DE3300425C2

DE3300425C2 - Verfahren und Schaltungsanordnung zur Vermeidung von durch lokale Überbelichtung bedingten Effekten in insbesondere eine Diodenkanone aufweisenden Standard-Bildaufnahmeröhren

Info

Publication number: DE3300425C2
Application number: DE3300425A
Authority: DE
Inventors: John O. Cupertino Calif. Ryan
Original assignee: Ampex Corp
Current assignee: Ampex Corp
Priority date: 1982-01-08
Filing date: 1983-01-07
Publication date: 1986-07-03
Also published as: NL8204700A; JPS58123281A; CH653805A5; FR2519826B1; FR2519826A1; DE3300425A1; US4540919A; JPH0582785B2; GB2113057A; GB2113057B

Abstract

Während der Horizontal-Rücklauf-Abtastzeit eines abtastenden Strahls in einer Fernsehaufnahmeröhre (12) wird der Strahlstrom zur Nachladung des Schirms (18) auf den maximal möglichen Wert erhöht und die Kathodenspannung zur Vermeidung der Auslesung normaler Videoinformation um einige Volt angehoben. Der Abtast-Strahlweg wird modifiziert, um sicherzustellen, daß jeder Bereich des Bildes durch die Rücklauf-Abtastung vor dem Abtastbeginn durch die aktive Bildabtastung abgetastet wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Vermeidung von durch lokale Überbelichtung bedingten Effekten in insbesondere eine Diodenkanone aufweisenden Standard-Bildaufnahmeröhren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 4.

In Farbfernsehkameras werden Röhren, wie bei-

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spielsweise Vidicons, Plumbicons oder Saticons als Bildaufnahmeröhren verwendet. Als zweckmäßigste Röhre hat sich das Plumbicon erwiesen. Eine typische Plumbicon-Bildaufnahmeröhre besitzt eine an einer Speisespannung von —45 V liegende Kathode und eine Ladungsspeicherplatte auf der Frontplatte, wobei im Normalbetrieb auf die Ladungsspeicherplatte fallendes Licht bewirkt, daß deren der Kathode gegenüberliegende Seite in be~ug auf Erdpotential positiv aufgeladen wird. Wenn ein abtastender Elektronenstrahl diesen Teil der Ladungsspeicherplatte abtastet, so sucht er diese auf Kathodenpotential, d. h, auf —45 V zu entladen. Im Falle von normalen auf die Ladungsspeicherplatte fallenden Lichtpegeln reicht der von der Kathode kommende verfügbare Strahlstrom aus, um die Ladungsspeicherplatte bei einem oder zwei Durchläufen des abtastenden Elektronenstrahls auf —45 V zu entladen. Während des nächsten Bildes lädt das einfallende Licht die Ladungsspeicherplatte erneut auf Erdpotential auf, wonach der abtastende Strahl beim nächsten Durchlauf die Ladung wieder auf —45 V reduziert

Wenn das auf die Ladungsspeicherplatte fallende Licht jedoch stark erhöht wird, d. h, wenn eine Oberbelichlung eintritt, besitzt der abtastende Strahl keinen ausreichenden Strom, um die Ladungsspeicherplatte bei einem Durchlauf auf —45 V zu entladen. Wird die Kamera über einen hellen Bereich, beispielsweise ein sehr helles Objekt geschwenkt, so erscheint ein Bild dieses hellen Bereiches, das zeitlich langsam abnimmt. Es sind daher mehrere Durchläufe des abtastenden Strahls erforderlich, um den überbelichteten Bereich der Ladungsspeicherplatte auf Kathodenpotential zu entladen. Gleichzeitig wird jedoch durch das Plumbicon ein dem gewöhnlichen Videobild entsprechender Strahlstrom erzeugt. Das Ergebnis ist ein Verschmieren des Bildes in überbeiichteien Bereichen, das als »Kometenschweif« bezeichnet wird.

Ein entsprechendes Problem ergibt sich, wenn kein ausreichender Strahlstrom zur Verfügung steht, um die Ladungsspeicherplatte in einem Durchlauf des abtastenden Strahls zu entladen. Dieser Effekt wird als »Blühen« bezeichnet. Er tritt auf, wenn der Ladungsspeicherplatten-Bereich, auf den die Oberbelichtung fällt, eine große positive Ladung entwickelt, wodurch der Elektronenstrahl schneller auf den Bereich gezogen wird, als es durch die Anziehung der negativen Elekronen durch den positiv geladenen Bereich der Fall sein sollte. Wenn der Elektronenstrahl den Bereich verläßt, so wird er entsprechend geringfügig zurückgezogen und tendiert daher dazu, den Bereich langsamer zu verlassen, als pr es sollte. Das Ergebnis eines derartigen Zustandes ist eine zeitliche Deformation des Biides. Wenn die Kamera beispielsweise ein kleines weißes Quadrat erfaßt, so erscheint dieses auf einem Fernsehmonitor als größeres weißes Quadrat. Der Effekt des Blühens wird durch die Tatsache verstärkt, daß der stark positiv aufgeladene Teil der Ladungsspeicherplatte dazu tendiert, die Ladung aufgrund von Leckeffekten in allen von der überbelichteten Stelle weggerichteten Richtungen zu streuen. Dies bewirkt ein zusätzliches Blühen in den äußeren Regionen des stark positiven Bereiches.

