DE2805357A1

DE2805357A1 - Fernsehkamera mit einer blendenregelung und einer regelbaren bildsignalverstaerkungsschaltung

Info

Publication number: DE2805357A1
Application number: DE19782805357
Authority: DE
Inventors: Martinus Franciscus Adr Geurts
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1977-02-21
Filing date: 1978-02-09
Publication date: 1978-08-24
Also published as: IT1092672B; BR7801008A; NL7701811A; AT363527B; IT7820382A0; SE7801827L; FR2381429B1; JPS53103317A; AU3335878A; JPS6022863B2; FR2381429A1; CA1134025A; ATA120278A; AU511360B2; DE2805357C2; US4174526A; GB1553964A

Description

wijn/evh. - ι - - . 2.9.1977.

"Fernsehkamera mit einer Blendenregelung und einer regelbaren Bildsignalverstärkungsschaltung"

Die Erfindung bezieht sich auf eine Fernsehkamera mit einer Blendenregelung und einer regelbaren Bildsignalverstärkungsschaltung zum nahezu Konstanthalten eines Bildsignalwertes bei wechselnden Szenenlichtstärken, wobei die Blendenöffnung über ein Einstellelement verstellbar ist, wobei die Blendenregelung im wesentlichen bei einer aufzunehmenden Szene mit grösseren Lichtstärken wirksam ist

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ORIGINAL INSPECTED

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und die Regelung der Bildsignalverstärkungsschaltung im wesentlichen bei geringeren Szenenlichtstärken erfolgt.

Eine derartige Fernsehkamera ist in der U.S.Patentschrift Nr. 3 555 181 beschrieben worden. Das von der Bildsignalverstärkungsschaltung abgegebene Bildsignal wird mit dem mittleren Wert, dem Spitzenwert oder einem zwischenliegenden Wert in einer Signalvergleichsschaltung mit einem eingestellten gewünschten Signalwert verglichen, und bei einem Signalunterschied werden die Blendenregelung

"10* und/oder die Verstärkungsschaltung durch das Differenzsignal zur Verringerung des Unterschiedes gesteuert. Bei grösseren Szenenlichtstärken wird nur die Blende durch das Differenzsignal geregelt, bei geringeren Szenenlichtstärken wird nur die Verstärkungsschal·tung durch das Differenz—

.15 signal geregelt, und bei einer mittleren Szenenlichtstärke gibt es einen Übergang von der einen auf die andere Regelung.

Bei der beschriebenen automatischen Regelung geht der Übergang von der einen auf die andere Regelung mit einer Diskontinuität in der Regelkennlinie des ganzen Regelsystems zum Konstanthalten des Bildsignalwertes einher. Die Diskontinuität beruht auf den völlig anderen Regelkennlinien bei der beispielsweise elektromechanischen Blendenregelung und der elektronischen Regelung der Bildsignalverstärkungsschaltung, die beide, abhängig von der Art des betreffenden Regelsystems mit anderen Regeige-

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schwindigkeiten und -eigenschaften arbeiten.

Die Erfindung bezweckt nun, eine Fernsehkamera zu schaffen, bei der das Diskontinuitätsproblem bei der automatischen Regelung nicht auftritt, während dabei bei einem ausgeschalteten automatischen Regelsystem die Fernsehkamera vom Kameramann auf günstige Weise bei wechselnden Szenenlichtstärken betrieben werden lann. Die Kamera nach der Erfindung weist dazu das Kennzeichen auf, dass das Einstellelement für die Blendenöffnung mit einer elektroni— sehen Regelschaltung gekoppelt ist, von der ein Signal— ausgang mit einem Regelsignaleingang der Bildsignalverstärkungsschal tung verbunden ist, wobei bei geringeren Szenenlichtstärken eine Verstellung des Einstellelementes und eine sich daraus ergebende Vergrösserungbzw. Verkleinerung der Blendenöffnung, über die Regelschaltung gleichzeitig eine entsprechende Vergrösserung bzw. Verkleinerung des Verstärkungsfaktors der Bildsignalverstärkungsschaltung ergibt.

Eine zur automatischen Regelung und zur Handsteuerung geeignete Kamera zum mehr oder weniger Konstant-. halten des Bildsignalwertes weist dazu das Kennzeichen auf, dass die Kamera mit einem Schalter zum Aus- bzw. Einschalten der Blendenregelung versehen ist, wobei das Einstellelement für die Blendenöffnung mit einem Handbetätigungselement versehen ist.

Eine andere mögliche Ausführungsform weist das Kennzeichen auf, dass die Kamera mit einem Umschalter mit mindestens einem ersten und einem zweiten Wahlkontakt und einem Mutterkontakt versehen ist, wobei der Mutterkontakt

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mit dem Blendeneinstellelement zur Steuerung der Blende gekoppelt ist und wobei der erste, zu einer automatiseilen Regelung gehörende Wahlkontakt über eine Signalvergleichsschaltung mit dem Ausgang der Bildsignalverstärkungsschaltung verbunden ist und der zweite, zu einer Handbetätigung gehörende Wahlkontakt an eine einstellbare Vorspannung gelegt ist.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es möglich und günstig ist, ein einziges automatisches oder handbetätigbares Regelsystem zum mehr oder weniger Konstanthalten des Bildsignalwertes anzuwenden. Dabei wird nur die Blendenregelung unmittelbar beeinflusst und vom Einstellelement der Blendenöffnung wird Information für die (folglich indirekte) Regelung der Bildsignalverstärkungsschaltung erhalten.

