DE3101806C2

DE3101806C2 - Fernsehkamera mit automatischer Verstärkereinstellung

Info

Publication number: DE3101806C2
Application number: DE3101806A
Authority: DE
Inventors: Kiyotake Tokio/Tokyo Nagai
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1980-01-23
Filing date: 1981-01-21
Publication date: 1985-11-07
Also published as: JPH0221192B2; DE3101806A1; US4365272A; JPS56104579A

Abstract

Die Fernsehkamera weist zur automatischen Verstärkungseinstellung eine Verstärkersteuerung mit einem Vergleicher und einer Steuerschaltung auf, um die Verstärkung des einstellbaren Verstärkers (7) automatisch den Lichtverhältnissen anzupassen. Dadurch wird erreicht, daß auch bei relativ rasch wechselnden Lichtverhältnissen die Kamera immer im optimalen Arbeitsbereich betrieben wird, so daß das erzeugte Videosignal ein gutes Signal/Rausch-Verhältnis aufweist und einen guten Bildkontrast ergibt. Ein Nachstellen der Verstärkung von Hand ist nicht mehr erforderlich.

Description

ferner gekennzeichnet durch

(f) einen Vergleicher (21) zum Ermitteln, ob das Blendenwertsignal in einem vorgegebenen Bereich entsprechend einem vorgegebenen Bereich der Blendenwerte liegt und durch

(g) eine Steuerschaltung (22) bis (24) zum Auswählen der Verstärkung des einstellbaren Verstärkers (7) in Abhängigkeit vd,i den Ausgangssignalen des Vergleichen (21).

2. Fernsehkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung die Verstärkung des einstellbaren Verstärkers (7) erhöht, wenn das Blendcnwcrlsignal den vorgegebenen Bereich in abnehmender Richtung unterschreitet, und erniedrigt, wenn das Blendenwertsignal den Bereich in zunehmender Richtung übersteigt.

3. Fernsehkamera nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschaltkreis einen umkehrbaren Zähler (22) aufweist, der in Vorwärtsrichtung zählt, wenn das Blendenwertsignal unter dem vorgegebenen Bereich liegt, und in Rückwärtsrichtung zählt, wenn das Blendenwertsignal über dem Bereich liegt, und daß ein Dekoder (23) für die Ausgangssignale des umkehrbaren Zählers (22) vorgesehen ist, um ein Steuersignal für die Auswahl der Verstärkung des einstellbaren Verstärkers (7) zu erzeugen.

4. Fernsehkamera nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine erste Sperrschaltung zum Anhalten des Zählvorgangs des Zählers (22), wenn das Blendenwertsignal in dem vorgegebenen Bereich liegt, und durch eine zweite Sperrschaltung zum Anhalten des Zählvorgangs des Zählers (22), wenn dessen Ausgänge den maximalen oder den minimalen Wert erieidien.

5. Fernsehkamera nach Anspruch 4. gekennzeichnet durch einen Schallkreis zum Zurückstellen des durch den zweiten Sperrschaltkreis hervorgerufenen Sperrzustands des umkehrbaren Zählers (22), wenn der Vergleicher (21) ermittelt, daß das Blendenwertsignal den vorgegebenen Bereich verläßt.

Die Erfindung betrifft eine Fernsehkamera mit automatischer Verstärkungseinstellung, wobei der Einstellwert der Linsen-irisblende in Abhängigkeit von der Größe eines Videosignals automatisch geregelt wird, das von einer Bildaufnahmeröhre über einen Verstärker aufgenommen wird.

Aus der US-PS 35 55 181 ist eine Fernsehkamera mit automatischer Verstärkereinstellung bekannt, be^: der ein gleichgerichtetes Videoausgangssignal mit einer Referenzspannung mittels eines !Comparators verglichen wird. Abhängig vom Ausgangssigna! des (Comparators wird die Blendenöffnung (bei hoher Beleuchtungsstärke) oder der Verstärkungsgrad eines variablen Verstärkers (bei niedriger Beleuchtungsstärke) verändert Im ersten Fall wird die Verstärkung des variablen Verstärkers konstant gehalten, im zweiten Fall wird die Apertur der Blende konstant gehalten.

