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Verfahren zur Steuerung einer Fernsehkamera Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Steuerung einer Fernsehkamera insbensondere für Amateuranwendungen,
wobei das Bildsignal mit einem vorbestimmten Signal verglichen wird und danach deren
Differenzsignal als Regelgröße der Lichtmengen-bzw. Lichtempfindlickeitsstenerungseinrichtung
für die Aufnahmeröhre zugeführt wird, und fernerhin eine Anordnung zurDurchführung
dieses Verfahrens mit Verzögerungsstufen für die vertikalen und horizontalen Synchronimpulse,
wobei an den Ausgang jeder Verzögerungsstufen der Steuereingang jeweils eines Tores
angeschlossen ist und die gleichzeitige Üffnung der Tore den Bildausschnitt bestimmt.
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Die Lichtregelung einfacher Fernsehkameras erfolgte bisher unter
Anwendung der "Integralmessung" meist in der Art, daß entweder der Mittelwert oder
der Spitzenwert des Videosignals durch eine Regelschaltung konstant gehalten wird.
Unter Lichtregelung ist die Licht-Empfindlichkeitsregelung einer Fernsehkamera gemeint.
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Geregelt wird üblicherweise die Signalplattenspannung, wordurch ein
großer Regelbereich erfaßt W \ ersten kann.
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Der Nachteil dieser Art der Regelung besteht darin, daß die Regelgröße
aus der Information der gesamten lichtempfinliche Fläche der Aufnahmeröhre gewonnen
wird. Das hat sowohl bei der Mittelwertregelung, wie auch bei der Spitzenwertregelung
den Nachteil, daß verursacht durch helle Flächen, die oft nur 10 Prozen der Gesamtfläche
ausmachen, aber eine hohe Leuchtdichte aufweisen, das übrige Bild in der Wiederzu
dunkel
wird. Um die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden, wird gcn0iß der Erfindung
bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art vorgeschlagen, daß aus (lem gesamten
Bildsignal die lJildsignale eines vorbestimmten Bildausschnittes extrahiert werden
und die Ilelligkeitssignale aus den Bildsignalen des extrahierten Bildausschnittes
abgeleitet werden, uonach lediglich diese Helligkeitssignale zur Bildung einer Gleichspannungs
regelgröße für die Lichtm engen- bzw. Lichternpfind 1 ichkelis -Steuereinrichtung
herangezogen we nlen.
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Aus der DT-OS Nr. 2,241.297 ist es zwar bekannt, zur Regelung eines
Paranietes für die Aufnahme mit einer Fernsehkamera, lediglich einen Ausschnitt
des Bildes zu benützen, doch dienen die Maßnahmen gemäß diesem bekannten Vorschlag
einem gänzlich anderen Zweck. Im Gegensatz zur Erfindung wird der extrahierte Ausschnitt
des Bildes als "Lupe" zum Scharfrinstellen des der Fernsehkamera zugeordneten Objektives
benützt.
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Im wesentlichen wird also gemäß der Erfindung für die Empfindlichkeitsregelung
durch elektrische Maßnahmen "Spotmessung" angewendet, wobei nur ein Teil des Bildes
zur Iiegelspannungsgewinnung herangezogen wird. Zweckmäßigerweise wird dieser Teil
bzw. Ausschnitt des Bildes etwa im unteren Bilddrittel symmetrisch zur vertikalen
Bildmitte angeordnet, wobei die Breite des Ausschnittes etwa ein Viertel der Bildbreite
beträgt. Da das Bild in konstanten Zeitabständen von oben nach unten zeilenweise
abgetastet wird, kann eine solche Auswahl einfach dadurch erfolgen, daß von zwei
in Serie geschaltenen Toren das eine jeweils nach zwei Dritteln der gesamten Bildzeit
vom Bikikenninopuls gerechnet, geöffnet wird, das zweite jeweils drei Achtel der
Zeilenperiode nach dem Zeilenkennimpuls auf die Dauer einer Viertelzeile. Die gemeinsame
Öffnungszeit entspricht dann dem oben genannten Bildausschnitt. Die Zeiten und damit
der Bildausschnitt können aber an jede beliebige Stelle des Bildes gesetzt werden.