Bei der automatischen Regelung wird die Regel— information für die Blende dem Ausgangssignal der Bildsignalverstärkungsschaltung entnommen, und diese Regelinformation wird dabei nachdrücklich nicht, wie auf bekannte Weise, unmittelbar der Verstarkungsschaltung zur Verstärkungsregelung zugeführt. Dadurch resultiert ein
einziges Regelsystem mit einer kontinuierlichen Regelkennlinie statt der genannten zwei unabhängigen Regelsysteme mit verschiedenen Regelkennlinien, welche zu einer diskontinuierlichen Regelkennlinie für das. ganze System führen,

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Bei Handbetätigung des Einstellelementes der Blende wird, wie bemerkt, von diesem Element Information in bezug auf die Blendenöffnung erhalten, die als Eegelinformation für die Verstärkungsregelung der Bildsignal-Verstärkungsschaltung benutzt wird. Das Resultat ist, dass bei Handbetätigung der Blende gleichzeitig die Bildsignalverstärkung in gewünschtem Sinne beeinflusst wird, so dass der Kameramann durch diese einzige Handlung gleichzeitig zwei Effekte in dem einzigen Regelsystem erhält, die zusammen zum gewünschten Konstanthalten des Bildsignalwertes bei wechselnden Szenenlichtstärken führen.

Eine in der Praxis bewährte Kombination aus

Blenden- und Verstärkungsregelung erfolgt bei einer Kamera, die das Kennzeichen aufweist, dass die Bildsignalverstärkungsschaltung einen nicht-linear geregelten Verstärkungsfaktor hat.

Die optimale Kombination wird bei einer Kamera erreicht, die das Kennzeichen aufweist, dass der geregelte Verstärkungsfaktor einen nahezu hyperbolischen Verlauf hat.

Zur Verbesserung der Bildqualität bei Wiedergabe einer Szene mit geringen Lichtstärken weist eine Fernsehkamera nach der Erfindung das Kennzeichen auf, dass die genannte elektronische Regelschaltung ausser dem genannten ersten, einen zweiten Signalausgang 'hat, der mit einem Ein-Ausschalt-Signaleingang eines Tiefpassfilters verbunden ist,

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das in Reihe mit der Bildsignalverstärkungsschaltung aufgenommen ist.

Weiter weist eine einfache Ausführungsform der Kamera das Kennzeichen auf, dass die elektronische Regelschaltung mit einer ersten und einer zweiten Schwellenschaltung versehen ist, die mit dem ersten bzw. zweiten Signalausgang verbunden ist, wobei die Signalschwelle nach ^; der ersten Schwellenschaltung zum Liefern eines Ausgangssignals überschritten werden kann.

Eine optimale Bildqualitätsverbesserung tritt bei der ¥iedergabe eines Bildsignals auf, das durch eine Fernsehkamera erzeugt worden ist, die das Kennzeichen aufweist, dass das Tiefpassfi3.ter ein Frequenzband von 0 bis in die GrÖssenordnung von etwa 3 MHz hat.

Eine für Farbfernsehen geeignete Fernsehkamera weist das Kennzeichen auf, dass in der mit mehreren Bildsignalkanälen versehenen Kamera jeder Signalkanal eine Bildsignalverstärkungsschaltung enthält, deren Regelsignaleingänge miteinander verbunden und an den Signalausgang gelegt sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 einen Schaltplan einer erfindungsgemässen Farbfernsehkamera,

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Fig. 2 eine Regelkennlinie bei der automatischen Regelung,

Fig. 3 eine Steuerkennlinie bei Handsteuerung.

In Fig. 1 ist 1 eine Szene, von der Licht herrührt mit einer Lichtstärke L. Das Szenenlicht mit der Stärke L wird über eine Blende 2 mit einer Blendenöffnung auf ein optisches System k geworfen. In Fig. 1 ist das optische System k auf schematische Weise mit Licht eines bestimmten Farbtons durchlässigen bzw. reflektierenden Spiegeln 5> 6 und 7 und lichtreflektierenden Spiegeln 8 und dargestellt, wodurch rot (r) , blau (b) und grün (G-) gefärbtes Licht LR, LB bzw. LG- auf die jeweiligen Fernsehaufnehmer 1·0_π, 10_ bzw. 10„ geworfen wird. Die Fernsehauf-

K JD (j

nehmer 10, das optische System k und die Blende 2 bilden einen Teil, einer Farbfernsehkamera, von der nur zum Verständnis der Erfindung relevante Teile auf schematische Weise in Fig. 1 dargestellt sind. So wird in der Praxis das optische System 4 mit einem prismatischen Farbspalter ausgebildet sein und werden den Fernsehaufnehmern 10, die als Aufnahmeröhren oder als Feststoff aufnehmer· ausgebildet sind, auf bekannte Weise Steuer-, Ablenk-, Fokussier- und Korrektursignale zugeführt.

Die Fernsehaufnehmer 1O_n, 10„ und 10„ sind mit

Ja JJ Vj

bildsignalführenden Ausgängen versehen, die an Eingänge von Signalverstärkungsschaltuiigen 1I₁,, 1I_n bzw. 1 1_, gelegt sind.

