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Schaltungsanordnung zur Kompensation des Dunkelstromes -einer Fernsehaufnahmeröhre
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Eompensation des Dunkelstromes
einer Fernsehaufnahmeröhre.
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Bekanntlich kann man bei einer Fernsehaufnahmeröhre mit innerem Fotoeffekt
der Halbleiterschicht, z. B. Vidikon, zur Anpassung an die jeweiligen Beleuchtungsverhältnisse
die SignnQplattenspannung so regeln, daß auch bei unterschiedlicher Beleuchtung
der Pegel des von der Aufnahmeröhre abgegebenen Bildsignals konstant ist (DT-PS
976 590). Diese sogenannte "Plattenspannungsautomatik" bewirkt, daß bei abnehmender
Szenenbelichtung die Signalplattenspannung zl1nimtt Mit veränderlicher signaiplattenspannung
verändert sich aber auch der Dunkelstrom, welcher bei Abtastung - einer vollstandig
dunklen Bildstelle entsteht.
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Bei kleiner Signalplattenspannung stimmt der Pegel des Bildsignals
für die dunkle Bildstelle annähernd mit dem Pegel der Austastlücke überein. Mit
zunehmender Vorspannung an der Signalplatte steigt der Dunkelstrom stark an, wodurch
sich der Pegel für die dunkle Bildstelle in Richtung zum Weißpegel verschiebt. Dadurch
wird das Verhältnis von Signalstrom der Bildinformation zu Gesamtbildsignalstrom
stark verändert, so daß dunkle Stellen im Bild zu hell wiedergegeben werden.
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Außerdem schwankt der Dunkelstrom erheblich mit der Temperatur der
Bildauf'nabmeröhre, wobei der Dunkelstrom exponentiell mit der Erhöhung der Temperatur
ansteigt.
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Dadurch wird ebenfalls der Schwarzpegel im Bildsignal verschoben.
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Um diese nachteilige Wirkung des Dunkelstromes zu kompensieren, kann
durch eine entsprechende Schwarz steuerung des Bildsignals dafür gesorgt werden,
daß der Pegel der dunkelsten Bildstellen im Bildsignal konstant gehalten wird. Das
ist dadurch möglich, daß der Abtaststrahl der Aufnahmeröhre am Anfang jeder Zeile
eine schwarze Stelle abtastet. Diese schwarze Stelle wird durch einen am Rand der
Signalplatte senkrecht angebrachten schwarzen Streifen erzeugt (s. DT-OS 1 762 657).
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Nachteilig dabei ist jedoch, daß das Aufbringen des schwarzen Streifens
auf die Signalplatte größere Schwierigkeiten bereitet. Außerdem ist es notwendig,
daß dieAufnahmeröhre beim Einbau in die Fernsehkamera sehr genau ausgerichtet werden
muß. Bei Röntgen- und Mikroskop-Eameras ist wegen des runden Bildes kein Schwarzbalken
möglich.
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Eine weitere Möglichkeit der Schwarzsteuerung des Bildsignals zur
Pegelkonstanthaltung der dunklen Bildstellen im Signal ist die Klemmung des Bildsignals
auf den dunkelsten Bildpunkt (s. DU-OS 1 762 140). Nachteile hierbei sind, daß für
die Klemmung ein dunkles Objekt bei der Aufnahme notwendig ist, daß kein fester
Schwarzwert auch bei gleichen Objekten möglich ist, und daß schnelle Bewegungsabläufe
den Schwarzwert sichtbar~verschieben, so daß der Schwarzwert sehr oft schwankt.
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Außerdem ist aus der DU-OS 1 801 122 eine Schaltungsanordnung zur
Vermeidung der nachteiligen Auswirkungen des Dunkelstroms einer Pernsehaufnahmeröhre
mit innerem fotoelektrischen Effekt bekannt, bei der eine aus dem Videosignal abgeleitete
Stellgröße eine Lichtquelle speist, die zwei -lichtabhängige WiderstäRde beleuchtet,
von denen der eine als Gegenkopplungswiderstand im Videoverstärker und der andere
in einem Spannungsteiler der Klemmschaltung angeordnet ist. Nachteilig hierbei ist,
daß die Lichtquelle nicht in Abhängigkeit vom Dunkelstrom, sondern vom Gesamtausgangssignal
der Aufnahmeröhre gesteuert wird, so daß
hiermit praktisch nur ein
Zaleipunkt-Abgleich erfolgt.
