DE3343036C2

DE3343036C2 - Schaltungsanordnung für eine Farbfernsehkamera

Info

Publication number: DE3343036C2
Application number: DE3343036A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Tokio/Tokyo Ichimura; Shintaro Fujisawa Kanagawa Nakagaki
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1982-11-30
Filing date: 1983-11-28
Publication date: 1986-10-02
Also published as: BR8306668A; JPS59100687A; GB2132059B; US4652910A; GB2132059A; FR2536937B1; FR2536937A1; NL8304090A; DE3343036A1; CA1233902A; GB8331806D0

Abstract

Ein Gegenkopplungs-Regelkreis zum Regeln der Intensität eines Abtast-Elektronenstrahls einer Bildaufnahmeröhre (1) einer Farbfernsehkamera weist einen Hüllkurvendetektor (14) zum Erfassen der Hüllkurve eines von der Bildaufnahmeröhre (1) abgegebenen Ausgangsvideosignals auf. Ein Hüllkurvensignal aus dem Hüllkurvendetektor (14) wird dann mittels eines Vergleichers (16) mit einem Bezugsschwellenwert verglichen, so daß eine an ein Steuergitter (3) der Bildaufnahmeröhre angelegte Spannung entsprechend der Amplitude des Hüllkurvensignals gesteuert wird, wodurch die Intensität des Abtast-Elektronenstrahls gesteigert wird, der auf einen Bereich einer fotoelektrischen Wandlerschicht gerichtet wird, an dem die Helligkeit hoch ist. Infolgedessen wird unabhängig von der Helligkeit eines Aufnahmeobjekts ein ideales Mehrfarben-Ausgangsvideosignal selbst dann erzielt, wenn die Intensität des Abtast-Elektronenstrahls normalerweise auf einen verhältnismäßig niedrigen Wert eingestellt ist. Bei einem Ausführungsbeispiel wird eine Schaltung (20) zum Verstärken von Hochfrequenzkomponenten des Ausgangsvideosignals dazu verwendet, eine Modulationscharakteristik gewöhnlicher Aufnahmeröhren zu kompensieren.

Description

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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Zum Erzeugen von Mehrfarben-Videosignalen finden sogenannte Einröhren-Fernsehkameras, die gewöhnlich an ihrem fotoelektrischen Wandlerteil eine fotoleitfähige Schicht aufweisen und ein Farbauszugs-Streifenfilter umfassen, verbreitete Anwendung. Die fotoleitfähige Schicht dient zum Speichern von Ladungen entsprechend der einfallenden Lichtmenge, wobei die gespeicherten Ladungen mittels eines darauf gerichteten Abtast-Elektronenstrahls abgeleitet werden, um ein Ausgangsvideosignal zu erhalten.

Die Intensität des Abtast-Elektronenstrahls ist auf einen verhältnismäßig niedrigen Wert eingestellt, so daß über der gesamten Fotokathode der Bildaufnahmeröhre eine gleichförmige Modulationscharakteristik erzielt und ein Ausgangssignal mit zufriedenstellendem Modulationsgrad erreicht wird. Infolge der Verwendung eines derartigen Abtaststrahls mit verhältnismäßig niedriger Intensität können jedoch in einem Bereich, in dem die einfallende Lichtmenge groß ist, manche Ladungen nicht vollständig abgeleitet werden, so daß sich in solchen Hellbereichen der Modulationsgrad verschlechtert. Daher gibt das Ausgangsvideosignal die Helligkeit eines aufgenommenen Bilds insbesondere in Hellbereichen nicht exakt wieder, wodurch die Qualität des auf einem Bildschirm wiedergegebenen Bilds verschlechtert wird. Diese unerwünschte Erscheinung wird Strahlschwäche-Erscheinung genannt.

Aus der japanischen Literaturste'le »System for controlling the amount of scanning electrons in image pikkup tubes«, Institute of Television Research Group cf Electronic Devices, 22. Januar 1974, ist es bekannt, zum Verringern der Auswirkungen dieser Strahlschwäche-Erscheinung die Intensität des Abtast-Elektronenstrahls entsprechend der auf die Bildaufnahmeröhre fallenden Lichtmenge zu verändern. Bei einer Einröhren-Fernsehkamera ist jedoch das Ausgangsvideosignal ein Mehrfarben-Videosignal, das Hochfrequenzkomponenten enthält, so daß daher bei Verwendung des Ausgangsvideosignals zum Regeln der Intensität des Abtast-Elektronenstrahls die Intensitätsregelung unter beträchtlicher Zeitverzögerung, die auf von Natur aus in dem Regelkreis vorhandenen Zeitverzögerungselementen beruht, erfolgt. Infolgedessen kann eine derartige Rückführungs-Strahlintensitätsregelung dem Bild an der fotoelektrischen Wandlerschicht nicht ausreichend rasch folgen, was zu unzureichender Farbwiedergabe auf einem Bildschirm führt.