K Jj Ix

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Die SchaltungsanOrdnungen 11 umfassen je einen Vorverstärker, .Signalverarbeitungs- und Korrekturschaltungen und geben am Ausgang Bildsignale ab mit einem auf bekannte Weise festgelegten Schwarzpegel. Die Ausgänge der Schaltungsanordnungen 11 sind mit Signaleingängen von Tiefpassfiltern . 12 , 12_Ώ bzw. 12 verbunden. Da die Signalkanäle in der

JX JO Vj

Farbfernsehkamera nach Fig. 1 mit dem roten (r) blauen (b) und grünnen (g) Bildsignal auf dieselbe Weise ausgebildet sind, ist nur das Tiefpassfilter 12 detailliert dargestellt. Der Ausgang der Schaltungsanordnung 11 ist im

iv

Tiefpassfilter 12 mit einer Reihenschaltung nach Masse aus einem Widerstand 13₅ einem Kondensator Ik und einem Transistor 15 verbunden. Die isolierte Torelektrode des Transistors 15 liegt am einen Ein- Auschalt-Signaleingang des Filters 12 . Der Verbindungspunkt des Widerstandes

JX

und des Kondensators 14 ist mit dem ein Bildsignal VR führenden Ausgang des Filters 12 verbunden, der an einen

ix,

Signaleingang einer Bildsignalverstärkungsschaltung 17™

ix

gelegt ist. Die Filter. 12 und 12- sind auf entsprechende Weise wie das Filter 12_π mit dem Eingang 16^ mit Ein- und Ausschaltsignaleingängen 16_R und 16„ ausgebildet, welche drei Eingänge miteinander verbunden sind, während die ein Bildsignal VB bzw. VG führenden Signalausgänge mit den Verstärkungsschaltungen 17-r, bzw. 17^ verbunden sind. Z5 Die Verstärkungsschaltungen 17 sind auf entsprechende

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Yeise ausgebildet, und bei der detailliert dargestellten Schaltungsanordnung 17_R ist angegeben, dass der Signaleingang mit dem Bildsignal VR mit einem Eingang eines Signalverstärkers 18 verbunden ist. Ein zweiter Eingang des Verstärkers 18 und ein damit verbundener Eingang eines Signalverstärkers 19 liegen am Ausgang eines Differenzverstärkers 20. Ein zweiter Eingang des Verstärkers 19 liegt an einem Regelsignaleingang 21 der Schaltungsanordnung

Xt

17-n» wobei der Ausgang des Verstärkers 19 mit dem inver— IC

tierenden Eingang des Differenzverstärkers 20 verbunden ist, der mit dem nicht-invertierenden Eingang an einem Einstelleingang 22 der Schaltungsanordnung 17_Ώ liegt. Auf entxt xv.

sprechende Weise sind die Schal tungsanordnungen 17-r. und 17p mit Regelsignaleingängen 21 und 21„ ausgebildet, die mit dem Eingang 21_π und mit Einstelleingängen 22_D und 22^ ver-

±t XJ VX

bunden sind, wobei die Eingänge 22_, 22„ und 22^ mit je einem anderen Ausgang einer sogenannten Weiss-Einstellschaltung 23 verbunden sind. Die Einstellschaltung 23 ist mit mehreren Eingängen zum Zuführen von Bildsignalen und Steuersignalen versehen, die bei der Beschreibung der Wirkungsweise der Farbfernsehkamera nach Fig. 1 näher beschrieben werden.

Die Schaltungsanordnungen 17tjj 17_b und 17_G mit den Verstärkungsfaktoren AR, AB und AG sind mit Ausgängen ²^r' ²^b ^^zw* ²^g ^verselien» ^an denen verstärkte Bildsignale AVR, AVB bzw. AVG auftreten. Die Bildsignale AVR, AVB und AVG

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sind zur weiteren Signalverarbeitung zum letzten Endes Erhalten von Bildsignalen, die bei Wiedergabe eine optimale Bildqualität ergeben werden, verfügbar. So kann Gammakorrektur , Aperturkorrektur usw. auf bekannte Weise angewandt werden. Zum Verständnis der Erfindung ist es wichtig, dass der Spitze-Spitze-Wert, der mittlere Wert oder ein gewählter zwischenliegender Wert der Bildsignale AVR, AVB und AVG nahezu auf einem Bezugswert (von beispielsweise 1 Volt) gehalten werden muss unabhängig von einer wechselnden Szenenlichtstärke L. Dazu werden in der Kamera nach Fig. zur automatischen Regelung des Bildsignalwertes die Bildsignale AVR, AVB und AVG einer Signalvergleichsschaltung zugeführt. Die Bildsignale AVR, AVB und AVG werden in der Schaltungsanordnung 25 den Basiselektroden der npn-Transistoren 26, 27 bzw. 28 zugeführt. Die Kollektorelektroden der Transistoren 26, 27 und 28 sind miteinander verbunden und an eine Klemme mit einer Speisespannung +Vs1 einer weiter nicht bezeichneten Spannungsquelle gelegt, die mit mehreren Klemmen mit Speisespannungen Vs versehen ist, unter denen das Massepotential begriffen wird. Die Emitterelektroden der Transistoren 26, 27 und 28 sind miteinander verbunden und über eine einstellbare Stromquelle 29 an eine Klemme mit der Speisespannung-Vs2 und über einen Kondensator 30 an Masse gelegt. Die einstellbare Stromquelle 29 ist auf schematische Weise dargestellt und kann

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η -AU

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von einer bekannten Ausführungsform sein. Für eine von ausserhalb der Signalvergleichsschaltung 25 erfolgende Einstellung der Stromquelle 29 ist diese über einen Ein- Ausschalter 31 mit dem Abgriff eines Potentiometers verbunden, das zwischen einer Klemme mit der Spannung +Vam und Masse liegt. Der Schalter 31 hat in dem eingeschalteten Zustand einen mit der Stromquelle 29 verbundenen Kontakt ac, der am Potentiometerabgriff liegt, während im ausgeschalteten Zustand ein freiliegender Kontakt mc2 mit der dann ausgeschalteten Stromquelle 29 verbunden ist.