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Weiterhin ist diese Schaltungsanordnung nicht geeignet, den von Temperaturveränderungen
abhängigen Dunkel strom zu kompensieren.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Schaltungsanordnung
anzugeben, mit welcher der von der Temperatur- undsder Signalplattenspannung der
Aufnahmeröhre abhängige Dunkelstrom vollständig kompensiert wird.
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Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist dadurch gekennzeichnet,
daß ein Referenzelement mit gleichen in bezug auf Temperatur- und Spannungsabhängigkeit
aufweisenden.
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Eigenschaften wie die unbeleuchtete Signalplatte der Aufnahmeröhre
in unmittelbarer Nähe der Signalplatte angeordnet und mit dem einen Anschluß an
die Signalplattenspannung der Aufnahmeröhre angeschlossen ist, so daß vom Referenzelement
ein von der Signalplattenspannung und der Temperatur der Signalplatte abhängiger
Strom abnehmbar ist, daß der andere Anschluß des Referenzelementes an den Eingang
eines ein Kompensationspotential erzeugenden Strom-Spannungswandlers angeschlossen
ist, und daß der Ausgang des Strom-Spannungswandlers über ein Verknüpfungsglied
mit dem Ausgang des Bildsignalverstärkers verbunden ist, so daß durch diese Xompensation
das I)unkelpotential des Bildsignals eindeutig festgelegt ist. Durch die gleichen
Eigenschaften und die spezielle Anordnung des Referenzelementes bezüglich der Signalplatte
wird mit der erfindungsgemaRen Schaltungsanordnung ohne großen Aufwand erreicht,
daß die Dunkelstromkomponente auch bei geringer Szenenhelligkeibfind Temperaturerhöhung
der Aufnahmeröhre praktisch vollständig kompensiert wird.
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Die Erfindung soll nunmehr anhand der in den Figuren 1 bis 3 dargestellten
Ausführungsbeispiele näher erläutert werden, wobei nur die zum Verständnis der Erfindung
notwendigen
Teile eingezeichnet sind. In mehreren Figuren vorkommende
gleiche Teile sind mit gH chen Bezugszeichen versehen.
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Es zeigen: Fig. 1 ein Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung,
Fig. 2 ein detailliertes Schaltbild gemäß der Erfindung, Fig. 3 ein Schaltbild eines
weiteren Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung.
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In Fig. 1 ist eine Fernsehaufnahmeröhre 1, z. B. ein Vidikon, mit
einer Signalplatte 2 dargestellt, welche das Bildsignal erzeugt. Am Arbeitswiderstand
3, über den die Vorspannung Us für die Signalplatte 2 angelegt ist, wird das Bildsignal
abgenommen, welches dem Verstärker 4 zugeführt wird. Das im Verstärker 4 verstärkte
Bildsignal ist an den ersten Eingang 6 eines Differenzverstärkers 7 angelegt.
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An den Arbeitswiderstand 3 ist ein Referenzelement 8 in Form eines
Halbleiterwiderstandes, z. B. Fotowiderstand oder Halbleiter-/Fotodiode, angeschlossen.
Der andere Anschluß des Referenzelementes 8 ist über einen Stromspannungswandler
9 mit dem zweiten Eingang 11 des Differenzverstärkers 7 verbunde Am Ausgang 12 des
Differenzverstärkers 7 ist das dunkelstromkompensierte Bildsignal abnehmbar.
