DE3010812C2 - Steuerschaltungsanordnung zur Steuerung des Strahlstroms in einer Kamera-Bildaufnahmeröhre - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerschsltungsanordnung zur Steuerung des Strahlstroms in bezug auf einen Videosignalstrom in einer einen im

to wesentlichen linearen Zusammenhang zwischen Gitterstrom und Strahlstrom aufweisenden-Kamera-Bildaufnahmeröhre, insbesondere einer Dioden-Kanonen-Kameraröhre, mit einer an den Videosiglanstrom-Kreis angekoppelten, auf eine vorgegebene obere Grenze des normalen Videosignalstrom-Betriebsbereichs derart vorgespannte Hellstellen-Steuerschaltung, daß ein Ausgangssteuerstrom dieser Hellstellen-Steuerschaltung lediglich dann erzeugt wird, wenn der Videosignalstrom aufgrund des Vorhandenseins von Hellstellen die vorgegebene obere Grenze übersteigt

In Kamera-Bildaufnahmeröhren, für die typische Beispiele Vidicons oder Plumbicons sind, wird der die Target-Elektrode abtastende Elektronenstrahlstrom generell in einem Normalbetriebsbereich gehalten, der dem Normalbetriebsbereich des Videosignals entspricht, um eine optimale Röhrenauflösung sicherzustellen. Es ist generell bekannt, daß eine Zunahme des eine Target-Elektrode abtastenden Elektronenstrahlstroms über den vorgegebenen Normalbetriebsbereich hinaus zu einer Entfokussierung des Elektronenstrahls und damit zu einem Verlust an Auflösung des Videobildes führt

Im Falle des Auftretens von. Hellstellen in der betrachteten Szene ist es notwendig, daß die photoelektrische Wandlerfläche der Target-Elektrode neutralisiert wird, was generell durch Erhöhung des Strahlstroms zur Entladung der sich im Überschuß ansammelnden. Ladungen auf der Target-Elektrode einer Aufnahmeröhre im Bereich der Hellstelle erfolgt Einer der Bildaufnahmeröhren eigenen Nachteile bei der Unterdrückung von Hellstellen durch eine Zunahme des Strahlstroms besteht darin, daß durch die Ausnutzung einer hohen Strahlintensität zur Entladung der durch die Hellstelle hervorgerufenen überschüssigen Ladungen auch zusätzliche weiche Röntgenstrahlen erzeugt werden, welche das Target bombadieren, was zu einer wesentlichen Reduzierung der Lebensdauer der Bildaufnahmeröhre führt Es ist daher generell erforderlich, einen Kompromiß hinsichtlich der Erhöhung des Strahlstroms einzugehen, um die maximal mögliche Unterdrückung von Hellstellen zu erreichen, während gleichzeitig die optimale Lebensdauer der Bildaufnahmeröhre erhalten bleiben muß.
Es sind verschiedene Techniken zur Hellstellen-Unterdrückung in Bildaufnahmeröhren bekannt geworden, wobei Maßnahmen zur Erhöhung des Strahlstroms zwecks Abführung der durch das Vorhandensein einer Hellstelle bedingten überschüssigen Ladungen auf der Target-Elektrode vorgesehen sind. Die zur Realisierung derartiger Techniken verwendeten Schaltungen sind generell als Anti-Kometschweif-Schaltungen, automatische Strahloptimierungsschaltungen und automatische Strahlregelschaltungen bekannt Typisch für Anti-Kometschweif-Schaltungen sind solche Schaltungen, welehe den Strahlstrom entweder während der aktiven Perioden oder während der RUcklaufperioden der Elektronenstrahlabtastung erhöhen. Eine derartige Anti-Kometschweifschaltung erzeugt eine Zunahme des