Weiterhin ist aus der DE-AS 27 22 861 eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt, bei der die von der Aufnahmeröhre abgeleiteten Signalströme verstärkt werden und anschließend die Differenz aus der Summe der verstärkten Signalströme und dem durch einen Faktor dividierten Kathodenstrom gebildet wird. Das Differenzergebnis wird dann zur Erzeugung eines Strahl-Regelsignals mit einem Bezugswert verglichen. Auch hier kann neben dem relativ hohen schaltungstechnischen Aufwand der vorstehend erörterte Nachteil zu geringer Regelgeschwindigkeit auftreten.

Da eine derartige Zeitverzögerung durch die Hochfrequenzkomponenten des Ausgangsvideosignals hervorgerufen wird, könnte überlegt werden, die Strahlintensitätsregelung an der Bildaufnahmevorrichtung einer solchen Emröhren-Fernsehkamera allein unter Heranziehung der Niederfrequenzkomponenten des Ausgangsvideosignals auszuführen. Hierbei treten jedoch dann Probleme auf, wenn das Ausgangsvideosignal keine Niederfrequenzkomponenten enthält oder diese nur einen sehr niedrigen Pegel haben, da dann die Strahlintensitäts-Rückführungsregelung nicht wirkungsvoll durchgeführt werden kann. Infolgedessen würde in solchen Fällen die Intensität des Abtast-Elektronenstrahls nicht entsprechend der Helligkeit des Aufnahmebilds gesteigert, so daß die Verschlechterung der Wiedergabebildqualität dennoch nicht beseitigt wäre.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, die ein zufriedenstellendes, nicht durch die unerwünschte Strahlschwäche-Erscheinung beeinträchtigtes Ausgangsvideosignal erhalten läßt.

Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmalen gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. IA bis 1 D Kurvenformen zur Erläuterung der Funktionsweise einer herkömmlichen Schaltungsanordnung,

Fig. 2 ein schematisches Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Schal-

tungsanordnung.

Fig. 3 A bis 3 D Kurvenfonnen zur Erläuterung der Funktionsweise der Schaltungsanordnung nach Fig. 2,

Fig. 4 ein Schaltbild eines Hauptteils der Schaltungsanordnung nach Fig. 2,

Fig. 5 ein Kurvenformdiagramm eines der in Fig. 2 gezeigten Bildaufnahmeröhre zugefijhrten Regelsignals,

Fig. 6 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Schalrungsanordnang und

Fig. 7 und 8 Kurvenformdiagramme, die die Funktionsweise des zweiten Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 6 veranschaulichen.

In der Zeichnung sind durchgehend gleiche oder einander entsprechende Elemente und Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Vor der Beschreibung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung wird anhand der Fig. 1 A bis 1 D das vorangehend genannte Problem der Stranlschwäche-Erscheinung näher erläutert. Fig. 1 A zeigt ein Kurvenformdiagramm, das ein Ausgangr>videosignal einer Bildaufnahmevorrichtung unter der Bedingung zeigt, daß weißes Licht bzw. alle Farblichtstrahlen von einem Objekt über ein Farbauszugs-Streifenfilter einem fotoelektrischen Wandlerteil der Bildaufnahmevorrichtung zugeführt werden. Hierbei weist das Farbauszugsfilter ein Wiederholungsmuster aus drei Arten von Farbstreifen auf, welche jeweils weißes Licht, Cyanlicht bzw. Grünlicht durchlassen. Die Kurvenform in Fig. IA zeigt das während einer einzigen Horizontalabtasfperiode (IH) abgegebene Ausgangsvideosignal. Obzwar das Farbauszugs-Streifenfilter eine Vielzahl von Streifen hat, wurde zur Vereinfachung in der Fig. 1 A die Ausgangssignal-Kurvenform für einen Fall gezeigt, bei dem die Anzahl der Streifen sehr klein ist. Mit I ist eine Signalkomponente bezeichnet, die dem Grünlicht entspricht, welches durch alle Farbstreifen des Filters durchgelassen wird. Mit II ist eine Signalkomponente bezeichnet, die dem Blaulicht entspricht, das durch die Cyan-Streifen und die farblosen Streifen durchgelassen wird. Mit III ist eine Signalkomponente bezeichnet, die dem Rotlicht entspricht, welches nur durch die farblosen Streifen durchgelassen wird.