Aus der US-PS 40 97 901 ist ein System zur Unterdrückung eines Bildnachleuchtens auf der Fotokathode von Bildwandlern nach dem Abtasten durch einen abtastenden Elektronenstrahl bekanntgeworden. Die Unterdrückung des Bildnachleuchtens erfolgt dabei durch ein nochmaliges Abtasten von noch nicht ausreichend gelöschten Bildbereichen nach dem eigentlichen aktiven Abtasten des Bildes. Mit einer derartigen Maßnahme ist jedoch eine Vermeidung von durch lokale Überbeiichtung bedingten Effekten nicht möglich.
Aus der JP 55-5556 ist ein System mit zwei Elektronenkanonen bekanntgeworden, bei dem zwar durch eine Elektronenkanone immer schon eine vorangehende Zeile abgetastet wird. Eine derartige Vorab-Abtastung mit einem gesonderten weiteren Elektronenstrahl ist aber auf eine Bildaufnahmeröhre der gattungsgemäßen Art mit lediglich einer Kathode zur Erzeugung eines Elektronenstrahls nicht übertragbar.

Es ist eine Anzahl von möglichen Lösungen der obengenannten Probleme im Zusammenhang mit einem Kometenschweif und dem Blühen bekanntgeworden, wozu beispielsweise auf die US-PS 36 10 823 Bezug genommen werden kann. Gemäß einer ersten Lösung kann der Strahlstrom von der Kathode während der vorwärtsgerichteten aktiven Bildabtastung zur Handhabung be-

trächtlicher Überbelichtungen erhöh t v/erden. Dabei ergeben sich jedoch zwei Nachteile. Ein Nachteil ist darin zu sehen, daß das Auflösungsvermögen der Bildaufnahmeröhre aufgrund der Tatsache, daß das Strahlprofil größer wird und daher feine Details des Bildes nicht auflösen kann, wesentlich beeinträchtigt wird. Zweitens wird die Lebensdauer der Bildaufnahmeröhre wesentlich beeinflußt, d. h., sie wird um einen Faktor von zwei oder drei gegenüber einer mit normalem Strahlstrom betriebenen Bildaufnahmeröhre reduziert Aus diesem Grunde wird ein Kompromiß hinsichtlich des Normalwertes des Bildaufnahmeröhren-Strahlstroms gesucht der einerseits klein genug sein soll, um eine vernünftige Auflösung zu erhalten, und andererseits groß genug sein soll, um wesentliche Überbelichtungen handhaben zu können, ohne daß die Lebensdauer der Bildaufnahmeröhre wesentlich beeinflußt wird. Zur Vermeidung der Handhabung von Überbelichtungen in Bildaufnahmeröhren wurde eine weitere Technik mit einer speziell ausgelegten Bildaufnahmeröhre entwickelt, die gewohnlich als »Anti-Kometschweif«-Röhre (ACT-Röhre) oezeichnet wird und etwa aus der DE-AS 24 42 201 bekanntgeworden ist. Eine derartige spezielle Bildaufnahmeröhre enthält ein zusätzliches speziell ausgebildetes Hilfsgitter sowie eine Kathodenstrukiur, womit die Erzeugung eines sehr großen Strahlstroms möglich ist, um Überbelichtungseffekte zu vermeiden. Dabei sind weiterhin relativ komplexe Schaltungen erforderlich, um die verschiedenen Steuergitter der Bildaufnahmeröhre zwecks Handhabung von Überbelichtungen anzusteuern. Speziell wird dabei während des normalen horizontalen Strahlrücklaufs der Strahl nicht abgeschaltet, sondern auf einen extrem hohen Pegel geschaltet, der in der Größenordnung des lOOfachen des normalen Strahlstroms liegt. Um eine Zerstörung der Büdaufnahmeröhre durch diesen extrem hohen Strom £u vermeiden, wird der Strahl stark entfokussiert. Dies wird durch eine Hilfsgitterelektrode durchgeführt, in die ein geeigneter Treiberimpuls eingespeist wird. Das Ergebnis ist, daß die flutenden Elektronen viele Abtastzeilen überdecken und daher weniger zur Zerstörung der Bildaufnahmeröhre beitragen. Die flutenden Elektronen entladen ihrerseits alle Bereiche der Ladungsspeicherplatte, die durch den weit kleineren während der Vorwärts-Abtastung verwendete". Wert des Strahlstroms normaleres weise nicht entladen werden.

Um zu verhindern, daß der Hochstrom-Elektronenstrahl normale Videobilder während der Rücklauf-Abtastung ausliest, wird das Kathodenpotential der Bild-

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aufnahmeröhre um etwa 7 V über den Normalwert von

— 45 V, d. h., auf etwa —38 V, angehoben. Damit trifft der Elektronenstrahl auf jeden Bereich der Ladungsspeicherplatte auf. der um mehr als etwa —38 V aufgeladen ist. Durch Anhebung der Kathodenspannung während der Rücklauf-Abtastung treffen die Strahlelektronen daher lediglich auf Teilen der Ladungsspeicherplatte auf, die durch extreme Überbelichtungen beeinflußt sind. Bei den oben angegebenen Werten handelt es sich lediglich um beispielhafte Werte, welche mittleren Bedingungen entsprechen, bei denen normale Videobilder zu Ladungen auf der Ladungsspeicherplatte in der Größenordnung von 6 oder 7 V von Spitze zu Spitze führen, so daß die Ladungsspeicherplatte ihr Potential in einer Periode eines Bildes als Funktion eines normalen Spitzen-Videosignals von 100% von —45 V auf etwa