Strahlstroms lediglich während, der Rücklaufperiode und !ediglich »bei Bedarf«, d. h, beim Auftreten einer Hellstelle. Typische automatische Strahloptimierungs- und/oder Regelschaltungen sind beispielsweise in den US-PS 39 99 011 und 29 30 929 beschrieben. Derartige Schaltungen realisieren eine Hellstellenunterdrückung während der aktiven Periode der Elektronenstrahlabtastung als Funktion des Vorhandenseins einer Hellstelle im betrachteten Videobild. Derartige Schaltungen enthalten bestimmte Maßnahmen, durch die der Strahl- und/oder Kathodenstrom überwacht wird, wobei ein resultierend is Regelspannungssignal über ein generell komplexes Gegenkopplungsnetzwerk auf das Gitter der Röhre zurückgeführt wird, wobei das Gegenkopplungsnetzwerk die geregelte Erhöhung des Strahlstroms '5 erzeugt, wie sie für die Unterdrückung von Hellstelleneffekten erforderlich ist

Die vorstehend erläuterten Techniken werden insgesamt in Verbindung mit Standard-Bildaufnahmeröhren, wie sie beispielsweise als Vidicons oder Plumbicons bekannt sind, verwendet Derartige Röhren besitzen die Eigenschaft daß in den Steuergittern zwischen der Gitterspannung und dem Strahlstrom kein Strom fließt Die vorgenannten Strahloptimierungsschaltungen nutzen den generell linearen Zusammenhang zwischen dem Kathodenstrom und dem Strahlstrom aus, um die Gegenkopplungs-Regelspannung zur Regelung des Gitterstroms und damit des Strahlstroms zu erzeugen.

Aus der DE-OS 27 55 507 ist es bekannt zur Kompensation von Hellstelleneffekten eine Schaltung vorzusehen, deren Ausgangssignal eine Funktion der .Schwelle zwischen dem normalen Videosignal-Betrif bsbereich und den durch Hellstellen bedingten Videosignalen ist Bei dieser Schaltung, bei der es sich um eine kombinierte Regel- und Steuerschaltung handelt, ist nämlich ein in eine Steuerelektrode einer Röhre eingespeistes Signal eine Funktion sowohl eines von der Speicherplatte bzw. Target-Elektrode über einen Vorwiderstand abgeleiteten Signals als auch eines über ein Potentiometer eingestellten Schwellwertes. Eine derartige Schaltung entspricht daher den vorstehend bereits erwähnten Strahloptimierungs- und/oder Regelschaltungen, da auch bei ihr eine Überwachung des Strahl- und/oder Kathodenstroms (Signal von Speicherplatte über Vorwiderstand) und eine Rückführung eines Regelspannungssignals über ein Rückkoppelnetzwerk (über den Schwellwertkreis) stattfindet.

Bei einer in einer älteren Anmeldung (DE-OS 30 00 595) vorgeschlagenen Schaltung handelt es sich ebenfalls um ein Schaltungssystem mit geschlossener so Schleife, also um eine Regelschaltung. Auch bei dieser Schaltung ist eine Rückkopplung vorgesehen, welche durch eine Einrichtung zum Ableiten eines Ausgangssignals von der Targetelektrode gebildet wird.

Seit kurzem ist eine verbesserte Kamera-Bildaufnahmeröhre entwickelt worden, welche als Diodun-Kanonenröhre bekannt ist, wobei Plumbicons, Saticons usw. mit Bleioxid-Target verwendet werden. Dabei können erhöhte Strahlströme realisiert werden, ohne daß die Lebensdauer der Röhre nachteilig beeinflußt wird. Darüber hinaus haben derartige Dioden-Kanonen-Röhren die Eigenschaft, daß in ihren Steuergittern Strom fließt, und daß zwischen dem Gitterstrom und dem verfügbaren Strahlstrom ein im wesentlichen linearer Zusammenhang besteht