Bei einer anderen bekannten Fernsehkamera werden der Linsen-lrisblendenwert sowie die Verstärkung eines Verstärkers, dessen Verstärkungsfaktor einstellbar ist und der ein Videosignal verarbeitet (Verarbeitung des Videosignals des grünen Kanals in einer Dreiröhren-Farbfernsehkamera), in der nachstehenden Weise gesteuert: wenn die Beleuchtungsstärke von einem Gegenstand abnimmt oder zunimmt, so wird die Linsenirisblende geöffnet, urc das Videosignal zu vergrößern, bzw. geschlossen, um dieses Videosignal zu verkleinern. Wenn ferner die Linsen-irisblende abfällt, schaltet die Bedienungsperson die Verstärkung des einstellbaren Verstärkers von Hand um, um die Größe des Videosignals zur Aufrechterhaltung eines vorgegebenen Signalwerts zu erhöhen. Wenn andererseits die Linsen-Irisblende sich schließt, und die Beleuchtungsstärke zunimmt, wird die Verstärkung des einstellbaren Verstärkers von Hand so eingestellt, daß der Wert des Videosignals abnimmt.

In der Praxis hängt die Charakteristik eines Linsensyslcms, wie die Schärfe und der Kon.irast, von einem Linscn-Irisblcndenwcrt ab, und der Mittelbereich des Irisblendenwerts ergibt eine bessere Charakteristik. So erhält man beispielsweise eine bessere Schärfe und einen besseren Kontrast eines Linsensystems mit maximalen Blendenwert von F = 2,8 bei Blendenwerten im Bereich von 5,6 bis 8.

Bei üblichen Fernsehkameras muß die Bedienungsperson die Verstärkung des einstellbaren Verstärkers von Hand einstellen, um den Mittelbereich des Linsen-Irisblendenwerts und die vorgegebene Größe des Videosignals aufrechtzuerhalten. Diese manuelle Steuerung ist jedoch schwierig, und nicht perfekt zu erreichen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Fernsehkamera mit automatischer Verstärkungseinstellung /.U schaffen, bei der der mittlere Linsen-(lris-)Blen-

5^r> dcnwcrt zusammen mit einer vorgegebenen Größe des Videosignals automatisch aufrechterhalten wird, indem die Verstärkung des Verstärkers entsprechend geändert wird, so daß man ein gutes Signal-Rausch-Verhältnis sowie einen guten Kontrast des Videosignals erhält.

W) Diese Aufgabe wird insbesondere mil den Merkmalen der Patentansprüche gelöst, wobei die Erfindung von dem Grundgedanken ausgeht, die Fernsehkamera mit einer automatischen Verstärkungseinstellung auszurüsten, so daß die Verstärkung des Verstärkers in Abhängigkeit vom Linsen-lrisblendenwert eingestellt wird, um so den mittleren Bereich des Blendenwerts aufrechtzuerhalten.

Die Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die

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Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 p;n schematisches Schaltbild einer bekannten Fernsehkamera,

F i g. 2 ein schematisches Schaltbild einer erfindungsgemäßen Fernsehkamera,

F i g. 3 ein Schaltbild einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen automatischen Verstärkungseinstellungseinrichtung gemäß F i g. 2,

F i g. 4 ein Diagramm zur Erläuterung der Beziehung zwischen den Eingangs- und den Ausgangssignalen eines Vergleichers,

F i g. 5 eine Wahrheitstabelle zur Erläuterung der Beziehung zwischen den Eingangs- und den Ausgangssignalen eines Dekoders,

F i g. 6a bis 6c ein Diagramm mit Signalformen zur Erläuterung der Arbeitsveise der Zählcr-Sperrschaltung gemäß F i g. 3 und

F i g. 7 ein Schaltbild zur Erläuterung der Verbindung des einstellbaren Verstärkers gemäß Fig.2 mit den Ausgangsanschlüssen des Dekoders. _ _

