DE2844332C2 - Deckungsregelschaltung - Google Patents

Description

— eine Anordnung zum Einfügen eines Bezugsobjektes (100) in den Strahlengang (C-C) des Bildwandlers (120) zur Erzeugung eines entsprechenden Videosignals (Vr),

— einen Videoamplituden-Bezugssignal-Generator (Signal V_G),

— einen Bezugssignal-Genei ator (50) zur Erzeugung eines seine Amplitude von einem Anfangswert unterhalb des erwarteten minimalen Videosignals auf einen Wert oberhalb des erwarteten maximalen Videosignals ändernden Bezugssignals (Vref) zum Vergleich mit dem Videoamplituden-Bezugssignal und dem Videosignal,

— zwei Signalübertragungskanäle mit jeweils einem Amplitudendiskriminator (14, 18) zur Erzeugung eines ersten bzw. zweiten Steuersignals, wenn das sich ändernde Bezugssignal das Videoamplituden-Bezugssignal (Vc) bzw. das Videosignal (V_R) übersteigt,

— einen ersten und einen zweiten Zähler (30, 34), die mit einem Taktfrequenzgeber (46) verbunden sind und die Taktfrequenz vom Zeitpunkt des Anfangswertes des seine Amplitude ändernden Bezugssignals (Vref) bis zum Auftreten des ersten bzw. zweiten Steuersignals zählen, wobei ihre Zählstände den Amplitudenunterschied des Videosignals (Vr) zum Videoamplituden-Bezugssignal (Vc) angeben,

— einen mit den beiden Zählern (30,34) gekoppelten Regelsignalgenerator (32) zur Erzeugung eines Regelsignals als Maß für diesen Amplitudenunterschied,

— und eine mit dem Bildwandler (120) gekoppelte Regelschaltung (130, 140, 150) zur Minimalisierung dieses Amplitudenunterschiedes unter Steuerung durch das Regelsignal.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Videoamplituden-Bezugssignal (Vc) durch einen zweiten Bildwandler geliefert wird.

3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem sich ändernden Bezugssignal (Vrei) verglichenen Signale (Vc, Vr) in einem ersten Fall dem Schwarzpegel und in einem zweiten Fall dem Weißpegel entsprechen.

4. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Bezugsobjekt (100) eine weiße Farbtestkarte zur Bestimmung der Amplitudendekkung zusammengehöriger Weißpegel-Videosignale bzw. eine Schwarzfarbtestkarte zur Feststellung der Amplitudendeckung zusammengehöriger Schwarzpegel-Videosignale ist.

5. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Bezugsobjekt (100) eine Testkarte mit schwarzen und weißen Farbflächen zur Feststel- b5 lung der Amplitudendeckung der zusammengehörigen Schwarz- und Weißpegel-Videosignale ist.

6. Schaltung nach einem der vorstehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der das sich verändernde Bezugssignel liefernde Generator (50) ein linear arbeitender Rampengenerator ist

7. Schaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsbereich des Generators (50) außer dem linearen Teil einen nichtlinearen Teil erhöhter Signalauflösung hat.