Der Verbindungspunkt der Transistoremitterelektroden, des Kondensators 30 und der Stromquelle 29 ist in der Schaltung 25 über einen Widerstand 33 mit dem invertierenden Eingang eines Differenzverstärkers 3^ verbunden, Der invertierende Verstärkereingang ist über einen Kondensator 35 mit dem Verstärkerausgang verbunden, während der nicht-invertierende Eingang mit einer Klemme 36 verbunden ist, der eine Bezugsspannung Vref zugeführt wird. Der Ausgang des auf diese Weise gebildeten integrierenden Verstärkers (33-36), der ebenfalls der Ausgang der Signalvergleichsschaltung 25 ist, liegt an einem ersten Wahlkontakt ac eines Umschalters 37» der mit einem zweiten Wahlkontakt mc2 ausgebildet ist, der mit dem Abgriff des Potentiometers 32 verbunden ist und mit einem Mutterkontakt, der am nicht-invertierenden Eingang eines Differenzver—

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stärkers 39 liegt. Der Ausgang des Verstärkers 38 ist über einen Ein- Ausschalter 39 mit einer nicht-dargesteilten Steuerwicklung eines Motors 4O verbunden, von dem durch. 4i die Motorwelle bezeichnet ist. Der Schalter 39 ist mit einem Kontakt ac ausgebildet, der mit dem Ausgang des Verstärkers 38 verbunden werden kann oder mit einem freiliegenden Kontakt rad, Der Motor 4O ist mit einem Handbetätigungselement 42 versehen, wie beispielsweise mit einem über einen bestimmten Winkel oC verdrehbaren Blendenring, über den die Motorwelle 41 eine bestimmte Stellung bzw. eine bestimmte Anzahl Umdrehungen erhalten kann.

Die Motorwelle 41 hat eine mechanische Kupplung 43 mit der Blende 2, wodurch die Blendenöffnung 3 eine bestimmte Öffnung, abhängig von der Anzahl Motorwellenumdrehungen und der Motorwellenlage, hat. Die Einzelteile 4O bis einschliesslich 43 bilden zusammen ein Einstellelement (40-43) für die Blendenöffnung 3. Das Einstellelement (40-43) ist zum Gebrauch bei einer Blendenausführungsform mit einem mechanischen Verschluss bzw. einer Flügelblende beschrieben worden, aber auch eine elektronische Ausführungsform könnte bei Verwendung einer Blende 2, die mit einem mehr oder weniger Licht durchlässigen flüssigen Kristall abhängig von der daran angelegten Spannung ausgebildet ist, möglich sein.

Nach der Erfindung ist das Einstellelement (40-43)

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to

für die Blendenöffnung 3 mit einer elektronischen Regelschaltung kk gekoppelt, welche Kopplung in Fig. 1 als mechanische Kupplung 45 mit der Motorwelle 4i dargestellt ist. Die Regelschaltung 44 ist mit einem ersten bzw. zweiten Signalausgang 46 bzw. 47 ausgebildet, die mit den Regelsignaleingängen 21 , 21 und 21 der Schaltungsanordnungen 17 bzw. den Ein- Ausschaltsignaleingängen Ι6_η, |6_ und 16„ der Filter 12 verbunden sind.

In der Ausführungsform der Regelschaltung nach Fig. 1 ist die mechanische Kupplung 45 mit einem dadurch angetriebenen Abgriff bzw. Schleifer eines Potentiometers 48, das zwischen einer Klemme mit der Spannung +Vm und Masse liegt, verbunden. Der Potentiometerabgriff mit einer Spannung Vp, abhängig von der Schleiferlage, hat eine elektrische Verbindung mit dem invertierenden Eingang des Differenzverstäxkers 38 und mit der Basis eines npn-Transistors 49· Der Emitter des Transistors 49 ist über zwei Widerstände 50 und 5I in Reihe mit dem Emitter eines npn-Transistors 52 verbunden. Der Kollektor des Transistors 52 liegt an einer Klemme mit der Speisespannung +Vs3» während die Basis mit einer Klemme 33 verbunden ist, an der eine Vorspannung +Vc + Vd liegt. Der Verbindungspunkt der Widerstände 50 und 51 ist über einen Widerstand mit einer Klemme mit der Speisespannung -Vs4 verbunden.

Der Kollektor des Transistors 49 liegt über einen Widerstand

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²·⁹·⁷⁷·

an einer Klemme mit der Speisespannung +Vs5 und liegt weiter an der Kathode einer Zener-Diode 56. Die Anode der Zener-Diode 56 liegt am Verbindungspunkt zweier Widerstände 57 und 58, die in Reihe zwischen einer Klemme _t mit der Speisespannung +Vs6 und Masse liegen. Die Anode der Zener-Diode 56 liegt unmittelbar am Ausgang 46 der Regelschaltung 44 und ist über eine Schmitt-Triggerschaltung mit dem Ausgang 47 verbunden. Zur Bezeichnung der Wirkungsweise der Regelschaltung 44 sei bemerkt, dass diese durch den beschriebenen Aufbau mit einer ersten Schwellenschaltung (49-58) und einer zweiten Schwellenschaltung (49-59) ausgebildet ist, welche letztere gleichzeitig eine Begrenzerschaltung ist.