Bei der bekannten Anordnung gemäß Fig. 1 (NtC TV-Kamera Modell MNC-61) weist ein geregeltes Linsensystem 1 einen Motor 2 zum Antreiben einer Linsenblende sowie ein Potentiometer 3 auf, das in Abhängigkeit von der Bewegung des Motors 2, d. h. des Blendenwerts, betätigt wird. Ein Videosignal, das von einem Aufnehmer 4 mit einem Prisma und einer Bildaufnahmeröhre abgenommen worden ist, wird zu einem Ausgangsanschluß über einen Vorverstärker 5, eine Impulslöscheinrichtung 6 zum Eliminieren von Störsignaten in der Austastlücke, einen einstellbaren Verstärker 7, einen variablen Verstärker 8, eine Klemmschaltung 9, einen Weiß-Kompressionsschaltkreis 10, einen Gamma-Korrekturschaltkreis 11 und einen Ausgangsverstärker 12 übertragen. Für die Blendensteuerung sind ein Blendensieuerschaitkreis i3, ein Biendensieuerscnaiter 14, zum Umschalten zwischen automatischer und manueller Steuerung, eine manuelle Einstelleinrichtung 15 sowie ein Signal-Pegeldetektor 16 vorgesehen. Die Blendensteuerschaltung 13 erzeugt ein Steuersignal für den Antriebsmotor 2 der Blende in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem Blendensteuersignal vom Schalter 14 und dem Blendenwert vom Potentiometers. Die Arbeitsweise des Blendensteuerschaltkreises 13 wird im allgemeinen als Regelstererung (Servosteuerung) bezeichnet. Bei der manuellen Blendensteuerung wird das Signal von einer manuellen Einstelleinrichtung 15 als Blendensteuersignal von dem Schalter 14 ausgewählt; bei einer automatischen Blendensteuerung wird das Ausgangssignal des Pegeldetektors 16, der die Signalgröße am Ausgang d2S variablen Verstärkers 8 ermittelt, ausgewählt. In dem einstellbaren Verstärker 7 wird die Verstärkung durch einen Schalter 17 beispielsweise auf 0, +6, f 12 oder +18 dB eingestellt In dem variablen Verstärker 8 wird die Verstärkung in einem schmalen Bereich von etwa 3 dB in Abhängigkeit vom Steuersignal eingestellt, das von einem Schalter 19 abgeleitet wird, um den Pegel des Videosignals im wesentlichen konstant zu halten. Der Schalter 19 wählt in der manuellen Betriebsart das Ausgangssignal eines Potentiometers 19a oder in der automatischen Betriebsart das Ausgangssignal eines Signal-Pegeldetektors 18 aus, der die Signalgröße am Ausgangsanschluß ermittelt. In der Praxis wird eine geringe Beleuchtungsänderung des von der Kamera aufgenommenen Objekts durch den Betrieb des variablen Verstärkers 8 kompensiert. Wenn jedoch eine große Beleuchtungsänderung eintritt, beispielsweise vom Betrieb bei Tage zu dem bei Nacht, so wird dies durch den einstellbaren Verstärker 7 kompensiert

Wenn bei dem Gerät gemäß F i g. 1 die Beleuchtungsstärke eines Objekts abfällt, öffnet sich die Blende automatisch, um die auf den Bildaufnehmer auftreffende Lichtmenge zu erhöhen, um so den vorgegebenen Signalpegel am Ausgangsanschluß aufrechtzuerhalten. Wenn bei dem obigen Betrieb der Blendenwert aus dem Mittelbereich abgleitet, betätigt der Kameramann den Wählschalter 17 für die Verstärkung, um den Blendenwert in den Mittelbereich zurückzuführen.