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Zweckmäßigerweise sollte dieser Ausschnitt im Sucher, etwa durch einen
Leuchtrahmen, angezeigt sein.
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Für manche extreme Beleuchtungsverhältnisse, die beispielsweise beim
Schwenken der Kamera oder, wenn bei der Aufnahme von Rücklicht auf Gegenlicht übergegangen
wird,
auftreten könnten, kann es manchmal wünschenswert sein, die Lichtempfindlichkeit
über zumindest kurze Zeit konstant zu halten. Hiezu wird gemäß einem weiteren Kennzeichen
der Erfindung vorgeschlagen, daß das Signal der Lichtmengen- bzw. der Lichtempfindlichkeitssteuerungseinrichtung
mindestens kurzzeitig, vorzugsweise in einem Kondensator gespeichert wird. Durch
diese Maßnahme ist es in vorteilhafter Weise möglich, die Empfindlichkeit der Aufnahmeröhre
für eine bestimmte Zeit konstant zu halten.
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Für eine Anordnung gemäß der eingangs erwähnten Art wird gemäß der
Erfindung vorgeschlagen, daß Tore zur Schaltung der Bildsignale vorgesehen sind
und daß an die Tore ein Signalgleichrichter angeschlossen ist, dessen Ausgang mit
einem Eingang einer Vergleichs stufe verbunden ist, wobei an einem weiteren Eingang
der Vergleichsstufe eine Referenzspannungsquelle angeschlossen ist und der Ausgang
der Vergleichsstufe mit einem Regelspannungsverstärker zur Steuerung der Lichtempfindlichkeit
der Fernsehkamera verbunden ist.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung und mehrerer Ausftihrungsformen
beispielsweise erläutert. Fig. 1 zeigt den Ausschnitt des Bildes, der zur Messung
herangezogen wird, Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild einer Fernsehkamera, Fig. 4
zeigt ein Blockschaltbild zum Anzeigen des Ausschnittes am Bildschirm eines Monitors,
Fig. 6 zeigt ein Detail bzw. eine Ergänzung der Fig. 2; die Fig. 3 und 5 zeigen
Impulsdiagramme. Die Fig. 7 zeigt eine Fernsehkamera in schematischer Darstellung
In Fig. 1 ist der Ausschnitt 13 des Aufnahmefeldes 130 einer Fernsehaufnahmeröhre
dargestellt, der zur Lichtmessung herangezogen wird.
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Das Signal der Aufnahmeröhre 15 (Fig. 2) wird im Videoverstärker
4 verstärkt und gelangt über die Klemm- und Endstufe 3 an den Videoausgang 14. Der
die pbotoempflndliche Schicht der AufnahmeröhreJabtastende Strahl muß vertikal und
horizontal abgelenkt werden. Die erforderlichen Ströme werden im Ablenkgenerator
1 erzeugt, der aus der Impulszentrale 2 gespeist wird. Dieser Impulszentrale kamin
man auch die nötigen Klemm-, Austast- und Synchronimpulse entnehmen.
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Sowohl der vertikale wie der horizontale Synchronimpuls müssen in
Impulsverzögerungsstufen 7 und 8 in die richtige Form gebracht werden, sodaß für
den gewünschten
Bildausschnitt 13 gemäß Fig.1 Impulse 50, 60 gemäß
den Zeit t/Spannung U-Diagrammen nach Fig.3 am Ausgang der Impulsverzögerungsstufen
7 und 8 zur Verfügung stehen. Mit diesen Impulsen 50, 60 werden die Tore 5 und 6
angesteuert; die Zeit, in welcher diese Tore gleichzeitig offen sind, bestimmt den
Bildausschnin, dessen entsprechemdes Bildsignal im Signalgleichrichter gleichgerichtet
und im Komperator in mit der Spannung einer Refcrenzspannungsquelle 12 verglichen
wird. Die auftretende Fehlerspannung wird im Regelspannungsverstärker 11 verstärkt
und in geeignete 1.