Die bei Fig. 1 beschriebene Farbfernsehkamera hat eine automatische Regelung der Blende 2 auf direkte Weise und bei niedrigen Lichtstäfken L auch der Versfcärkungsschaltungen 17t>i 17_D und 17r,,auf indirekte Weise, wenn die Schalter 31 »""37 und 39 sich in der Lage mit verbundenen Kontakten ac befinden. Handsteuerung der Blende 2 und bei

ZÖ niedrigen Lichtstärken L auch indirekt der Verstärkungsschaltungen 17 ist auf zweierlei Weisen möglich: einerseits dadurch, dass der Schalter 39 ausgeschaltet wird, d.h. der freiliegende Kontakt mc1 wird verbunden, und andererseits dadurch, dass bei eingeschaltetem Schalter 39 von den Schaltern 31 und 37 die Kontakte mc2 angeschlossen werden.

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A2

Im ersten Fall (mci) wird das Handbetätigungselement 42 unmittelbar von einem Kameramann betätigt, und im zweiten Fall (mc2) wird das Potentiometer 3^ zum Andern der Blendenöffnung 3 verdreht.

Die Schalter 31, 37 und 39 können als mechanische Schalter oder mit elektrisch oder elektronisch ausgebildeten Schaltelementen ausgebildet sein.

Die Wirkungsweise der Farbfernsehkamera nach Fig. 1 wird mit Hilfe der Regelkennlinien nach Fig. 2 für die automatische Regelung ja£ und mit Hilfe der Steuerkennlinie nach Fig. 3 für die Handsteuerung m£ beschrieben. Unabhängig von der Wahl des Betriebs ac oder mc_ sind die Verstärkungsschaltungen 17 wie folgt wirksam. Es wird ■vorausgesetzt, dass die identischen Verstärker 18 und 19 einen Verstärkungsfaktor P haben und der Differnzverstärker einen Verstärkungsfaktor Q hat. Ausgehend von einer Ausgangsspannung V20 des Differenzverstärkers 20 unter Zuführung einer Spannung V1 bzw. V3R zu den Eingängen 21R und 22R folgt:

V20 = ©.(VSR - P.V1.V20) (i)

Aus (1) folgt:

V20 =

1 + Q.P.V1 (2)

Für die Ausgangsspannung des Verstärkers 18 folgt:

AVR = P.VR.V20 (3)

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PHN. 8689· - T6 - 2.9.77-

Aus (2) und (3) folgt:

_R _ Q.P.VgR ^ ,_h)

- 1+Q.P.Vl * ^K '

Es wird vorausgesetzt^Q.P.V1 ^> 1, (5)

wonach aus (h) und (5) folgt:

AVR = |2S . VR (6)

Aus (6) stellt es sich heraus, dass für den Verstärkungs-

AVR

faktor AR = ■ ■ ■ ■ der Schaltungsanordnung 17t, gilt:

VK. ti

AR = ψ (7)

Für die Verstärkungsschaltungen I7 gilt im allgemeinen Sinne;

A=" VT (8)

Zn Fig. 1 ist vorausgesetzt, dass die Spannungen V3R, V3B und V3G von der Weiss-Einstellschaltung 23 getrennt geliefert werden. Dabei ist auf bekannte Weise die Spannung V3G eine bestimmte Gleichspannung, und die Schaltungsanordnung 23 liefert eine Einsteilspannung V3R bzw. V3B, womit erreicht wird, dass bei einem weiss gefärbten Teil in der Szene 1 die Spitze-Spitze-Werte der Bildsignale Rot und Blau dem Spitze-Spitze-Wert des grünen Bildsignals entsprechen. Die Einstellspannungen V3R und V3B bei einem Einstellvorgang für die Weiss-Bilanz bestimmt, wobei die Szene 1 ein Testbild mit einem weissen Teil enthält und dazu gehörende Tastsignale und die drei Bildsignale der Schaltungsanordnung 23 zugeführt werden. Nach dem Einstellvorgang, der von Hand oder automatisch vorgenommen

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Ab

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sein kann, liefert die Schaltungsanordnung 23 die gewählte Gleichspannung V3G und die dazu gehörende Einstellspannungen V3R und V3B.

V3 Im allgemeinen Verstärkungsfaktor A = r* ist die Spannung V1 die Regelspannung, die von der Regelschaltung 44 herrührt. Die Regelspannung V1 wird durch die Spannung Vp am Abgriff des Potentiometers 48 bestimmt. Bei einer Spannung Vp kleiner als die Spannung Vc ist der Transistor 49 dadurch gesperrt, dass.die Spannung +Vc + Vd an der Basis des leitenden Transistors 52 ergibt, dass die Spannung am Verbindungspunkt der Widerstände 50, 51 und 54 höher ist als die Spannung V weniger der Basis-Emitter—Schwellenspannung des Transistors 49· Im gesperrten Zustand des Transistors 49 ergeben die Widerstände 55> 57 und 58 und die Zener-Diode 56 abhängig von der Spannungsverteilung daran eine konstante Spannung (V1) am Ausgang Vom Spannungswert Vp = Vc an der Basis des Transistors 49 (mit Vd gleich dem Spannungsabfall am Widerstand 51) wird der Transistor 49 leitend, wodurch die Spannung am Verbindungspunkt des Kollektors des Transistors 49, des Widerstandes 55 und der Zener-Diode 56 sinkt, welche Spannungsverringerung gleich gross in der Spannung V1 auftritt. Für den Verstärkungsfaktor A = r~ gilt, dass dieser dadurch zunimmt, was bei Annäherung in der Graphik log A als Funktion der Spannung Vp in Fig. 3

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aufgetragen ist. Auf gleiche Weise ist die Graphik log A in Fig. 2 aufgetragen aber dort als Funktion von log L, wobei L die Szenenlichtstärke darstellt. In Fig. 2 ist log L an der Abszisse und sind an den Ordinate die Spannung Vp und log 1/F aufgetragen, wobei F die Blendeneinstellung' der Blende 2 aus Fig. 1 von einer minimalen Blendenöffnung mit Fo = 16 bis eine maximale Blendenöffnung 3 mit FO = 2 angibt. Die Lichtstärke L ist von einer minimalen Lichtstärke Lo bis zu einer maximalen Lichtstärke LO aufgetragen.