Bei der in Fig.2 dargestellten erfindungsgemäßen Ausführungsform besteht ein Unterschied gegenüber der bekannten Schaltung gemäß Fig. 1 darin, daß die Verstärkungssteuerung des einstellbaren Verstärkers mil Hilfe einer automatischen Verstärkersteuerung erfolgt, die nicht durch den Kameramann, sondern automatisch durch das von dem Potentiometers abgeleitete Blendenw?rtsignal angesteuert wird. Diese automatisehe Verstärkersteuerung20 arbeite, in der nachstehenden Weise.

In F i g. 3 sind Einzelheiten der automatischen Verstärkersteuerung 20 dargestellt; ein Vergleicher 21 vergleicht das Blendensignal vom Potentiometer 3 mit vorgegebenen Spannungen entsprechend dem oberen bzw. dem unteren Grenzwert eines vorgegebenen Mittelbereichs der Blendenwerte. Der Bereich der voreingestellten Spannungen, die den vorgegebenen Mittelbereich zum Ausdruck bringen, wird als Fensterbereich bezeichnet Ein umkehrbarer 2-Bit-Zähler (Vorwärts/ Rüekwärts-Zähler) 22 zählt rückwärts, wenn der Blendenwert über den oberen Grenzwert des vorgegebenen Mittelbereichs hinausgeht und zählt in Vorwärtsrichtung, wenn der Blendenwert den unteren Grenzwert unterschreitet Ferner wird dem Zähler 22 ein vertikaler Treiberimpuis ais Taktimpuls zugeführt. Ein Dekoder 23 spricht auf das Ausgangssignal des Zählers 22 an. um dem einstellbaren Verstärker 7 (Fig. 2) ein Eixstellsignal für die Verstärkung zuzuführen. Eine Zähler-Sperrschaltung 24 unterbricht den Zählvorgang des Zählers 22, wenn das Blendenwertsignal innerhalb des Fensterbereichs liegt Ferner unterbricht die Sperrschaltung 24 das Rückwärtszählen des Zählers 22, wenn dieser den minimalen Zählwert »00« erreicht, und unterbricht das Vorwärtszählen, wenn der Zähler 22 den maximalen Zählwert »11« erreicht

In dem Vergleicher 21 (z. B. der integrierte Schaltkreis TCA 965 der Firma Siemens AG) werden die Spannungen V und V/, die den vorgegebenen Mittelbereich (V,<± Δ V) wiedergeben, sowie das Blendenwertsignal den Eingangsanschlüssen A und C bzw. B zugeführt Wenn gemäß F i g. 4 das Blendenwertsignal niedriger isv als der untere Grenzwert des Fensterbereichs, ist das Ausgangssignal Qa des Vergleichers 21 auf einem niedrigen Pegel (L), während dann, wenn das Blendenwertsignal höher ist als der untere Grenzwert des Fensterbereichs, das Ausgangssignal Qa einen hohen Pegel (H) einnimmt Da^ Ausgangssignal <?₍-des Vergleichers 21 ist auf dem Pegel H, wenn das Blendenwertsignal

6ö niedriger ist als der obere Grenzwert des Fensterbereichs, und im umgekehren Fall liegt das A usgangssignal Qc auf dem Pegel L Ferner ist das Ausgangssignal Qb auf dem Pegel L, wenn das Blendenwertsignal sich innerhalb des Fenstei Bereichs befindet, und auf dem Pegel H, wenn das Blendenwertsignal außerhalb des Fensterbereichs liegt.

Der Zähler 22 zählt bei dem Ausgangssignal des Vergleichers 21 mit dem Pegel L in Vorwärtsrichtung und in

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Rückwärtsrichtung beim Ausgangssignal mit dem Pegel H, jedoch mit der Ausnahme des Intervalls, während dessen der Ausgang Qn des Vergleichers 21 auf dem Pegel L ist. Die Ausgänge Qa und Qbdes Zählers 22 sind mit den Eingangsanschlüssen A bzw. ödes Dekoders 23 verbunden, indem die Verstärkungssteuersignale V₀ bis Vi entsprechend den Ausgangssignalen O^ und Qb des Zählers 22 nach der Wahrheitstabelle gemäß F i g. 5 erzeugt werden. Eine Sperrschaltung 24 unterbricht den Zühlvorgang des Zählers 22, wenn der Ausgang Qb des Vergleichers 21 auf dem Pegel L ist (d. h., der Blendenwert ist innerhalb des Mittelbereichs), oder wenn die Ausgangssignale O* und Qb des Zählers 22 beide auf dem Pegel H oder L sind. Diese Sperrwirkung wird durch den Pegel L am Freigabe- (EN-)Anschluß des Zählers 22 erreicht.