Die Erfindung betrifft eine Deckungsregelschaltung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei Fernsehkameras mit mehreren Bildaufnehmern oder Bildwandlern, wie es bei modernen Farbkameras der Fall ist, muß man sicherstellen, daß die von jedem der Bildaufnehmer erzeugten Raster übereinstimmen und daß die Amplituden der von jedem Bildaufnehmer erzeugten Videosignale, beispielsweise für die roten, grünen und blauen Farbauszüge, sowohl beim Schwarzwert (fehlendes Licht) als auch beim Weißwert übereinstimmen, welcher volle Beleuchtung bedeutet und gleichen Beträgen von Rot-, Grün- und Blaufarbsignalen entspricht. Es sind zwar automatische Verstärkungsregelschaltungen bekannt, bei welchen die Videosignalamplituden in einer Vergleichsschaltung mit einem vo, gegebenen Bezugssignal verglichen werden und aus diesem Vergleich ein Steuersignal erzeugt wird, das zur Regelung der Amplituden der Videosignale zu einem Verstärkungsregelelement zurückgeführt wird (z. B. US-PS 40 50 085). Jedoch arbeiten diese bekannten Schaltungen im allgemeinen analog, während der Trend bei Fernsehkamerasystemen heutzutage zu digitaler Steuerung all solcher automatischer Funktionen geht.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher in der Schaffung einer Deckungsregelschaltung, bei welcher die erforderlichen Steuersignale preiswert und direkt in digitale·· Form abgeleitet werden, so daß sie mit bekannten digitalen Steuereinrichtungen, wie Mikroprozessorsystemen, verarbeitet werden können.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung handelt es sich um eine Deckungsregelschaltung für ein Fernsehkamerasystem, das mindestens einen Bildwandler zur Ableitung eines Videosignals unü eine Anordnung, die ein anderer Bildwandler des Kamerasystems sein kann, zur Erzeugung eines Video-Amplitudenbezugssignals unterschiedlicher, aber in Beziehung zum Videosignal des erstgenannten Bildwandlers stehender Amplitude enthält. Bei dem System wird ein Bezugselement in den Bildweg des Bildwandlers eingefügt, so daß dieser ein entsprechendes Videosignal erzeugt. Ferner ist eine Anordnung zur Erzeugung eines für das Videosignal und das Amplitudenbezugssignal gemeinsamen, sich verändernden Bezugssignals vorgesehen, welches seine Amplitude von einem Anfangsbezugspunkt unter dem erwarteten Minimalwert des Videosignals bis zu einem Punkt oberhalb des erwarteten Maximalwertes des Videosignals erhöht. Weiterhin sind ein erster und ein zweiter Signalübertragungskanal vorhanden, die je einen Signaldetektor zur Ableitung eines ersten bzw. zweiten Torsignals enthalten, wenn das sich verändernde Bezugssignal die in Beziehung zueinanderstehenden Signale überschreitet. Ferner sind ein erster und ein zweiter Zähler an einem eine Bezugsfrequenz erzeugenden Taktgeber angeschlossen und zählen unter Steuerung durch das erste bzw. zweite

Taktsignal die Bezugsfrequenz vom Anfangspunkt des gemeinsamen Bezugssignals bis zum ersten und zweiten Torsignal, wobei die Zählstände der beiden Zähler das Amplitudenverhältnis der beiden Signale wiedergeben. Die beiden Zähler sind mit einer Steuerschaltung verbunden, welche ein Steuersignal angibt das die Amplitudendifferenz der beiden in Beziehung zueinanderstehenden Signale wiedergibt und eine mit den Bildwandlern gekoppelte Schaltung im Sinne einer Minimalisierung dieser Differenz ansteuert

Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Darstellungen eines Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung der Erfindung,

F i g. 2 ein Blockschaltbild eines Signalamplitudendetektors gemäß der Erfindung und

Fig.3 Schwingungsformen zur Erläuterung der Betriebsweise der in F i g. 2 dargestellten Schaltung.

Gemäß F i g. 1 ist eine Bezugsmusterkarte 100, beispielsweise mit einem festen weißen Untergrund, im Bildweg C-C einer Fernsehkamera 120 angeordnet. Die Bezugsmusterkarte kann alternativ auch im Bildweg C-C angeordnet werden, indem sie in das Linsensystem eingefügt wird, wie dies durch die gestrichelte Linie D-D'angedeutet ist Im Bildweg C-C'der Fernsehkamera 120 befindet sich ferner eine Linsenkappe 110, die in den und aus dem Bildweg bewegt werden kann, wie dies durch den Doppelpfeil symbolisiert ist Befindet sich die Linsenkappe 110 im Bildweg, dann blendet sie das gesamte äußere Licht aus dem Linsensystem ab. Die weiße Musterkarte 100 kann auch durch eine feste schwarze Kart oder durch eine mit einem kombinierten Schwarz-Weiß-Muster versehene Karte ersetzt werden.

Die Videokamera 120, die eine typische Farbfernsehkamera mit beispielsweise drei Bildaufnahmevorrichtungen und den zugehörigen (nicht dargestellten) Rastergeneratoren sein kann, erzeugt drei Videoausgangssignale V_R, Vc und V₈, welche geregelten Videoverstärkern 130, 140 bzw. 150 für die roten, grünen und blauen Farbauszüge der im Bildweg C-C erscheinenden Szene zugeführt werden.

Die Funktion der Linsenkappe 110 und/oder die Abtastung des Bezugsmusters 100 ist für den Bildweg C-C aller drei Bildaufnahmevorrichtungen gleich, und da ein abgedecktes Linsensystem kein Bild ergibt und ein Weißbezug gleiche Beträge roter, grüner und blauer Farbe darstellt, ist die Amplitude der Videoausgangssignale Vr, Vq und V_B ein Maß für den Betrieb der drei Bildaufnahmevorrichtungen hinsichtlich Empfindlichkeit, Verstärkung und zugehöriger Parameter.