In Fig. 2 ist als Regelkennlinie die Graphik

,2

A /2

log —— aufgetragen, wobei log 1/F = el.Vp mit c1 gleich

F
einer Konstante. Bei dieser Regelkennlinie ist aufgetragen, dass bei einem bestimmten ¥ert La der Szenenlichtstärke L eine Blendeneinstellung F = 5»6 auftritt, was bedeutet, dass im stabilen Zustand des Regelsystems ein gewünschter Wert in einem der Bildsignale AVR, AVB oder AVG auftritt. Wird vorausgesetzt, dass der Abgriff des Potentiometers in der Nähe vom Massepotential eingestellt ist, und dass dabei die Stromquelle 29 einen sehr kleinen Strom führt, so ist die Schaltungsanordnung mit den Transistoren 26, und 28, der Stromquelle 29 und dem Kondensator 30 als Spxtzenwertdetektor für die drei Bildsignale AVR, AVB und AVG wirksam. Der Spitzenwert des grössten Bildsignals weniger der Basis-Emitter-Schwellenspannung V des Transistors 26, 27 oder 28, tritt dabei am invertierenden

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PHN. 8689.

- 1\9 - 2.9.77.

Eingang des Differenzverstärkers 3^- auf, und dieser wird im stabilen Zustand des Regelsystems der Spannung Vref an dem nicht-invertierenden Eingang des Verstärkers "}>h gleich, sein müssen. Für einen gewünschten Bildsignal-Spitze-Spitze-Wert von beispielsweise 1 Volt, folgt Vref = ?^V-^V _BE

Eine Verringerung der Lichtstärke L vom Wert La wird dazu führen, dass in erster Instanz die Spannung am Kondensator 30 und folglich die Spannung am invertierenden Eingang des Verstärkers "$h kleiner wird als die Spannung Vref, wodurch mit dem Spannungsunterschied über den Leistungsverstärker 38 der Motor 40 gesteuert und dabei die Blendenöffnung 3 vergrössert wird, d.h. F wird verringert, bis der grös-ste Spitzenwert der Bildsignale AVR, AVB und AVG wieder die Spannung Vref am invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 3^ ergibt.

Das Verschieben des Abgriffes des Potentiometers aus der Nähe vom Massenpotential in eine höhere positive Spannung bedeutet, dass die Stromquelle 29 mehr Strom führen wird. Dadurch wird keine Spitzenwertdetektxon mehr erfolgen, aber der mittlere Wert oder ein zwischenliegender Wert wird dann detektiert und vom Regelsystem der Spannung Vref entsprechend gehalten.

Wie bereits beschrieben wurde, erfolgt für höhere Lichtstärken L nur die Blendenregelung. Mit der Lichtstärke Lc ist in Fig. 2 die Lichtstärke bezeichnet,

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bei der im Regelsystem die Potentiometerspannung Vp der Spannung Vc gleich wird. Bei niedrigeren Lichtstärken als, Lc erfolgt nicht nur die Blendenregelung, sondern über die Kupplung k$ wird die Regelschaltung 44 aus Fig. 1 zur ) Regelung des Verstärkungsfaktors A = V3/V1 wirksam. Die Folge ist", dass durch den Beitrag der Verstärkungsschaltung die Blendenöffnung 3 weniger vergrössert zu werden braucht um am invertierenden Eingang des Differenzverstärkers die Spannung Vref zu erhalten. Für die Regelkennlinie aus Fig. 2 die zum stabilen Zustand des Regelsystems gehört, gilt, dass diese ohne Diskontinuität verlaufen wird, was

ρ -

mit der Graphik log A/F aufgetragen ist. Bei maximaler Öffnung mit FO = 2 der Blende 2 und der dabei auftretenden maximalen Signalverstärkung (i2dB bei der Graphik log A) ist erreicht worden, dass die Blendeneinstellung virtuell vergrössert ist bis zum Wert FO¹, welche virtuelle Vergrösserung durch die Vergrösserung des Verstärkungsfaktors A mit Hilfe der Schwellenschaltung (49-58) in der Regelschaltung 44 verursacht wird.

Ausgehend von einer Kamera, bei der die Verstärkungsregelung fehlt, wird für diese Kamera in der Praxis beispielsweise vorausgesetzt, dass bei einer Blendeneinstellung F = 2 die Szenenlichtstärke etwa 500 lux sein muss, also wie in Fig. 2 angegeben Le = 500 lux.

' Mit der Kamei-a nach Fig. 1 ist erreicht worden, dass

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PHN. 8689- - 24 - 2.9-77.

au

eine virtuelle Vergrösserung der Blendeneinstellung auftritt bis F = 1. Da die Lichtstärke des durch die Blendenöffnung 3 durchgelassenen Lichtes von der Blendenänderung (proportional 1/F ) quadratisch abhängig ist, folgt, dass für Lo gilt: Lo = (^) .500 = 125 lux, während

2
für LO folgt: LO =(:■—) .500 = 32.000 lux.