In der Sperrschaltung 24 wird mit Ausnahme des Falls, bei dem das Ausgangssignal Or des Vergleichers 21 auf dem Pegel L liegt, das Signal zum Sperren des Zählers durch ein Flip-Flop 25 abgeleitet, wenn beide Ausgangssignale Qa und Qb des Zählers 22 auf dem Pegel L sind, und durch ein Flip-Flop 26 abgeleitet, wenn beide Ausgangssignale Qn und Qb des Zählers 22 auf dem Pegel H sind. Wenn der Zähler 22 dadurch gesperrt wird, daß seine beiden Ausgangssignale Qa und Oe auf dem Pegel L oder H liegen, muß die Sperrwirkung durch neuerliche Änderung der Ausgangssignalc Qa oder Qi des Vergleichers 21 aufgehoben werden. Dies erfolgt durch Differcnzierschaltkreise 27 und 28 zwischen dem Ausgang Q_A des Vergleichers 21 und dem Flip-Flop 26 bzw. zwischen dem Ausgang Qc des Vergleichers 21 und dem Flip-Flop 25. Ferner stellt der Anfangsrückstellkreis 29 die Flip-Flops 25 und 26 bei Einschalten der Stromversorgung zurück. Durch die F i g. 6a bis c wird dieses Rückstellen erläutert. F i g. 6a zeigt das Ausgangssignal O^ des Vergleichers 21 und den Rückstellimpuls P\ am Eingang p\ des Flip-Flops 26, wobei dieser Rückstellimpuls P₁ bei der Abnahme des Blendenwertsignals gemäß dem Teil /?i erzeugt wird. Die Fig.6b zeigt das Ausgangssignal Qc sowie den Rückstellimpuls Pi am Eingang pi des Flip-Flops 25, wobei dieser Rückstellimpuls P2 bei Zunahme des Blendenwertsignals gemäß dem Pfeil /?? erzeugt wird. Die F i g. 6c zeigt das Ausgangssignal Qb des Vergleichers 21 in den beiden vorstehend beschriebenen Fällen.

Die Ausgangssignale Vo bis V₃ des Dekoders 23 werden dem einstellbaren Verstärker 7 als Verstärkungssteuersignalc zugeführt. Die F i g. 7 zeigt die Verbindung der Ausgänge V₀ bis Y₁ mit dem einstellbaren Verstärker 7. Wenn der Dekoderausgang Y, auf dem Pegel /. ist. so beträgt die Verstärkung des einstellbaren Verstärkers 7 etwa Rr/Rpfi = 0 bis 3).

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen
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Claims

Patentansprüche:

1. Fernsehkamera mit

(a) einer Linsenanordnung (1) mit geregelter Blende und mit einer Einrichtung (3) zur Erzeugung eines Blendenwertsignals in Abhängigkeit von dem Blendenwert der Blende,

(b) einem Aufnehmer (4) zum Empfangen des durch die Linsenanordnung (1) hindurchgetretenen Lichts und zum Erzeugen eines Videosignals in Abhängigkeit von diesem Licht,

(c) einem einstellbaren Verstärker (7) zum Verstärken des Videosignals,

(d) einem Pegeldetektor (16) zum Ermitteln des Signalpegels des vom einstellbaren Verstärker (7) verstärkten Videosignals und mit

(e) einem BIendensteuerschaltkreis (13) zur Steuerung des Blendenwerts der Blende in Abhängigkeit von dem vom Pegeldetektor (16) ermittelten Signalpegel,