Insbesondere zur Verwendung in einer derartigen Röhre ist bei einer Steuerschaltungsanordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, daß an ein Röhrensteuergitter eine vom Ausgangssteuerstrom der Hellstellen-Steuersclialtung angesteuerte Röhrengitter-Steuerschaltung angekoppelt ist welche einen Abgleichkreis mit einer Stromquelle und einem einstellbaren Widerstandszweig enthält durch den bis zur oberen Grenze des normalen Videosignalstrom-Betriebsbereichs ein konstanter Strahlstrom einstellbar ist und daß die Hellstellen-Steuerschaltung so vorgespannt ist daß sie bei Obersteigen der vorgegebnen oberen Grenze durch den Videosignalstrom aufgrund von HelisteUen einen solchen Ausgangssteuerstrom in die Röhrengitter-Steuerschaltung einspeist daß das an der vorgegebenen oberen Grenze vorhandene Verhältnis zwischen Strahlstrom und Videosignalstrom für Videosignalströme oberhalb der vorgegebenen oberen Grenze bei sich mit dem Videosignalstrom änderndem Strahlstrom konstant bleibt

Die Erfindung sieht also eine Steuerschaltungsanordnung zur Verwendung insbesondere in Dioden-Kanonen-Bildaufnahmeröhren vor, welche augenblicklich den Strahlstrom als Funktion einer Hellstelle um einen Betrag erhöht welcher lediglich ausreicht um die Hellstelle zu entladen, wobei sichergestellt ist daß der Strahlstrom auf einem Pegel gehalten wird, welcher an eine minimale nachteilige Bildbeeinflussung und an eine maximale Röhrenlebensdauer bei Fehlen einer Hellstelle angepaßt ist In einer derartigen Schaltungsanordnung ist weder eine Überwachung des Strahl- oder Kathodenstroms noch eine zugehörige Rückkopplung der entsprechenden Spannungen zur Regelung der Pegel des Strahlstroms während des Vorhandenseins von Hellstellen erforderlich.

Dies wird durch die an das Gitter einer Dioden-Kanonen-Kamera-Röhre angekoppelte Röhrengitter-Steuerschaltung mit der an diese angekoppelten Hellstellen-Steuerschaltung realisiert Die Hellstellen-Steuerschaltung ist so vorgespannt daß die Bildaufnahmeröhre in ihrem Normalbereich arbeitet welcher im Zusammenhang mit dem Normalbereich des Videosignalstroms bei Fehlen von Hellstellen steht Bei Auftreten einer Hellstelle schaltet die Hellstellen-Steuerschaltung die Röhrengitter-Steuerschaltung wirksam, welche das Gitter der Bildaufnahmeröhre so ansteuert, daß ein entsprechend erhöhter Strahlstrom erzeugt wird. Die Röhrengitter-Steuerschaltung ist so eingestellt, daß ein Strahlstrom erzeugt wird, welcher so zunimmt, daß eine im wesentlichen konstante, vorgegebene Spanne oberhalb des ankommenden Videosignalstroms aufrechterhalten wird, wenn dieser aufgrund des Vorhandenseins von Hellstellen zunimmt

Weitere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Steuerschaltungsanordnung sind in Unteransprüchen gekennzeichnet

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Strahlsteuerschaltungsanordnungund

F i g. 2 ein Diagramm, aus dem der Zusammenhang, d. h. die vorgegebene konstante Spanne zwischen dem Videosignalstrom und dem verfügbaren Strahlstrom gemäß der Schaltungs-Anordnung nach F i g. 1 ersichtlich ist

Bei der hier beschriebenen Strahlsteuerschaltung wird die Tatsache ausgenutzt daß ein im wesentlichen linearer Zusammenhang zwischen dem Gitterstrom und dem verfügbaren Strahlstrom einer Dioden-Kanonen-Kameraröhre besteht Führt beispielsweise ein Gitter-

strom von einem Milliampere zu einem Strahlstrom von 300 nA, so ergeben 2 mA Gitterstrom einen Strahlstrom von 600 nA, und so weiter. Allerdings ist die Größe der Proportionalitätskonstante generell nicht bekannt und ändert sich zwischen unterschiedlichen Röhren. In der Strahlsteuerschaltung ist daher eine Möglichkeit zu einer derartigen Einstellung vorgesehen, daß die Proportionalitätskonstante keine Rolle spielt, sondern automatisch kompensiert wird. Gemäß Fig.2 ist ein linearer Zusammenhang zwischen dem Videosignalstrom und dem Strahlstrom der Röhre erwünscht, wie dies durch die Kurve 10 wiedergegeben ist.