Es stellt sich heraus, dass mit der Kamera nach der Erfindung noch bei geringen Lichtstärken L ein Bildsignal erzeugt werden kann mit dem gewünschten Spitzenwert, dem Mittleren— wert oder einem anderen ¥ert.

Es lässt sich sagen, dass beispielsweise bei

der Lichtstärke Le die Regelspannung V1 der Regelschaltung hh aus Fig. 1 soweit gesunken ist, dass die Schmitt-Trigger-Schaltung 59 iⁿ der Schwellenschaltung (h9~59) umkippt, wodurch die Spannung V2 am Ausgang k7 gegenüber dem Massepotential eine positive Spannung wird und die Transistoren in den Tiefpassfiltern 12 leitend und dadurch die Filter eingeschaltet werden. In ihrer Frequenz beschränkte Bildsignale VR, VB und VG sind das Resultat. Eine unmittelbar danach auftretende Vergrösserung der Lichtstärke L hat erst bei einem ¥ert Lf ein Zurückkippen zur Folge, welcher Hysterese-Effekt !Instabilitäten mit einem wiederholten Umkippen vermeidet. Die Verwendung der einschaltbaren Tiefpassfilter 12 ist vorteilhaft, wenn bei geringen Lichtstärken L ein verbessertes Signal-Rausch-Verhältnis

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bei Wiedergabe erwünscht ist. In der Praxis stellt es sich heraus, dass eine Frequenzbeschränkung bis in die Grössenordnung von etwa 3 MHz bei Wiedergabe einen akzeptierbaren Qualitätsvorteil ergibt. Statt dessen, dass die Filter den SchaltungsanOrdnungen 17 vorgeschaltet werden, können sie denselben auch nachgeschaltet werden.

Die Kamera nach-Fig. 1 ist als Farbfernsehkamera gegeben, aber bei einer Schwarz-Weiss-Fernsehkamera kann mit gleichem Vorteil die Regelschaltung kk angewandt werden; die Signalkanäle B und G fehlen dabei einfach. Bei der Farbfernsehausbildung gibt es das zusätzliche Problem der Weiss-Bilanz wobei die eingestellten einander nicht gleichen Verstärkungsfaktoren AR, AB und AG je mit demselben Verhältnis ändern müssen. In der erfindungsgemässen Kamera ist dieses Problem auf einfache Weise gelöst worden mit demselben Multiplikationsfaktor I/VI für alle drei Verstärkungsschaltungen 17_π» 17τ3 und 1 7o ·

Statt dessen, dass Verstärkungsschaltungen 17 mit Verstärkungsfaktor A = V3/VI angewandt werden, können Schaltungsanordnungen mit einem anderen Verstärkungsfaktor, beispielsweise A¹ = V4.V5 verwendet werden. Da es sich jedoch in der Praxis als vorteilhaft herausstellt, einen nicht-linear geregelten Verstärkungsfaktor anzuwenden, bedeutet dies, dass die Regelspannung Yh oder V5 nicht linear ändern muss. Der nicht-lineare Verlauf ergibt, dass

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in einem kleinen Blendenregelbereich von F = 2, 3 bis eine Verstärkungsänderung von 12 dB auftreten kann, wobei die Verstärkungsregelung auf fliessende ¥eise nicht abrupt eingeschaltet und wirksam wird. Die Anwendung des Ver-Stärkungsfaktors A = V3/V1 mit V1 als geregelte Spannung, ergibt, dass bei einer auf einfache Weise verwirklichbaren linearen Spannungsänderung, wie diese bei der Regelschaltung kk beschrieben wurde, der Verstärkungsfaktor A automatisch nicht-linear ändert und zwar hyperbolisch. Der hyperbolische Verlauf der Verstärkungsregelung ergibt annähernd innerhalb etwa einer Abweichung von + oder - 1dB einen logarithmischen Verlauf, was bei den Fig. 2 und 3 aufgetragen ist.

Die Ausbildung der Bildsignalverstärkungsschaltüng 17 mit dem Regeleingang 21 für die Verstärkungsregelung und dem Einstelleingang 22, der ausser für eine statisch auch für eine dynamisch erfolgende Einstellung benutzt werden kann, bietet die Möglichkeit, über den Einstell-• eingang 22 weitere Korrekturen durchzuführen, wie beispielsweise eine multiplikative Ungleichmässigkeitskorrektur .20 (shading).

In Fig. 3 ist für die Handbetätigung mc die Steuerkennlinie F, F¹ gegeben, wobei an der Ordinate

log 1/F mit F entsprechend der Blendeneinstellung und an der Abszisse die Potentiometerspannung Vp = c2.oC" aufgetragen ist mit c2 entsprechend einer Konstante und

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<pO = die Winkelverdrehung des Blendenringes als Bedienungselement 42 aus Fig. 1. Aus log l/E = c.i.Vp folgt, dass

log !/Γ = c3. c6 mit c3 entsprechend einer Konstante.