Es ist bereits erwähnt worden, daß die Amplituden der Videosignale sowohl beim Schwarzpegel (kein Szenenlicht) als au^h beim Weißpegel gleich sein müssen, wenn die Farbfernsehkamera richtig arbeiten soll. Der Amplitudendetektor 160 ermittelt die Amplitudendifferenzen zwischen den drei seinen Eingängen zugeführten Videosignalen Vr, Vc und Vs und erzeugt ein Ausgangssignal, das einer Steuersignalverarbeitungsschaltung 170 zugeführt wird, welche Größe und Richtung der Amplitudenabweichungen sowohl beim Schwarzpegel als auch beim Weißpegel der Videosignale jeder Bildaufnahmevorrichtung ermittelt, wobei eines der zusammengehörigen Videosignale als Bezug benutzt wird.

Die Größe und Richtung der Amplitudenabweichung des Rotsignals und des Blausignals jeweils gegenüber dem Grünsignal ergibt zwei Steuersignale, welche die Videoamplitudenabweichung auf das Grünsignal bezogen wiedergeben. Die Rot- und Blauamplitudendifferenzsignale werden den Steuersignaleingängen von Videoverstärkern 130 und 150 zugeführt, um deren Verstärkungsgrade so zu regeln, daß die Eingangssignale Vr und Vb an den Eingängen des Amplitudendetektors 160 im wesentlichen gleich der Amplitude des Signals V_c gemacht werden.
Die in F i g. 1 in groben Zügen dargestellte Schaltung

in bildet eine geschlossene Schleife zur automatischen Regelung der Amplituden auf Übereinstimmung bei einem Fernsehkamerasystem, wobei die Genauigkeit der Regelung auf Übereinstimmung fast ausschließlich davon abhängt wie genau der Detektor 160 Unterschiej de der Videosignalamplituden der zusammengehörigen Videoausgangssignale bei Schwarz- und Weißpegeln festzustellen vermag.

F i g. 2 zeigt eine Ausführungsform eines Amplitudendetektors 160 gemäß der Erfindung. Die beiden zusammengehörigen (in Beziehung zueinander stehenden) Videosignale entsprechen beispielsweise den Signalen Vr und V_c in F i g. 1 und werden den Eingangsanschlüssen von Videosignaltoren 10 bzw. 12 zugeführt. Von einem nicht dargestellten Generator einer Logikschaltung wird ein Torsignal G abgeleitet und den Toren 10 und 12, den Setzeingängen zweier Flipflops 18 und 20 sowie dem Eingangsanschluß eines Rampengenerators 50 zugeführt. Das Torsignal G öffnet gleichzeitig die Tore 10 und 12, setzt die Flipflops 18 und 20 und läßt den Rampengenerator 50 loslaufen, und zwar alles zum Zeitpunkt i₀ der in den F i g. 3a und 3b veranschaulichten Kurven. Durch das öffnen der Tore 10 und 12 können die Videosignale Vc und Vr an die Eingänge von Vergleichsschaltungen 14 bzw. 16 gelangen, deren andere Eingänge mit dem Ausgang des Rampengenerators 50 verbunden sind. Der Rampengenerator 50 liefert ein sich veränderndes Bezugspotential, welches zum Zeitpunkt ro bei einem niedrigeren Pegel als dem erwarteten Minimalwert des Videosignals entsprechend schwarz beginnt und auf einen Pegel ansteigt, welcher größer als der dem Weißpegel entsprechende Maximalwert des Videosignals ist, wie dies in den Fig.3a und 3b durch die Linie Vref angedeutet ist. Die Ausgangssignale der Vergleichsschaltungen 14 und 16 sind solange niedrig, bis die ansteigende Rampenspannung Vref die Videosignalamplitude konstanten Pegels der Eingangsvideosignale A und B übersteigt. Dann werden die Ausgangssignale der Vergleichsschaltungen 14 und 16 hoch, jedoch nicht

so notwendigerweise zum gleichen Zeitpunkt wenn nämlich gemäß den Fig.3a und 3b dip Videosignalamplitude Vr oberhalb oder unterhalb der Videosignalamplitude Vg ist. Die Ausgangssignale der Vergleichsschaltungen 14 und 16, seien sie nun niedrig oder hoch, werden den Eingängen R der Flipflops 18 und 20 zugeführt, und die Ausgänge dieser Flipflops sind mit je einem Eingang von Torschaltungen 24 bzw. 26 verbunden. Ein weiterer Eingang dieser Torschaltungen liegt am Ausgang eines Taktimpulsgenerators 46, der beispielsweise mit einer Nominalfrequenz von 100 MHz arbeitet. Die Ausgänge der Tore 24 und 26 sind jeweils ι.lit einem Eingang von Zählern 30 bzw. 34 verbunden, deren Ausgänge wiederum an je einem Eingang einer arithmetischen Logikeinheit 32 liegen, die beispielsweib5 se die in den Zählern 30 und 34 gespeicherten Zählstände summiert oder subtrahiert, um am Ausgangsanschluß 0 die Summe oder die Differenz der in den Zählern 30 und 34 gespeicherten Gesamtzählstände

zu bilden.