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Phasenlage der Signalplatte der Aufnahmeröhre 15 zugeführt. Grundsätzlich
besteht auch die Mdglichkeit die Steuerimpulse 50, 60 der in Serie geschaltenen
Tore 5, 6 dem Bedarf entsprechend während der Anwendung der Kamera zu verändern.
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Durch veränderbare Zeitglieder in den Impulsverzögerungsstufen 7
und 8 gemäß Fig. 2 kann der gemeinsame Öffnungsimpuls sowohl in seinem Ort wie auch
seiner Zeit beliebig beeinflußt bzw verändert werden. Wird diese Möglichkeit angestrebt,
so ist es äußerst vorteilhaft, den ausgewählten Bildausschnitt 13 am, den Sucher
der Fernsehkamera darstellenden Monitorschirm, anzuzeigen. Für die Durchführung
diesen Maßnahmen kann eine Schaltungsanordnung nach Fig. 4 verwendet werden, deren
Eingänge mit den entsprechenden Schaltstufen gemäß Fig. 2 verbunden sind.
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Sowohl der vertikale wie auch der horizontale Synchronimpuls werden
jeweil in einem erster monostabulen Multivibrator t1 V bzw. t1 H verzögert (Fig.4).
Diese Verzögerungsweit kann mit den Reglern 16, 17 eingestellt werden. Der Ausgangsimpuls
der ersten monostabilen Multivibratoren wird nocheinmal in den Multivibratoren t2V
bzw. t2l1 verzögert. Die Verzögerungszeit kann ebenfalls mit Reglern 18, 19 eingestellt
werden. Der Ausgangsimpuls 50, 60 dieser Verzögerungsstufen wird den Toren 5 und
6 gemäß Fig. 2 zugeführt. Die entsprechenden Zeit t/Spannung U-Diagramme der Impulse
sind in Fig. 5 gezeigt.
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Da die Kippschaltungen einen positiven und einen negativen Ausgang
besitzen, kann über Dioden D1 bis D4 an jeder Schaltflanke der Multivibratoren t2V
bzw. t211 dem jeweils nachfolgenden monostabilen Multivibrator 20, 21 ein Schaltimpuls
geeigneter Polarität zugeführt werden. An den Ausgängen dieser monostabilen Multivibratoren
20,21
erscheinen dann die Indikationsimpulse tind. @ und tind.H. die direkt zam Videosignal
14 für den Monitor addiert werden können. Je nach Polarität ist dann das ausgewählte
Meßfeld bzw. der Ausschnitt 13 gemäß Fig.1 weiß oder schwaez am @ tor eingerahmt.
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Ist eine Konstanthaltung der Lichtempfindlichkeit der Kamera für
eine gewiss Zeit erforderlich, so hönnen die Maßnahmen gemäß Fig.6 getroffen werden
Fig. 6 stellt das strichpunktiert eingerahmte Detail A dar, wobei die elektronischen
Bauelemente zum Konstanthalten der Lichtempfindlichkeit eingezeichnet sind. Dieser
Effekt kann bei der Schaltungsanorrdnung gemäß Fig.2 durch Hinzufügen eines Kondensators
C (Fig.6) erreicht werden, der immer mit der jeweiligen Signalplattenspannung aufgeladen
ist. Der Kondensator C ist hiezu parallel um Ausgang des Regelverst tärkers 11 angeordnet.