Bei einer ersten Art (mc1) der Handbetätigung mc wird der Schalter 39 ausgeschaltet. Durch Aenderung des Winkels dl mit dem Blendenring als Handbetätigungselement wird die Einstellung der Blende 2 entsprechend der Graphik F aus Fig. 3 geändert. Bei dem Winkele^ entsprechend der Schwellenspannung Vc ergibt eine Vergrösserung des Winkels ob , dass nicht nur die Blendenöffnung 3 weiter vergrössert wird, sondern das gleichzeitig über die Regelschaltung 44 mit der Ausgangsspannung V1 der Verstärkungsfaktor A der Bildsignalverstärkungsschaltung 17 vergrössert wird. Das Resultat ist, dass die Graphik F¹ befolgt wird, so dass die Steuer-

.15 kennlinie F, F¹ auftritt. Es ist eine virtuelle Verringerung der Blendeneinstellung vom wirklich minimal'möglichen Wert F©=2 auf den virtuellen Wert FO'=1 erreicht worden.

Bei der zweiten Art (mc2) von Handbetätigung m£ sind in den Schaltern 31 und 37 die Kontakte mc2 durchverbunden, während der Schalter 39 die Stellung hat mit dem Kontakt ac verbunden. Das Potentiometer 32 ist nun als Handbetätigungselement wirksam, womit über den Leistungsverstärker 38 die Steuerwicklung des Motors ko gespeist wird, bis erreicht ist, dass die Spannung Vp am Abgriff des Potentiometers 48 der Spannung am Abgriff des Potentio-

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meters 32 entspricht. Die Steuerkennlinie F, F' aus Fig. gilt auch für die Handbetätigungsart mc2. Die zweite Art von Handbetätigung mc2 kann beispielsweise bei Fernsteuerung der Einstellung der Blende 2 günstig sein.

Bei der Handbetätigung mc hat der Kameramann den Vorteil, dass durch einfaches Verstellen des ¥inkels Cr* des Blendenringes als Betätigungselement hZ oder des Abgriffes des Potentiometers 32 gleichzeitig bei geringen Lichtstärken die Blenden- und Verstärkungsregelung und die Bandbreitenbegrenzung beeinflusst werden.

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9 .

L e e r s. e ι I" e

Claims

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PATENTANSPRÜCHE; 9RDRTR?

(i·/ Fernsehkamera mit einer Blendenregelung und eine-r regelbaren Bildsignalverstärkungsschaltung zum nahezu Konstanthalten eines Bildsignalwertes bei wechselnden Szenenlichtstärken, wobei die Blendenöffnung über ein Einstellelement verstellbar ist, wobei die Blendenregelung im wesentlichen bei einer aufzunehmenden Szene mit grösseren Lichtstärken wirksam ist und die Regelung der Bildsignalverstärkungsschaltung im wesentlichen bei geringen Szenenlichtstärken erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellelement für die Blendenöffnung mit einer elektronischen Regelschaltung gekoppelt ist, von der ein Signalausgang mit einem Regelsignaleingang der Bildsignalverstärkungsschaltung verbunden ist, wobei bei geringeren Szenenlichtstärken eine Verstellung des Einstellelementes und eine sich daraus ergebende Vergrösserung bzw. Verkleinerung der Blendenöffnung, über die Regelschaltung gleichzeitig eine entsprechende Vergrösserung bzw. Verkleinerung des Verstärkungsfaktors der Bildsignalverstärkungsschaltung ergibt. 2. Fernsehkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera mit einem Schalter zum Aus— bzw. Einschalten der Blendenregelung versehen ist, wobei das Einstellelement für die Blendenöffnung mit einem Handbetätigungselemeht versehen ist. ,

3· · Fernsehkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera mit einem Umschalter mit mindestens einem ersten und einem zweiten Wahlkontakt und einem Mutterkontakt versehen ist, wobei der Mutterkontakt mit dem Blenden-

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einstellelement zur Steuerung der Blende gekoppelt ist und wobei der erste, zu einer automatischen Regelung gehörende ¥ahlkontakt über eine Signalvergleichsschaltung mit dem Ausgang der Bildsignalverstärkungsschaltung verbunden ist und der zweite, zu einer Handbetätigung gehörende Wahlkontakt an eine einstellbare Vorspannung gelegt ist.

4. Fernsehkamera nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildsignalverstärkungsschaltung eine nicht—linear geregelten Verstärkungsfaktor hat.

5. Fernsehkamera nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der geregelte Verstärkungsfaktor einen nahezu hyperbolischen Verlauf hat.

6. Fernsehkamera nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte elektronische Regelschaltung ausser dem genannten ersten einen zweiten Signalausgang hat, der mit einem Ein-Ausschalt-Signaleingang eines Tiefpassfilters verbunden ist, das in eine Reihenschaltung mit der BildsignalVerstärkungsschaltung aufgenommen ist. 7· Fernsehkamera nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Regelschaltung mit einer ersten und einer zweiten Schwellenschaltung versehen ist, die mit dem ersten und bzw. zweiten Signalausgang verbunden ist, wobei die Signalschwelle der zweiten Schwellenschaltung nach der der ersten Schwellenschaltung zum Liefern eines Ausgangssignals überschritten werden kann.

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8. Fernsehkamera nach Anspruch 6 oder 7> dadurch gekennzeichnet, dass das Tiefpassfilter ein Frequenzband von Ö bis in die Grössenordnung von etwa 3 MHz hat. 9« Fernsehkamera nach einem der vorstehenden Ansprüche für Farbfernsehen, dadurch gekennzeichnet, dass in der mit mehreren Bildsignalkanälen versehenen Kamera jeder Signalkanal eine BildsignalVerstärkungsschaltung enthält, deren RegelSignaleingänge miteinander verbunden und an den Signalausgang der Regelschaltung gelegt sind.

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