächlichen Bildbereich entspricht. Der Schalter Sl wird geschlossen und die Steuerungen S und 6 in Fig. 2 so eingestellt, daß der dem Referenzkörper entsprechende Bildpunkt oder -bereich ausgelöscht wird. Die Bedienungsperson hat dann Gewißheit, daß die Bildhelligkeit genauso hoch eingestellt worden ist wie bei der früheren Messung. Somit entspricht dann jede Änderung in der Schwärzung des belichteten Filmes einer echten Änderung der Temperaturverteilung des Meßobjektes, vorausgesetzt, daß dieselbe Filmsorte verwendet wurde und daß die Verschlußzeit und Blendenöffnung der Kamera in beiden Fällen die gleichen waren.

Als Beispiel für weitere Anwendungszwecke der Erfindung wird folgendes ausgeführt: Häufig ist nur das Temperaturbild eines bestimmten Teiles des Meßobjekts von besonderem Interesse. Wenn dieser Teil im Vergleich zu den übrigen Teilen des Objektes eine solche Temperatur hat, daß sie auf dem Bildschirm durch einen Grauton wiedergegeben wird, dann ist es außerordentlich schwierig, mit üblichen Einrichtungen eine für die spätere Analyse geeignete Fotografie zu erhalten. Es ist nicht möglich, durch Erhöhung der Bildhelligkeit den grauen Bereich mit größerer Helligkeit zwecks besserer Belichtung wiederzugeben, da dann die Helligkeit des Gesamtbildes ebenfalls erhöht würde und die früheren weißen Teile des Bildes noch weißer bzw. heller erscheinen würden und eine Oberbelichtung des Filmes zur Folge hätten. Mil der erfindungsgemäßen Einrichtung kann dieses

Problem jedoch in außerordentlich eleganter Weise gelöst werden. Es ist möglieh, die Bildintensität zu erhöhen, ohne den Film überzubelichten, indem man den Schalter Sl schließt und die Intensität des jeweils

fc

nteressierenden Bildbereiches auf ein gewünschtes Niveau anhebt, beispielsweise mit der Steuerung 5. Diejenigen Bildteile, die nicht interessieren und die bei einer üblichen Einrichtung zu hell erscheinen würden, werden nunmehr vollständig ausgelöscht.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Zahlreiche Änderungen und Ausgestaltungen liegen im Rahmen der Erfindung. Beispielsweise kann die Bildauslöschfunktion auch durch indirekte Beeinflussung des auf dem Bildschirm erscheinenden Bildes erfolgen, indem das Bildauslöschsignal der Kathode der Bildröhre züge-

führt wird und dadurch den Elektronenstrahl auslöscht, wodurch diejenigen Teile des Bildes, die die gewählte Helligkeit übersteigen, vollständig ausgelöscht werden. Hierzu wird der Kollektor des Tränsistors TS in F i g. 3 und 4 einerseits über einen Widerstand mit einem bestimmten Festpotential und andererseits direkt mit der Kathode verbunden. Der Emitter des Transistors wird mit einem anderen Potential verbunden, welches beträchtlich niedriger ist als das genannte Festpotential, während an seiner Basis das geteilte Bildsignal in der oben beschriebenen Weise zugeführt wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Intensitätssteuerung des Elektronenstrahls eines Elektronenstrahloszillographen zum Vermeiden von Überlichtungen bei Filmaufzeichnungen der auf dem Oszillographenschirm wiedergegebenen Bilder mit einer Kamera, bei der die Belichtungszeit als Funktion der Bildfrequenz des Elektronenstrahloszillographen und die Blende als Funktion der Filmempfindlichkeit und der eingestellten Belichtungszeit gewählt sind, mit von Hand einstellbaren Steuermitteln zur Steuerung der Amplitude des elektrischen Bildsignals, welches den Intensitätssteuermitteln in ilem Oszillographen zur Erzeugung eines Bildes auf dem Bildschirm desselben zugeführt wirii, d adurc-h gekennzeichnet, daß das Bildsignal einer zusätzlichen Schaltung (All) zugeführt wird, die das Bildsignal für die Zeit unterdrückt oder schwächt, in der die Signalamplitude ein Spannungsniveau überschreitet, welches bei der eingestellten Belichtrngszeit und Blende sonst für den dieser Zeit entsprechenden Bildpunkt eine Überbelichtung des Filmes bewirken würde, daß die Intensitätssteuermittel (7*1) während dieser Zeit mit einer solchen Spannung beaufschlagt werden, daß der Punkt total oder weitgehend in dem Bild gelöscht wird, worauf bei Beibehalten der eingestellten Belichtungszeit und Blende die Amplitude des Bildsignals mittels der von Hand einstellbaren Steuermittel (5, 6) verändert wird, bis der hellste Punkt in dem zu untersuchenden Bildteil gerade nicht mehr gelöscht wird.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Schaltung (RIl) einen einstellbaren Spannungsteiler (RIO, RIl, R12) umfaßt, dessen Ausgangssignal der Basis eines ersten Transistors (7*5) zugeführt wird, welcher in seinen leitenden Zustand geschaltet wird, wenn das ihm von dem Spannungsteiler (RIO, RIl, R12) zugeführte Bildsignal einen an dem Spannungsteiler (RIO, RIl, R12) einstellbaren Wert übersteigt.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor des ersten Tran sistors (RS) über einen ersten Widerstand (R 13) mit der Basis eines zweiten Transistors (T4) verbunden ist, dessen Emitter mit einem ersten Potential (0 V) und dessen Kollektor über einen zweiten Widerstand (R2) mit dem Emitter eines dritten Transistors (Tl) verbunden ist, an dessen Basis das Bildsignal anliegt, und dessen Kollektor einerseits mit den Intensitätssteuermitteln und andererseits über einen dritten Widerstand (Rl) mit einem Potential (+ 200 V) verbunden ist, welches eine Löschung des Elektronenstrahls des Kathodenstrahloszillographen bewirkt.

4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor des ersten Transistors (TS) über den ersten Widerstand (R 13) mit dem normalen Bildsignalkanal an der Basis des dritten Transistors (Ti) verbunden ist.

5. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor des ersten Transistors (7*5) einerseits über einen ersten Widerstand (R 13) mit einem Potential, das wesentlich höher ist als das am Emitter anliegende Potential, und andererseits direkt mit der Kathode der Röhre des Kathodcnstrahloszillographen verbunden ist.