Wenn der Signalstrom im Diagramm aufzutragen wäre, so würde er als lineare Kurve 12 erscheinen, welche parallel zur Kurve 10 verläuft Wenn daher der Videosignalstrom beispielsweise um 30OnA zunimmt (obere Grenze des normalen Vidcosignalstroir.-Betriebsbereiches bei Fehlen von Hellstellen), so nimmt auch der Strahlstrom linear zu, wodurch die gleiche Differenzspanne zwischen diesen Strömen aufrechterhalten wird.

F i g. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Strahlsteuerschaltung. Zusätzlich zu dem einzigen dargestellten elektronischen Kanal, beispielsweise dem Grünkanal, sind zwei zusätzliche Kanäle für die Rot- und Blauvideosignale vorhanden. Das durch einen Vorverstärker einer (nicht dargestellten) Videoprozessorschaltung erzeugte Videosignal eines konventionellen Kamerasystems wird in einen Eingang 16 einer Hellstellen-Steuerschaltung 14 eingespeist, und zwar speziell in den Emitter einer ersten Stufe 18 einer Doppeltransistorstufe 20. Der Kollektor der Stufe 18 ist über einen Widerstand 22 an eine positive Spannung angekoppelt, während die Basis an den Kollektor und damit an die Basis einer zweiten Stufe 24 der Doppeltransistorstufe 20 angekoppelt ist Die Transistorstufe 18 stellt einen Zweig zur Kompensation von Temperaturänderungen dar. Der Emitter der Stufe 24 ist über einen Widerstand 26 an Bezugspotential (Masse) geschaltet, während der Kollektor dieser Stufe einen Ausgangsknoten 27 der Hellstellen-Steuerschaltung 14 bildet

Der Knoten der HellsteHen-Steuerschaitung 14 entspricht dem Eingang einer Röhrengitter-Steuerschaltung 28. Der Knoten 27 ist an eine Seite einer Stromquelle 30 angekoppelt, deren andere Seite geerdet ist Der Knoten 27 ist weiterhin an die Basis eines Transistors 32 und an eine Seite eines variablen Widerstandes 34 angekoppelt, dessen andere Seite an die Basis und den Kollektor eines Transistors 36 angekoppelt ist Der Emitter des Transistors 36 ist an eine positive Spannung und über einen Widerstand 38 an den Emitter des Transistors 32 angekoppelt

Der Kollektor des Transistors 32 liegt an einem Steuergitter 40 einer Dioden-Kathoden-Röhre 42, dessen Kathode 44 an Masse liegt

Das Steuergitter 40 ist weiterhin an den Kollektor eines Transistors 46 angekoppelt, dessen Basis fiber einen Widerstand 48 und eine Eingangsleitung 50 ein konventionelles Austastsignal des Videokamerasystems aufnimmt Die Basis dieses Transistors ist weiterhin über einen Widerstand 52 an den Emitter dieses Transistors und an eine negative Spannung angekoppelt

Die Transistoren 36 und 32 bilden in Verbindung mit den Widerständen 34 und 38 einen Vervielfacher-Stromspiegel, d. h. ein Signalstrom I am Knoten 27 führt zu einem Kollektorstrom im Transistor 32, welcher gleich dem Produkt ans dem Strom /und dem Verhältnis der Werte der Widerstände 34 und 38 ist. Der variable Widerstand 34 stellt u. a. ein Element zum Abgleich der Röhrengitter-Steuerschaltung 28 und speziell zur Einstellung der Größe der Proportionalität zwischen dem Strom im Knoten 27 und dem verfügbaren Strahlstrom der Röhre 42 dar.