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Das Referenzelement 8 ist in der Nähe der Signalplatte 2 angeordnet
und besteht aus einem Material, welches demjenigen der Signalplatte weitgehend entspricht,
so daß dieses Element 8 einen Strom lifert, der im Temperaturverhalten und in der
Spannungsabhängigkeit dem Dunkelstrom der Aufnahmeröhre proportional ist. Am Eingang
11 des Differenzverstärkers 7 liegt also eine Spannung an, die der Dunkelstromkomponente
im verstärkten Bildsignal am Eingang 6 entspricht. Durch Differenzbildung der an
den Eingängen 6 und 11 anliegenden Signale ist daher am Ausgang 12 des
Differenzverstärkers
ein Bildsignal ohne Dunkelstromkomponente abnehmbar.
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Fig. 2 zeigt eine Schaltungsanordnung zur Dunkelstromkompensation,
b e welcher der Stromspannungswandler 9 detailliert dargestellt und anstelle des
Differenzverstärkers 7 eine Kleinnistufe 27 vorgesehen ist. Der vom Referenzeimenb8
abgegebene Strom wird dem Anschluß 13 eines Differenzverstärkers 14 zugeführt, an
dessen anderem Eingang 16 der Schleifer eines Potentiometers 17 zur Nullpunkteinstellung
des Verstärkers angeschlossen ist. Der Ausgang 18 des Differenzverstärkers 14 ist
über einen einstellbaren Widerstand 19 mit dem einen Eingang 13 verbunden, um die
Verstärkung dieses Differenzverstärkers in Abhängigkeit der verwendeten Aufnahmeröhre
1 einzustellen. Das am Ausgang 18 entstehende Kompensationspotential wird der Klemmstufe
27 als Klemmpotential zugeführt.
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Die Elemmstufe 27 besteht wie üblicherweise aus dem Elemmkondensator
28 und einem als elektronischen Schalter wirkenden Transistor 29, dessen Basis horizontalfrequente
Klemmimpulse zugeführt werden. Der Emitter 30 des Transistors 29 liegt an dem vom
Referenzelement 8 erzeugten und am Ausgang 18 abnehmbaren Kompensationspotential.
tiber den Transistor 29 wird daher während jedes Klemmimpulses das vom Verstärker
4 über einen als Impedanzwandler wirkenden Transistor 31 der Klemmstufe 27 zugeführte
Bildsignal auf das am Ausgang 18 vorhandene Klemmpotential geklemmt. Durch entsprechende
Änderung des der Klemmstufe 27 zugeführten Klemmpotentials ist also auch mit dieser
Schaltungsanordnung eine weitgehende Kompnsation des Dunkelstromes möglich.
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In Fig. 3 ist eine Schaltungsanordnung dargestellt, bei welcher das
Referenzelement 8 nuizeitweise an die Signalplattenspannung Us angelegt ist. Hierzu
ist ein Transistor 36 vorgesehen, dessen Kollektor über einen Widerstand 37 und
dessen Basis über einen Widerstand-38 an die Signalplattenspannung U5 angelegt ist
und dessen Emitter an Bezugspotential
liegt. Der Basis des transistors
36 werden über einen Kondensator 39 vertikalfrequente Impulse zugeführt, wodurch
dieser normalerweise leitende Transistor in den nichtleitenden Zustand gesteuert
wird. Am Referenzelement 8 wird daher nur während dieser Impulszeiten die Signalplattenspannung
angelegt.
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Der Strom-Spannungswandler 41 ist als Tiefpassverstärker 24 geschaltet.
Am Ausgang /des Verstärkers 41 ist eine Sample- & Hold-Schaltung 42 angeschlossen,
welche mit den gleichen Impulsen wie der Transistor 36 getastet wird. Der Ausgang
der Sainple- & Hold-Schaltung ist entweder mit dem Eingang 11 des Differenzverstärkers
7 verbunden oder mit dem Elemmpotentialanschluß der Klemmstufe 27.Am Ausgang 12
ist somit auch hierbei ein Bildsignal ohne Dunkelstromkomponentabnehmbar.
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Bei Verwendung eines Fotoelementes als Referenzelement ist es zur
Langzeitstabilisierung des Arbeitspunktes auch möglich, dieses Fotoelement durcieine
schwache Lichtquelle zu beleuchten. Diese Lichtquelle kann sowohl mit Gleichspannung
als auch mit einer impulsförmigen Spannung betrieben werden.