— 38 V ändert. Bei einer derartigen speziellen ACT-Bildaufnahir.crohrc ur.d den zugehörigen Schaltungen ergeben sich jedoch verschiedene Nachteile. Beispielsweise ist das Auflösungsvermögen einer derartigen Bildaufnahmeröhre im Vergleich zu einer traditionellen Plumbicon-Bildaufnahmeröhre schlecht. Zweitens ist die Lebensdauer einer derartigen Spezial-Bildaufnahmeröhre um etwa 30% geringer als die der traditionellen Plumbicon-Bildaufnahmeröhre. Der letztgenannte Effekt ergibt sich aufgrund der Erzeugung von Röntgenstrahlen im Bereich der Ladungsspeicherplatte aufgrund der hohen Geschwindigkeit des auf den metallischen Gittern der Elektroden der Spezial-Bildaufnahmeröhre auftreffenden Elektronenstrahls. Die Verwendung von ACT-Bildaufnahmeröhren zur Vermeidung von durch Überbelichtung bedingten Effekten hat daher nie Bedeutung erlangt. Bei einer weiteren aus der DE-AS 27 55 507 bekannten Möglichkeit zur Vermeidung der durch Überbelichtung bedingten negativen Effekte wird der Elektronenstrahl während der aktiven vorwärtslaufenden Bildabtastung beeinflußt. Bei dieser Maßnahme wird der Strahlstrom in der Bildaufnahmeröhre mit Ausnahme des Falles, in dem eine Überbelichtung im Bild erscheint, auf einem sicheren statischen Wert gehalten. Sodann wird der Strahlstrom während der Vorwärtsabtastung plötzlich auf einen Wert erhöht, welcher zur Entladung der überbelichteten Stelle ausreicht. Sobald der abtastende Strahl über den überbelichteten Bereich gelaufen ist, wird der Strahlstrom wieder auf seinen normalen Betriebswert abgesenkt. Wenn beispielsweise eine überbelichtete Stelle im Bild auftritt, so besitzt der Strahlstrom seinen Normalwert bis zu demjenigen Zeitpunkt, in dem der abtastende Strahl den überbelichteten Ejreich erreicht. Das durch den an die Ladungsspeicherplatte gekoppelten Vorverstärker erzeugte Videosignal nimmt aufgrund der Überbelichtung zu, wobei das vergrößerte Signal auf das Gitter der Bildaufnahmeröhre rückgekoppelt wird. Dies bewirkt wiederum die Zunahme des Strahlstroms auf einen großen vorgegebenen Wert, welcher ermöglicht, daß die Bildaufnahmeröhre den überbelichteten Bereich während der Vorwärts-Abtastung richtig abtasten kann. Sobald der abtastende Strahl den überbelichteten Bereich überlaufen hat, verschwindet das vergrößerte Videosignal, wobei die Gitterspannung auf den Normalwert reduziert wird.

Auch eine derartige Maßnahme besitzt mehrere Nachteile, wobei der wesentlichste Nachteil in der Tatsache zu sehen ist, daß derartige Systeme eine große Schwingtendenz haben. Die Gründe für derartige Schwingungen sind komplizierter Natur.

Es reicht jedoch aus, darauf hinzuweisen, daß der Elektronenstrahl bei plötzlicher Erhöhung des Sir;ihlstroms von seinem Normalweg abgelenkt wird und sich beispielsweise um ein oder zwei Bildzeilen nach oben oder unten bewegen kann. Daraus folgt, daß der Strahl bei seinem nächsten abtastenden Durchlauf einen Teil des Bildes abtasten kann, der bereits vorher abgetastet wurde, wodurch statt einer weißen Zeile eine schwarze Zeile entsteht. Der resultierende Raster von schwarzen und weißen Zeilen stellt sich als Schwingung dar. Eine derartige Schwingung kann durch sehr sorgfältige und aufwendige Schaltungsauslegung minimal gehalten oder eliminiert werden. Aufgrund des Entwicklungstrends hinsichtlich Tragbarkeit, Automatisierung, usw., von Fernsehkameras mit Senderqualität ist Einfachheit in der Auslegung ein absolutes Muß, wenn konkurrenzfähige Kameras hergestellt werden sollen.

Ein Weiterer Nachteil der in Rede stehenden Maßnshnie" ergibt sich sufgrund der endlichen Ansⁿrechzeit des Systems, wobei der abtastende Strahl die überbelichtete Stelle erfassen muß, um die Erhöhung des Strahlstroms hervorzurufen. Sehr kleine überbelichtete Stellen im Bild werden daher durch den Elektronenstrahl überlaufen, bevor das System zur Erhöhung des Strahlstroms ansprechen kann. Wenn beispielsweise eine durch ein Litzensiück oder einen Diamant-Ohrring erzeugte kleine überbelichtete Stelle abgetastet wird, so scheltet Och das System nicht selbst in der Zeit ein, die zur Vermeidung des negativen durch Überbelichtung bedingten Effektes erforderlich ist. Ein weiterer Nachteil der endlichen Ansprechzeit besteht darin, daß in manchen Fällen die Vorderflani« der überbelichteten Stelle nicht entladen wird. Wird die Kamera über eine helle Stelle geschwenkt, so kann deren Vorderflanke aufblühen und als sehr kurzer Kometenschweif erscheinen. Diese Nachteile können durch Erhöhung der Anspredigeschwindigkeit des Systems vermieden werden. Je schneller das System jedoch ist, umso größer ist die Wahrscheinlichkeit von Schwingungen. Wie bereits ausgeführt, benötigt darüber hinaus ein derartiges Strahlsteuersystem mit Rückkopplung relativ aufwendige Schaltungen.