Der Abgleich erfolgt durch Einspeisung eines beliebigen Referenzstroms von beispielsweise 2 mA in den Knoten 27 über die Stromquelle 30. Die (nicht dargestellte) Iris des Videokamerasystems wird unter Verwendung einer konventionellen Testkarte so justiert, daß sich ein Spitzensignalstrom in der Größenordnung von 60OnA ergibt, wobei dieser Wert von 600 nA als die doppelte obere Grenze des normalen

is Videosignalstroms bei Fehlen von Hellstellen gewählt wird. Der Widerstand 34 wird sodann im Sinne einer Reduzierung seines Widerstandswertes eingestellt, wodurch der Strahlstrom in der Röhre 42 reduziert wird, bis das Signal mit 600 nA zusammenbricht Es existiert nun die Bedingung, daß ein in den Knoten 27 fließender Strom von 2 mA für die Röhrengitter-Steuerschaltung 28 einen äquivalenten Strahlstrom von 600 nA erzeugt. Tritt nun eine Zunahme des Signals über einen Strom von 2 mA auf, wie dies beim Auftreten einer Hellstelle der Fall ist so wird der Strahlstrom entsprechend erhöht.

Der Transistor 20 der Hellstellen-Steuerschaltung 14 überführt das Videosignal vom Vorverstärker in einen in den Knoten 27 fließenden proportionalen Strom. Der Vorverstärker besitzt generell eine Empfindlichkeit von 1 mV pro 1 nA des Videosignalstroms, wobei das Ausgangssignal des Stromverstärkers bei Fehlen eines Signalstroms beispielsweise durch eine (nicht dargestellte) Klemmschaltung auf —03 V eingestellt wird. Die Vorspannanordnung des Transistors 20 wird so gewählt daß kein Kollektorstrom in den Knoten 27 fließt bis das Ausgangssignal des Vorverstärkers den Pegel von 0 V entsprechend einem Videosignalstrom von 300 nA erreicht Daher bleibt der Strahlstrom der Röhre 42 auf dem vorgegebenen konstanten Wert von 600 nA für den normalen Videosignal-Betriebsbereich von 0 bis 300 nA. Wenn jedoch der Videosignalstrom über den Pegel von 300 nA steigt, was bei Vorhandensein von Hellstellen der Fall ist, so leitet der Transistor 24 und bewirkt über die Röhrengitter-Steuerschaltung 28 eine entsprechende Erhöhung des Strahlstroms der Röhre 42, wobei der Strahlstrom eine konstante Spanne von 30OnA oberhalb des Wertes des Signalstroms beibehält wie dies in F i g. 2 durch die Kurven 10 und 12 dargestellt ist Wenn der Videosignalstrom aufgrund von entsprechenden Hellstellen um 40OnA oder 50OnA zunimmt so nimmt daher der Strahlstrom auf Werte von 70OnA bzw. 800 nA zu, um die Effekte der speziellen Hellstellen wirksam zu unterdrücken. Der Wert des Widerstandes 26 stellte die konstante Differenzspanne von 30OnA zwischen dem Strahlstrom und dem Videosignalstrom während des Vorhandenseins von Hellstellen sicher. Diese Differenzspanne von 30OnA ist hier lediglich beispielsweise angenommen.

Während des aktiven Teils der Abtastzeit wird der Transistor 46 bei Fehlen eines Austastsignals auf der Anschhißleitung 50 gesperrt, so daß der gesamte Strom vom Kollektor des Transistors 32 in das Steuergitter 40 der Röhre 42 fließt Während des Austastintervalls des Signals an der Anschlußleitung 50 ist der Transistor 46 gesättigt, wodurch das Gitter 40 in Sperrichtung vorgespannt wird und der gesamte Kollektorstrom des Transistors 32 absorbiert wird, wodurch die Bildaufnah-

meröhre 42 abgeschaltet wird.

Anstelle der angegebenen speziellen Werte für die Ströme, Spannungen, Widerstände usw. können auch andere Werte in Anpassung an die Betriebsparameter, Kamerasystemtypen, Schaltungskomponenten usw. vorgesehen werden. Die speziellen Werte dienen lediglich zur Klarstellung der Erläuterung der in Rede stehenden Strahlsteuerschaltung.

Obwohl die Kurven 10 und 12 in Fig.2 als parallel innerhalb ihres angegebenen Wertebereichs dargestellt sind, ergeben sich praktische Grenzen hinsichtlich des Ausmaßes, in dem die voreingestellte Spanne (300 nA)

aufgrund der Betriebsparameter der Dioden-Kathoden-Röhre 42 aufrechterhalten wird.