Die in Fig. 2 dargestellte Schaltung arbeitet folgendermaßen.

Wird das Eingangsvideosignal A dem Tor 10 zugeführt, dann öffnet ein Torsignal C dieses Tor, läßt den Rampengenerator 50 loslaufen und setzt den Flipflop 80, und diese Vorgänge treten gemäß Fig. 3a zum Zeitpunkt i₀ auf. Dieser Figur ist auch zu entnehmen, daß die Videosignale V« und Vc, die an den Eingängen A und B in Fig. 2 liegen, mit einem Schwarzpegel auftreten, also bei abgedeckter Optik. Wenn das Flipflop 18 gesetzt ist, dann macht es das Tor 24 durchlässig, so daß der Zähler 30 Taktimpulse vom Taktgenerator 46 zählen und speichern kann. Steigt die Bezugsrampenspaiinung von einem Punkt unterhalb des erwarteten Minimalsignalpegels (Schwarzwert) vom Zeitpunkt to aus an, dann schneidet sie das Videosignal A bei einem Wert Vr, worauf die Vergleichsschaltung 14 ein hohes Ausgangssignal liefert, infolgedessen das Flipflop 18 seinen Zustand ändert und das Tor 24 sperrt, so daß die Taktimpulse vom Taktgenerator 46 nicht mehr zum Zähler 30 gelangen können. Der Zähler 30 hat in seinen Speichern im Zeitraum von ίο bis fi einen bestimmten Zählstand gespeichert. In ähnlicher Weise wird das am Eingang B liegende Videosignal V_c über das Tor 12 der Vergleichsschaltung 16 zugeführt und gelangt über das Flipflop 20 und das Tor 26 zum Zähler 34, der in der Zeit von f₀ bis t₂ seinen Zählerstand aufsummiert. Wenn das Videosignal Vr eine größere Amplitude als das Signal Vc gehabt hat, wie dies in F i g. 3a durch den Wert Vr' dargestellt ist, dann würde der Zähler 30 in der Zeit von /0 bis h zählen.

Die Zähler 30 und 34 haben nun in ihren Speichern Digitalwerte entsprechend den jeweiligen Amplituden der zugeführten Videosignale gespeichert. Die Logikeinheit 32 subtrahiert einen Zählwert vom anderen und liefert am Ausgang 0 eine Digitalzahl entsprechend dem Amplitudenunterschied der beiden Videosignale. Diese Digitalzahl kann beispielsweise unmittelbar in einem Mikroprozessorsystem zur Ableitung des gewünschten Regelsignais verwendet werden, oder sie wird alternativ in einem Digitalakkumulator gespeichert und mit Hilfe eines Digital/Analog-Konverters in ein analoges Steuersignal umgewandelt. Der Ausgang des D/A-Konverters läßt sich in eine Regelgleichspannung umwandein, die den Regeleingängen des Videoverstärkers 130 (Fig. 1) zur Regelung der Amplitude des Videosignals V_R auf Übereinstimmung mit der Amplitude des Videosignals V_c zuführbar ist. Unter Steuerung durch die Systemlogikschaltung kann der in Fi g. 2 dargestellic Detektor duHr. zürn Vergleichen der Amplitude des Signals V_B mit derjenigen des Signals Vc verwendet werden, indem das Signal V_B dem Eingang A des Detektors zugeführt wird und die Messung durch ein neues Torsignal G erneut eingeleitet wird.