Die sich aus Schwingungen ergebenden Nachteile werden noch durch die Tatsache erschwert, daß verschiedene Bildaufnahmeröhren der gleichen Familie und/oder unterschiedlicher Größen unterschiedliche Charakteristiken besitzen. Während das System dann bei einer speziellen Bildaufnahmeröhre richtig arbeitet, kann es daher bei einer anderen Bildaufnahmeröhre Schwingungen hervorrufen. In speziellen Systemen, in denen die Bildröhre richtig arbeitet, sind dennoch öfter kritische Justierungen der Kameras erforderlich, um die Unterdrückung von Schwingungen aufrechtzuerhalten. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für Standard-Bildaufnahmeröhren eine einfache und automatisch arbeitende Möglichkeit zur Vermeidung von durch starke Überbelichtung bedingten Effekten anzugeben, die gleichzeitig auch frei von Instabilitäten ist

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst

In Weiterbildung der Erfindung ist eine Schaltungsanordnung zur Durchführung eines solchen Verfahrens durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 4 gekennzeichnet

Erfindungsgemäß erfolgt eine automatische Steuerung des Elektronenstrahl, weiche alle Vorteile der oben

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erläuterten bekannten Strahlsteuersysteme in sich Vereinigt aber keinen von deren Nachteilen aufweist. Speziell werden erfindungsgemälJ die Vorteile des während der Rücklauf-Abtastung arbeitenden ACT-Spezial-Bildaufnahmeröhrcnsysiems mit dem während der aktiven Bildabtastung in Vorwärtsrichtung arbeitenden automatischen Sirahlführungssystem bei Standard-Bildaufnahrr./.'öhren, wie etwa Plumbicons und Saticons, kombiniert, trfindungsgemäß wird dabei die Tatsache ausgenutzt, daß Standard-Bildaufnahmeröhren und insbesondere eine Diodenkanone aufweisenJo Standard-Bildaufnahmeröhren eine beträchtlich erhöhte Strahlreserve besitzen, wodurch durch Überbelichtung bedingte Effekte vermieden werden. Es ist daher keine ACT-Spezial-Bildaufnahmeröhre mit zugehörigen Treiberschaltungen oder ein komplexes automatisches Strahlsteuersystcm erforderlich. Vielmehr ist die Strahlsteuerung bei einer Standard-Bildaufnahmeröhre extrem einfach zu realisieren.

Speziell wird erfindungsgemäß der Strahlstrom während des Horizontalrücklaufes auf den maximal möglichen, durch die Röhre handhabbaren Wert erhöht, während die Kathodenspannung auf einen positiveren Wert erhöht wird, um eine Abtastung normaler Videoinformation während der aktiven Bildabtastung zu vermeiden. Die letztgenannte Maßnahme wird durch Modifizierung des Abtaststrahlweges während der Rücklauf-Abtastung optimiert, um sicherzustellen, daß das Bild durch die Rücklauf-Abtastung abgetastet wird, bevor es durch den Abtaststrahl in Vorwärtsrichtung, d. h., durch den uKtiven Bildabtaststrahl abgetastet wird.

Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sowohl hinsichtlich des erfindungsgemäßen Verfahrens als auch hinsichtlich der erfindungsgeniäßen Schaltungsanordnung sind in entsprechenden Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

F i g. I ein Schaltbild einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung;

Fig. 2A bis 2D jeweils ein Diagramm von an verschiedenen Punkten in der Schaltungsanordnung nach Fig. I erzeugten Signalen; und

F i g. 3A bis 3B jeweils ein Diagramm von durch die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung erzeugten Elektronenstrahl-Abtastwegen.

Die in Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung eignet sich für eine Standard-Bildaufnahmeröhre 12, bei der es sich beispielsweise um ein Plumbicon, ein eine Diodenkanone aufweisendes Plumbicon oder ein Saticon handeln kann. Hinsichtlich einer derartigen Bildaufnahmeröhre sind lediglich drei im Rahmen der Erfindung interessierende Elemente, nämlich eine Kathode 14, ein einziges Steuergitter 16 und eine eine Ladungsspeicherplatte 18 bildende fotoleitende Schicht dargestellt. Es ist insbesondere darauf hinzuweisen, daß das einzige Steuergitter 16 zur Realisierung der verbesserten Strahlsteuerung im Sinne der Erfindung notwendig ist, wobei für eine Standard-Bildaufnahmeröhre mit längerer Lebensdauer und optimaler Auflösung durch lokale Oberbelichtung bedingte Effekte wirksam Vermieden werden, ohne daß der Aufwand einer speziellen ACT-Bildaufnahmeröhre mit einem gesonderten Hilfsgitter und einer zugehörigen Treiber/Steuerschaltung erforderlich ist.

An das Steuergitter 16 ist sowohl der Kollektor eines Stromquellen-Transistors 20 als auch der Kollektor eines Austast-Transistors 22 angekoppelt. Damit fließt jeder Steuerstrom vom Transistor 20 direkt in das Stcucrgitter 16 der Röhre 12, um den Strahlstrom zu erzeugen. Der Steuerstrom wird durch einen Haupt-Strahlsteuerstrom und einen Strahl-Impulsstrom gebildet.

Der Haupt-Strahlsteuerstrom wird aus einer an ein Potentiometer 26, einen Widerstand 28 und sodann an den Emitter des Stromquellen-Transistors 20 gekoppelte Spannungsquelle von + 5 V geliefert, wobei die Spannungsquelle an eine Klemme 24 angeschlossen ist. Die Basis des Stromquellen-Transistors 20 ist geerdet. Der Haupt-Strahlsteuerstrom wird in konventioneller Weise selektiv über das Potentiometer 26 derart eingestellt, daß die (nicht dargestellte) Iris der Kamera geöffnet wird, um 200% der normalen Videoinformation zu realisieren. Sodann wird das Potentiometer 26 so eingestellt, daß sich ein Strahlstromwert ergibt, der gerade das Bild in der Bildaufnahmeröhre entlädt. Der Strahlimpulssiroir. wird durch Einspeisung eines Horizontaürp.pulses, beispielsweise eines Horizontal-Treiberimpulses von + 5 V an einer Klemme 30 erzeugt, wobei dieser Impuls über ein Potentiometer 32 und einen Widerstand 34 in den Emitter des Transistors 20 eingespeist wird. Auf diese Weise wird der Strahlimpulsstrom während der Horizontal-Abtast-Rücklaufzeit eingespeist, wobei der Wert über das Potentiometer 32 so eingestellt wird, daß sich während der Rücklauf-Abtastung der maximal mögliche Strahlstrom ergibt.