Wie bereits ausgeführt, ist lediglich ein Kanal der erfindungsgemäßen Strahlsteuerschaltung dargestellt, wobei jedoch in einer Dreiröhrenkamera drei gleichartige Kanäle für jeweils eine Röhre vorgesehen sind. Für den Fall, daß Hellstellen lediglich eine spezielle Farbe beeinflussen, wird auch lediglich der entsprechende Farbkanal beeinflußt. Da jedoch die meisten Hellstellen spiegelnd sind, arbeiten alle drei Farbkanäle im oben beschriebenen Sinne.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentanspräche:

1. Steuerschaltungsanordnung zur Steuerung des Strahlstroms in bezug auf einen Videosignalstrom in einer einen im wesentlichen linearen Zusammenhang zwischen Gitterstrom und Strahlstrom aufweisenden Kamera-Bildaufnahmeröhre, insbesondere einer Dioden-Kanonen-Kameraröhre, mit einer an den Videosignalstrom-Kreis angekoppelten, auf eine vorgegebene obere Grenze des normalen Videosignalstrom-Betriebsbereichs derart vorgespannte Hellstellen-Steuerschaltung, daß ein Ausgangssteuerstrom dieser Hellstellen-Steuerschaltung lediglich dann erzeugt wird, wenn der Videosignalstrom aufgrund des Vorhandenseins von Hellstellen die vorgegebene obere Grenze übersteigt, dadurch gekennzeichnet,

daß an ein Röhrensteuergitter (40) eine vom Ausgangssteuerstrom der Hellstellen-Steuerschaltung (14) angesteuerte Röhrengitter-Steuerschaltung (28) angekoppelt ist, welche einen Abgleichkreis (30, 34, 36) mit einer Stromquelle (30) und einem einstellbaren Widerstandszweig (34) enthält, durch den bis zur oberen Grenze des normalen Videosignalstrom-Betriebsbereichs ein konstanter Strahlstroin einstellbar ist,

und daß die Hellstellen-Steuerschaltung (14) so vorgespannt ist, daß sie bei Übersteigen der vorgegebenen oberen Grenze durch den Videosignalstrom aufgrund von Hellstellen einen solchen Ausgangssteuerstrom in die Röhrengitter-Steuerschaltung (28) einspeist, daß das an der vorgegebenen oberen Grenze vorhandene Verhältnis zwischen Strahlstrom und Videosignalstrom für Videosignalströme oberhalb der vorgegebenen oberen Grenze bei sich mit dem Videosignalstrom änderndem Strahlstrom konstant bleibt

2. Steuerschaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hellstellen-Steuerschaltung (14) durch einen zweistufigen Transistorkreis (20) gebildet ist, in dem eine erste, an den Videosignalstromkreis angekoppelte Stufe (18, 22) eine Temperaturkompensationsstufe ist und eine zweite, an die erste Stufe (18,22) angekoppelte Stufe (24, 26) einen Vorspannwiderstand (26) enthält, durch den das konstante Verhältnis zwischen Strahlstrom und Videosignalstrom für Videosignalströme oberhalb der vorgegebenen oberen Grenze festgelegt ist.

' 3. Steuerschaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an einen den Ausgang der Hellstellen-Steuerschaltung (14) bildenden Ausgangsknoten (27) der zweiten Stufe (24, 26) die Stromquelle (30) und der einstellbare Widerstandszweig (34) des Abgleichkreises (30, 34, 36) der Röhrengitter-Steuerschaltung (28) angekoppelt'sind.

4. Steuerschaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhrengitter-Steuerschaltung (28) einen den einstellbaren Widerstandszweig (34) enthaltenden, durch ein Transistorpaar (32,36) gebildete Vervielfacher-Stromspiegel aufweist

5. Steuerschaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen Eingang (50) für ein Austastsignal und durch einen an das Röhrengitter (40) angekoppelten Transistorschalter (46,48,52), der die Bildaufnahmeröhre (42) als Funktion des Austastsignals abschaltet