Die Darstellung gemäß F i g. 3b veranschaulicht den gleichen Betrieb des Detektors gemäß Fig.2 bei unabgedeckter Kameraoptik, wenn die Kamera die weiße Bezugskarte abtastet Der Zähler 34 akkumuliert nun Taktimpulse vom Impulsgenerator 46 im Zeitraum von fo bis f_ä entsprechend dem Bezugssignal V_c, während der Zähler 30 im Zeitraum ίο bis U oder t_b Taktimpulse zählt, je nachdem, ob die verglichene Videosignalamplitude größer oder kleiner als die Amplitude des Bezugsvideosignals Vc ist, welches dem Videoeingang B des Detektors gemäß F i g. 2 zugeführt

Soweit beschrieben, ist die Auflösung der Videosignalamplitudendifferenz sowohl für Schwarz- als auch für Weißpegelmessungen identisch und hängt zum großen Teil von der Frequenz des Taktgebers 46 ab, der ^:m angegebenen Beispiel eine Nominaltaktfrequenz von 100 MHz hat, ferner geht die Tatsache ein, daß die in den F i g. 3a und 3b dargestellte Bezugsspannung V_REr eine lineare Rampenfunktion ist. Bei linearer Rampenfunktion und nominaler Taktfrequenz von 100 MHz und einem Meßintervall (Rampenzeit) von einer Mikrosekunde entspricht jeder Zählwert etwa einem Prozent des Videopegelmeßbereichs. Normalerweise ist jedoch eine größere Meßgenauigkeit oder Auflösung irgendeiner vorliegenden Signalamplitudendifferenz beim Schwarzpegel erwünscht als beim Weißpegel. Diese höhere Auflösung kann man preiswert ohne Erhöhung der Taktfrequenz erreichen, wenn man V_REF als nichtlineare Rampenfunktion wählt (wie dies in Fig. 3 durch V_REF' gezeigt ist), indem man nämlich den Rampengenerator 50 als Integrator aufbaut, dessen Zeitkonstante kleiner ist, als es für eine lineare Ausgangsrampenspannung notwendig ist. So können beispielsweise gemäß Fi g. 3a die Zähler des Detektors gemäß F i g. 2 Zählwerte vom Zeitpunkt i₀ bis ti bzw. i₀ bis fi' im Vergleich zu ίο bis i₂ bzw. i₀ bis fi bei einer linearen Rampenfunktion akkumulieren, ohne daß die Auflösungsgenauigkeit bei Weißpegelmessungen davon beeinflußt würde.

Es ist vorstehend gesagt worden, daß die zusammengehörigen Rot- und Blauvideosignale mit dem Grünvideosignal zur Korrektur der Amplitudenübereinstimmung verglichen worden sind; jedoch läßt sich die Erfindung auch dann anwenden, wenn nur ein einziges Videosignal zur Verfügung steht oder die Rot-, Blau- und Grünvideosignale in einer Absolutmessung verglichen werden sollen, beispielsweise mit einem Systembezugspegel für Schwarz- ebenso wie für Weißpegelsignale. Bei dem oben erwähnten Beispiel eines einzigen Videosignals wird ein Systembezug entsprechend einem Schwarz- oder Weißpege! einem Eingang, beispielsweise dem Eingang A, des Detektors gemäß Fig. 2 zugeführt, während das zu vergleichende Videosignal dem anderen Eingang B zugeführt wird. Wird dem einen Eingang ein festes Bezugssignal zugeführt, dann hätte der Zähler 30 einen Zählstand, der unverändert bliebe, während der Zähler 34 einen Zählstand hätte, der durch eine Amplitudendifferenz, oberhalb oder unterhalb, zum festen Bezugssignal bestimmt ist. Wäre ein Rot-, Grün- und Blauvideosignal mit einem festen Systembezugssignal zu vergleichen, dann würde letzteres einem Eingang des Detektors gemäß F i g. 2 zugeführt und die drei Videosignale würden abwechselnd auf den anderen Eingang des Detektors für aufeinanderfolgende Messungen gegeben. Das Bezugssignal kann natürlich auf dem Schwarzpegel, dem Weißpegel oder irgend einem gewünschten Systembezug liegen.

Die Regelsignale, welche aus dem Signal des Amplitudendetektors 160 (Fig. 1) abgeleitet worden sind, brauchen nicht ausschließlich den Verstärkern 130 und 150 zugeführt werden, sie können beispielsweise auch zur Steuerung der Empfindlichkeit der Bildaufnahmeröhren durch Veränderung der Targetspannung verwendet werden oder zur Regelung der Signalpegel oder der Verstärkung anderer zur Kamera 120 gehöriger Signalverarbeitungsstufen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Deckungsregelschaltung für die Amplitudendeckung von Videosignalen bei einem Fernsehkamerasystem mit mindestens einem Bildwandler, der ein entsprechendes Videosignal liefert, dessen Amplitude sich von einem gewünschten Bezugspegel unterscheiden kann, gekennzeichnet durch