Die Erhöhung des Strahlstroms während der Rücklauf-Abtastung kann insofern zu Problemen führen, als der Strahl diejenigen Bereiche des Videosignalbildes auf der Ladungsspeicherplatte 18 auslesen kann, welche unterhalb 100% liegen. Dieser Zustand kann unangenehme Effekte im Videobild hervorrufen. Um dies zu vermeiden, wird das Kathodenpotential der Bildaufnahmeröhre vom normalen Betriebswert von —45 V während der aktiven Bildabtastung auf einen positiveren Wert in der Größenordnung von —40 V während der Rücklauf-Abtastung erhöht. Die Änderung um +5 V an der Kathode 14 ergibt sich aufgrund der Tastsache, daß ²/3 Zoll-Plumbicons typischerweise ein Ladungsbild von 5 V auf der Ladungsspeicherplatte als Funktion von normalen Videosignalen erzeugen, die kleiner als 100% sind. Wenn das Kathodenpotential von —45 V auf —40 V erhöht wird, so folgt daraus, daß der Elektronenstrahl nicht auf normal geladene Bereiche der Ladungsspeicherplatte fallen kann, so daß er diese auch nicht löschen kann. Der Elektronenstrahl kann jedoch auf Bereiche der Ladungsspeicherplatte fallen, welche auf-

grund der Wirkung von Überbelichtungen um mehr als 100% positiv aufgeladen sind.

Erfindungsgemäß wird das Kathodenpotential im oben beschriebenen Sinne dadurch erhöht, daß zwischen die Kathode 14 und einer an einer Klemme 38 liegenden Spannungsversorgung von —45 V ein einziger variabler Widerstand 36 gekoppelt ist. Der Impuls des Strahlstroms wird anfänglich über die Kathode 14 geliefert. Wenn sich der Kathodenstrom von irgendeinem Normalwert von beispielsweise V₂ mA auf einen Spitzenwert von 5 mA vergrößert, so ergibt sich daher ein Spannungsabfall am Kathodenwiderstand 36, durch den die Kathodenspannung erhöht wird. Wird der variable Widerstand beispielsweise auf 1000 Ohm eingestellt und beträgt der normale Strahlstrom V₂ A, so ergibt sich am Widerstand ein normaler Spannungsabfall von V₂ V. so daß das Kathodenpotential während der aktiven Bildabtastung gleich —45 V ist (d. h. im Bereich von -45 V liegt).

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Während der Horizontal-Rücklauf-Abtastung nimmt jedoch der Kathodenstrom aufgrund des Gitterstromimpulses am Steuergitter 16 auf 5 mA zu, so daß die am Widerstand von 1000 Ohm abfallende Spannung auf 5 V zunimmt. Das Kathodenpotential wird daher auf einen Wert in der Größenordnung von —40 V erhöht, wodurch verhindert wird, daß der Elektronenstrahl im oben beschriebenen Sinne auf normal geladene Bereiche der Ladungsspeicherplatte auffällt. Der einzige Widerstand 36 bewirkt daher eine pulsierende Speisung der Kathode 14, wobei die Größe des Kathodenimpulses durch Einstellung des Widerstandes 36 eingestellt wird.

Der Austast-Transistor 22 ist während der Vertikal-Rücklaufzeit in konventioneller Weise gesättigt und verbindet daher das Steuergitter 16 mit der Speisespannung von —45 V an der Klemme 38, wodurch das Fließen eines Strahlstroms verhindert wird. Damit wird auch eine Auslesung des Bildes verhindert, wenn der abtastende Strahl sich für den Beginn der Abtastung des nächsten Halbbildes im Bild von unten nach oben bewegt.

Eine konventionelle Vertikal-Abtastwicklung 40 zur Festlegung der Verikalbewegung des Elektronenstrahls ist an eine Quelle 42 angekoppelt, welche über einen Widerstand 44 ein Vertikal-Sägezahnsignal in den positiven Eingang eines Verstärkers 46 einspeist. Der in der Abtastwicklung 40 fließende Sägezahnstrom wird durch einen Widerstand 48 gemessen und als Rückkoppelsignal in den invertierenden Eingang des Verstärkers 46 eingespeist. Daraus ergibt sich, daß der im Widerstand 48 fließende Strom ein genaues Abbild des in den Eingang 42 eingespeisten Sägezahns ist, wodurch ein vorgegebener Vertikal-Sägezahnstrom durch die Abtastwicklung 40 fließt.

Weiterhin werden in den positiven Eingang des Verstärkers 46 über eine Klemme 50 und einen Widerstand 52 Horizontalimpulse (beispielsweise Horizontal-Treiberimpulse) eingespeist, die somit mit dem normalen Vertikal-Sägezahn gemischt werden. Das Verhältnis der Wirlerstände 44 und 52 ist so gewählt, daß die Impulse am positiven Eingang des Verstärkers im Vergleich zur Amplitude des tatsächlich abtastenden Sägezahns an der Klemme 42 eine Amplitude von 1 bis 2% besitzen. Die Werte der Widerstände 44 und 52 können daher in der Größenordnung von 1 kOhm bzw. 75 kOhm liegen. Die Horizontalimpulse an der Klemme 50 fallen zeitlich genau mit der Horizontal-Rücklaufzeit zusammen, wie dies anhand von F i g. 2 noch erhläutert wird.