Bei Bedarf kann mit hilfe des Schalters S tler Ausgang des Regelver- -stäkers 11
vom Kondensator C und dem Signalplattenanschluß getrennt werden. Da der Signalstrom
nur etwa 100 nA beträgt, genügt schon ein relativ kleiner Kondensator, der die Spannung
über längere Zeit konstant zu halten vermag. Beträgt die Spannung In Kondesator
etwa 5 Volt und der Signalstrom etwa 100 nA, so beträgt bei einen kondensator C
mit einer Kapazität von 120 µF der Spannungsverlust pro Minute etwa 1@ Damit bei
Normalbetrieb der Kondensator C die Lichtregelung nicht zu sehr verzögert, muß der
Ausganseiderstand des Regelspannungsverstärkers 11 ausreichend klein sein Dies ergibt
sich aber durch die Regelschleife von selbst Fernerhin ist es möglich, das Ausgangssignal
des Regelspannungsverstarkers tuch zur Steuerung einer mechanischen Blende des der
Aufnahmeröhre zugeordneten Objektives zu verwenden. Hiezu kann beispielsweise das
Ausgangssignal des Regelverstärkers 11 als Regelgröße einer Nachlaufsteuerung für
die Blende zugeführt werden Derartige Nachlaufsteuerung sind an sich zur Blendensteuerung
von Kameras bekannt.
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In Fig.7 ist schematisch eine Fernsehkamera mit einem Aufnahmeobjektiv
26 dargestellt, deren Aufnahmeröhre 15eine mechanische Blende 22 zugeordnet ist
Die.
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Blen wird von einer Nachlaufseuerung gesteuert, die einen Servemotor
23 aufweist,
der einerseits an den Mittenabgriff einer Stromquelle
24 und anderseits an den Ausgang eines Differenzvestärkes 25 angeschlossen ist.
An den einen Eingang des Differenz verstärkers 25 ist der Abgriff des Schleifers
eines Potentiometers 27 angeschlossen, wobei der Schleifer mechanisch niit der Blende
22 verbunden ist. Dem anderen Eingang des Differenzverst.irkers 27 wird das Regelsignal
der Anordnung 2S zur Gewinnung dieses Regelsignals zugeführt. Die Anordnung 28 entspricht
im wesentlichen der Schaltungsanorndung gemäß Fig. 1; jedoch wird nach Fig. 7 nicht
die Signalplattenspannung der Aufnahmeröhre 15 geregelt, sondern eben die Blende
22. Mit 29 ist die Sehaltungsanordnung gemäß Fig. 4 bezeichnet, die zur Festlegung
des Ausschnitts 13 gemäß Fig. 1 dient. Das Ausgangssignal 14 der Anordnung 28 und
der Anordnung 29 wird einem Monitorschirm SO zugeführt und dort dem Benützer sichtbar
gemacht. An den Klemmen .31 kann das Signal 1.1 (Bildsignal) beispielsweise einer
Aufzeichnungseinrichtung zugeführt werden.
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Die Bauelemente 22 bis 25 und 27 bilden eine Nachlaufsteuerung, die
durch das Ausgangssignal der Aufnahmeröhre 15 bzw. der Anordnung 2s steuerbar ist.
Der Kondensator C speichert stets das Ausgangssignal der Anordnung 2. Wird der Schalter
S mittels der Hard habe 32 geöffnet, so wird das Steuersignal für die Nauchlaufsteuerung
der Blende 22 troty gegebenenfalls sich ändernder Szenenhelligkeit konstant gehalten
Ferner wird darauf hingewiesen, daß die Leitungsführungen für die Aufnahme röhre
15 und den Monitor 3() ledigLich schematisch dacgestelli sind Ebenso sind iri Fig.
7 die erforderlichen Ablenkspulen u. dgl. nicht versanschaulicht.
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Schließlich ist es auch möglich, zur Regelung der Lichtempfindlickeit
ist der Fernsehkamera eine Regelung der Signalplattenspannung und der Blende vorzunchmen.
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Hiebei kann eine durch die Größe des Meßwertes aus dem Bildsignal
bedingte Staffelung der Regeleinsatzpunkte der Signalplatte bzw. der Blende vorgenommen
werden.