Ersichtlich stellt die Addition der Impulse mit vorgegebener Amplitude und des Sägezahns an der Klemme 42 sicher, daß der abtastende Strahl entsprechend um 1 oder 2% über das Bild nach unten bewegt wird, bevor die Rücklauf-Abtastungen durchgeführt werden. Der Abtastweg und die sich daraus ergebenden Effekte werden im folgenden noch genauer erläutert.

Die Ladungsspeicherplatte 18 ist an den Eingang eines Operationsverstärkers 51 angekoppelt, bei dem es sich um den Kamera-Videovorverstärker handelt. Über einen Rückkoppelwiderstand ist die Ladungsspeicherplatte an Erde gekoppelt. Die Videoinformation entsteht an einem Ausgang 53.

F i g. 2 zeigt Signalverläufe zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltungsanordnung nach Fig. 1. F i g. 2A zeigt den Signalverlauf eines normalen Horizontal-Abtast-Sägezahns, wie er über eine (nicht dargestellte) Horizontalabtastwicklung in die Bildaufnahmeröhre eingespeist wird. Der positive Teil mit geringer Steigung entspi i-ht der normalen aktiven Bildstrahlabtastung von links nach rechts über das Bild. Der steilere Teil mit negativem Verlauf des Sägezahns entspricht der rückwärts über das Bild laufenden Riicklauf-Abtastung. F i g. 2B zeigt den Strahlsiromverlauf im erfindungsgemäßen Sinne. Eine gestrichelte Linie stellt dabei die Bezugs-Nullinie dar. Während der aktiven Bildabtastung hat der Strahlstrom einen typischen statischen Wert von beispielsweise 'Λ mA. Während der Strahl

!0 zurückläuft, nimmt der Strahlstrom gemäß F i g. 2B auf einen vorgegebenen festen hohen Wert zu, der im vorliegenden Fall 5mA beträgt. Fig.2B zeigt daher den Verlauf des im Steuergitter 16 fließenden Strom. Der tatsächliche Strahlstrom, der diesen Sachverhalt erzeugt, besitzt einen identischen Verlauf, wobei er jedoch normalerweise nur gleich einem sehr kleinen Bruchteil des tatsächlichen Kathodenstroms ist, wie dies an sich bekannt ist. Fig. 2C zeigt den Verlauf der Kathodenspannung der Bildaufnahmeröhre 12. Während der aktiven Bildabtastung ist die Spannung gleich —45 V, wobei sie während der Rücklauf-Abtastung auf —40 V, d. h., den positiveren Wert erhöht ist, um zu verhindern, daß der Strahl auf normal geladenen Bereichen der Ladungsspeicherplatte auftrifft.

Fig. 2D zeigt den Verlauf des im erfindungsgemäßen Sinne modifizierten Vertikal-Sägezahns. üa der Sägezahn über mehrere hundert Zeilen weiter läuft, zeigt Fig. 2D lediglich einen Ausschnitt dieses Sägezahns, d. h., zwei Zeilen. Weiterhin sind die Signalverläufe gemaß Fig. 2 auch nicht maßstäblich dargestellt. Der Signalverlauf gemäß Fig. 2D zeigt jedoch die Addition von 1 oder 2% von Horizontalimpulsen 54 zum Sägezahn während der Rücklauf-Abtastung. Die Impulse 54 verlaufen in der gleichen Richtung wie der ansteigende Sägezahn und bewirken, daß der Strahl am Beginn der Rücklauf-Abtastzeit weiter unten abtastet und am Ende der Rücklauf-Abtastzeit wieder auf einen Punkt zurückkehrt, in dem er im Verlauf des normalen Horizontal-Rücklaufes liegen soll. Die Impulse 54 sind hier auf 2% der normalen Vertikal-Sägezahnamplitude eingestellt. Da in der normalen Vertikal-Abtastung etwa 250 Zeilen vorhanden sind, ergibt sich daraus in diesem Beispiel, daß die Impulse 54 bewirken, daß der Elektronenstrahl der Bildaufnahmeröhre 12 in der Größenordnung von 5 Zeilen nach unten und sodann um 5 Zeilen nach oben abgelenkt wird. Offensichtlich kann die Größe der Impulse 54 in Abhängigkeit von der Zeilenzahl, um die der Strahl während des Rücklaufs fallen soll, einen anderen Wert als 1 oder 2% besitzen.

Gemäß der Erfindung wird daher absolut sichergestellt, daß die Horizontal-Rücklauf-Abtastung, d. h., die Rücklauf-Strahlauslesewirkung immer vor der normalen aktiven Bildabtastung, d. h, der normalen Auslcsewirkung auftritt.

Die F i g. 3A und 3B dienen zur weiteren Erläuterung des vorstehend diskutierten modifizierten Rücklauf-Abtastweges. Fig. 3 zeigt ein konventionelles Abtastraster, das in an sich bekannter Weise für alle Typen von Bildaufnahmeröhren typisch ist. Das Raster ist aus

Übersichtlichkeitsgründen stark vergrößert dargestellt. Der Abstand zwischen den Zeilen und die Steigungen der Zeilen sind ebenfalls weit größer dargestellt als dies tatsächlich der Fall ist Grundsätzlich haben aktive BiIdabstastwege aufgrund der Tatsache eine vorgegebene abwärts gerichtete Steigung, daß der Strahl durch die Wirkung der Vertikalabtastung mit einer konstanten Geschwindigkeit nach unten gezogen wird. Die Steigung von Rücklauf-Abtastwegen 58 ist jedoch weit ge-

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ringer, da die .Strahlrückläufe in cinei'weit kürzeren Zeit erfolgen unc! daher durch die Vertikalabtastwirkung um LMi)CIi weit kleineren Betrag nach unten gezogen werden.

Hei einem modifizierten Abtastweg gemäß Fig. 3B verbleiben die aktiven Bildabtastwege 56 gleich denen gemäß Fig. IA. Am Ende der aktiven Bildabiastzeit wird der Strahl jedoch anstelle einer unmittelbaren Zurückführung nach links zunächst um mehrere Fernsehzcilen (aus Übersichüichkeitsgründen ist hier lediglich eine Zeile dargestellt) nach unten gezogen, wie dies durch die Kurvenzüge 60 dargestellt ist. Dies ergibt sich aufgrund der Überlagerung der Horizontalimpulse 54 (F i g. 2D) mit dem Vertikal-Sägezahn gemäß den Schaltungsmaßnahmen nach Fig. 1. Sodann beginnt der Sirahl die Rücklauf-Abtastung längs eines Rücklauf-Ablastweges 62. der um mehrere Zeilen unterhalb des normalen Ruckkuif-Ahtnsiwege«; liegt. Am F.nde der Rücklauf-Abtastung, wenn der Strahl sich an der linken Seite des Bildes beendet, wird er um den Betrag, um den er vorher nach unten bewegt wurde, plötzlich um die gleiche Anzahl von Zeilen zurück nach oben bewegt, wie dies durch Kurvenzüge 64 dargestellt ist. Der Strahl kann nun die nächste aktive Bildabtastung beginnen.

Der modifizierte Abtastweg stellt sicher, daß die Rücklauf-Strahlabtasiung Videoinformation immer vor der Ankunft des normalen aktiven Bildabtaststrahls im bestimmten Bereich der Ladungsspcicherplatte, d. h., ■üVs Bildes ausliest. Das bedeutet, daß der Rücklaufstrahl, welcher ein hochverslärkter Strahlimpuls ist. jeden Bereich der Ladungsspeicherplalie ausliest, bevor der normale aktive Abtaststrahl diesen Bereich erreicht. Zwar könnte aus der Darstellung nach Fig. 3B geschlossen werden, daß die gleichen Verhältnisse wie bei Fig. 3A vorliegen. Die Strahlwege sind jedoch stark vergrößert dargestellt, während der Strahl tatsächlich :m Verhältnis zur Strahlwegbreite sehr viel breiter ist, und daher die Abtastlinien in gewissem Maße sehr wohl überlappen kann. Weiterhin kann die Einkopplung in die Vertikalwicklung während der schnellen Impulse der Horizonial-Abtastung während des Rücklaufs auftreten, was möglicherweise dazu führen kann, daß der Strahl nicht in der anhand von F i g. 2 erläuterten Weise zurückläuft. Diese Ausnahmen bei der Abtastung verhindern die optimale stabile Vermeidung von durch lokale Überbelichtung bedingten Effekten.

Es sei beispielsweise angenommen, daß ein normales Videosignal die Ladungsspeicherplatte 18 auf 5 V oberhalb des Kathodenpotentials auflädt und daß ausreichend Strahlstrom zur Verfügung steht, um die Ladungsspeichcrplatte während einer normalen aktiven Bildabtastung um 10 V zu entladen. Es sei nun eine überbelichtete Stelle im Bild angenommen, welche die Ladungsspeicherplatte auf beispielsweise 20 V oberhalb des Kathodenpotentia's auflädt. Bei einer bekannten Abtastung gemäß F i g. 3A ist es möglich und geschieht auch, daß der normale Bildabtaststrahl das Bild vor dem Rücklauf-Abtaststrahl ausliest. Mit einer Ladung von 20 V in einem Bereich des Schirms ist es daher möglich, die Ladung von 20 V auf 10 V zu reduzieren, wenn der normale Bildabtaststrahl zuerst ankommt. Der nun ankommende Rücklauf-Abtaststrahl kann die verbleibenden 10 V lediglich auf 5 V entladen, da das Kathodenpotential um 5 V erhöht ist, um zu vermeiden, daß der Strahl auf normal geladenen Bereichen der Ladungsspeicherplatte auftrifft. Im Bereich der überbelichteten Stelle hat der abtastende Strahl daher eine Ladung von 5 V belassen, d. h_ er hat den überbelichteten Bereich nicht vollständig unterdrückt. Es sei nun angenommen, daß im Rahmen der Erfindung die gleichen Bedingungen mit einer Ladungsspeicherplatten-Ladung von 20 V aufgrur.d eines durch lokale Überbelichtung bedingten Effektes vorhanden sind. Nunmehr trifft de, Rück'iaufstrahl gemäß F i g. 3B zuerst auf. wobei er generell ausreichend Energie besitzt, um die Ladungsspeieherplatte beispielsweise auf 13 V auf 7 V zu entladen. Sodann trifft der aktive Bildabtaststrahl mit der Möglichkeit einer Entladung um 10 V auf. Da in der überbelichteten Stelle der Ladungsspeieherplatte lediglich 7 V verblieben sind, liest der letztgenannte Strahl diesen Bereich vollständig aus, d. h.. die überbelichtete Stelle wird vollständig unterdrückt, während das Bild ausgelesen wird. Es ist darauf hinzuweisen, daß im Rahmen der Erfindung ein sehr schnelles Abtastsystem, d. h., ein Abtastsystem erforderlich ist, das sehr schnelle Ablenkungen ermöglicht, damit ein richtiges Ansprechen auf die dem Vertikalsägezahn überlagerten Horizontalimpulse 54 möglich ist. Die Kombination des Strahlimpulsstroms und der erhöhten Kathodenspannung im Sinne der Erfindung stellt in sich eine verbesserte Vermeidung von durch lokale Überbelichtung bedingten Effekten sicher.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

33 OO Patentansprüche:

1. Verfahren zur Vermeidung von durch lokale Oberbelichtung bedingten Effekten in insbesondere eine Diodenkanone aufweisenden Standard-Bildaufnahmeröhren (12), die ein einziges Steuergitter (16), eine Kathode (14) zur Erzeugung eines Elektronenstrahls und eine während aufeinanderfolgender aktiver Horizontal-Bildabtastperioden und zwischen diesen liegenden Horizontal-Rücklaufabtastperioden durch den Elektronenstrahl abgetastete Ladungsspeicherplatte (18) aufweist, dadurch gekennzeichnet,

daß dem einzigen Steuergitter (16) während der aktiven Horizontal-Bildabtastperioden ein dafür notwendiger Gitterstrom zugeführt wird,
dem Gitterstrom während der Horizontal-RückiaufabtastperiGikn ein Stromimpuls überlagert wird,
an die Kathode (14) während der aktiven Horizontal-Bildabtastperioden zur Auslesung normal geladener Bereiche der Ladungsspeicherplatte (18) die dafür notwendige Spannung angelegt wird,
und als Funktion des überlagerten Stromimpulses am Steuergitter (16) an die Kathode (14) eine positivere Spannung mit einem Wert angelegt wird, der ausreicht, daß vom Elektronenstrahl während der Horizontal-Rücklaufabtastperioden ein Auslesen des normalen geladenen Bereichs der Ladungsspeicherpiatte (IS^ stattfindet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein gegebener Bereich von Zellen auf dem Schirm (18) während der Horizontal-Rücklaufabtastperioden vor der Abtastung dieses Bereiches mit dem folgenden aktiven Bildabtaststrahl mit dem Rücklaufabtaststrahl abgetastet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vertikal-Sägezahnsignal zugeführt wird und während der Horizontal-Rücklaufabtastperioder. vorn Vertikal-Sägezahnsignal Horizontalimpulse mit vorgegebener Amplitude und der gleichen Polarität hinzugefügt werden.

4. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch, eine an das einzige Steuergitter (16) angekoppelte Schaltung (20,24,26,28,30,32,34, H) zur Erhöhung des Gitterstroms auf ein vorgegebenes Maximum während der Rücklaufabtastungen,

und einen an die Kathode (14) angekoppelten und auf den erhöhten Gitterstrom im Sinne einer Erhöhung der Kathodenspannung ansprechenden Kreis (36,38), wobei die Kathodenspannung auf einen positiveren Wert erhöht wird, der ausreicht, um den Elektronenstrahl während der Rücklaufabtastungen am Auftreffen auf normal geladenen Bereichen des Schirms (18) zu hindern und ihn nur auf überbelichteten Bereichen auftreffen zu lassen.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine der Bildaufnahmeröhre(12) zugeordnete Schaltung (40, 42,44,46, 48) zur Erzeugung des vorgegebenen Bereiches sowie von Rücklaufabtastungen in Vertikal- und Horizontalrichtung,

und eine an die der Bildaufnahmeröhre (12) zugeordncte Schaltung (40, 42, 44, 46, 48) angekoppelte Schaltung (50, 52, H) zur Sicherstellung, daß ein gegebener Bereich des Schirms (18) vor der aktiven Horizontal-Bildabtastung durch die Horizontal-Rücklaufabtastung abgetastet wird.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherstellungsschaltung (50,52, H) zur stufen weisen Vorbewegung der Rücklaufabtastung um eine vorgegebene Strekke am Beginn der Rücklaufabtastperiode im Sinne einer Sicherstellung, daß die Rücklaufabtast-ang vor der nachfolgenden, normalen, aktiven Bildabtastspur eine Spur definiert, sowie zur stufenweisen Rückbewegung der Rücklaufabtastung um die gleiche Strecke am Ende der Rücklaufabtastperiode dient

7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherstellungsschaltung (50,52, H),

eine während der Rücklaufabtastung vorgsgebene Horizontalimpulse liefernde Quelle (H),
sowie einen die Horizontalimpulse der aktiven Vertikalabtastung während Horizonta'-Rücklaufabtastungen hinzuaddierenden Kreis (50,52) aufweist.

8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Horizontalimpulsquelle (H) Horizontalimpulse mit einer Amplitude in der Größenordnung von wenigstens 1 bis 2% der Größe der Vertikalabtastung liefert

9. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vertikalabtastung eine auf der Bildaufnahmeröhre (12) angeordnete Vertikal-Abtastwicklung (40) und eine an diese angekoppelte Vertikal-Sägezahnquelle (V) vorgesehen ist und daß die Horizontalimpulsquelle (H) zur Addition von Horizontalimpulsen gleicher Polarität zum Vertikal-Sägezahn an die Vertikal-Abtastwicklung (40) angekoppelt ist.

10. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der an die Kathode (14) angekoppelte Krei.', (36, 38) eine eine negative Spannung liefernde Quelle und einen zwischen dieser Quelle und der Kathode (14) liegenden Widerstand (36) aufweist.

11. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der an die Kathode (14) angekoppelte Widerstand (36) ein variabler Widerstand ist und die eine negative Spannung liefernde Quelle eine Spannung in der Größenordnung von —45 V liefert.

12. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 1 !,gekennzeichnet durch eine Gitterstrom-Steuerschaltung mit,

einem an das einzige Steuergitter (16) angekoppelten Stromquellen-Transistorkrcis (20),
einer an den Stromquellen-Transistorkreis (20) angekoppelten Haupt-Strahlsteuerquelle (24,26,28),
und einer an den Stromquellcn-Transistorkreis (20) angekoppelten Horizontalimpulsquellc (30, 32, 34, H).