Zum Vermeiden der vorangehend genannten Strahlschwäche-Erscheinung werden Niederfrequenzkomponenten des Ausgangsvideosignals als ein Regelsignal 5c herangezogen, das gemäß der Darstellung in Fig. 1 B mit einem Schwellenwert th-ih verglichen wird, wobei die Intensität des Abtast-Elektronenstrahls gesteigert so wird, wenn das Regelsignal 5c den Schwellenwert th-th übersteigt. Falls jedoch die Niederfrequenzkomponenten einen verhältnismäßig niedrigen Pegel haben, so daß gemäß der Darstellung in Fig. 1 D die Amplitude des Regelsignals Sc unterhalb des Schwellenwerts th-th liegt, wird die Intensität des Abtast-Elektronenstrahls selbst dann nicht gesteigert, wenn die auf die Bildaufnahmeröhre fallenden Lichtstrahlen eine solche Stärke haben, daß gemäß der Darstellung in Tig. I C das Ausgangsvideosignal eine verhältnismäßig große Amplitude hat. Es ist daher ersichtlich, daß an einem Bereich, an dem das Ausgangsvideosignal den Schwellenwert th-th übersteigt, die Intensität des Abtast-Elektronenstrahls unzureichend, d. h. der Strahl zu schwach ist.

In Fig. 2 ist nun in Blockdarstellung ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung gezeigt. Eine für die Aufgabe eines Mehrfarben-Ausgangsvideosignais ausgebildete Bildaufnahmeröhre 1 empfängt von einem Objekt Lichtstrahlen, die über ein Aufnahmeobjektiv 5 auf die Aufnahmeröhre fallen. Die Aufnahmeröhre 1 weist einen Elektronenstrahler 8 auf, der einen auf eine fotoelektrische Wandlerschicht 10 gerichteten Abtast-Elektronenstrahl erzeugt. Die Aufnahmeröhre 1 hat ferner eine Frontplatte 9 mit einem (nicht gezeigten) Farbstreifenfilter, eine Ausgangssignalelektrode 2, an der ein Ausgangsvideosignal abgegeben wird, und eine Steuerelektrode bzw. ein Steuergitter 3 zum Steuern der Stärke bzw. Intensität des Elektronenstrahls. Zusätzlich zu der vorstehend beschriebenen Anordnung, die im wesentlichen die gleiche wie bei einer herkömmlichen Schaltungsanordnung ist, weist die Schaltungsanordnung gemäß dem Ausführungsbeispiel einen auf das Ausgangsvideosignal der Ausgangssignalelektrode 2 ansprechenden Vorverstärker 12, einen auf ein Ausgangssignal des Vorverstärkers 12 ansprechenden Hüllkurvendetektor 14 und einen Vergleicher 16 zum Vergleichen eines Ausgangssignals des Hüllkurvendetektors 14 mit einer Bezugsspannung Vi, die von einer Bezugsspannungsquelle 18 erzeugt wird, auf. Das Ausgangssignal des Vorverstärkers 12 wird auch einem Färb-Videoausgangssignal-Anschluß 4 zugeführt, an dem ein Mehrfarben-Ausgangsvideosignal abgegeben wird.

Die Schaltungsanordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 arbeitet folgendermaßen: Die Fig. 3 A und 3 C zeigen in Übereinstimmung mit den Fig. 1 A und 1 C die Kurvenfonnen der Ausgangsvideosignale des Vorverstärkers 12, während die Fig. 3 B und 3 D jeweils die Kurvenfonnen des Ausgangssignals des Hüllkurvendetektors 14 zeigen. Da der Hüllkurvendetektor 14 die Hüllkurve des Ausgangsvideosignals des Vorverstärkers 12 erfaßt, folgt die Amplitude des Ausgangssignals Sc des Hüllkurvendetektors 14 formgetreu der Hüllkurve des Ausgangsvideosignals, wie es aus dem Vergleich zwischen den Fig. 3 A und 3 B bzw. 3 C und 3 D ersichtlich ist. Das Regelsignal bzw. Hüllkurvensignal 5c wird dann mit einem Schwellenwert th-th verglichen, um über das Steuergitter 3 die Intensität des vom Elektronenstrahler 8 erzeugten Abtast-Elektronenstrahls zu steuern. Daher kann die Intensität des Abtast-Elektronenstrahls unabhängig von der Frequenzkomponente des Ausgangsvideosignals entsprechend der Amplitude des Hüllkurvensignals gesteigert werden.

Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 wird ausführlicher anhand der Fig. 4 beschrieben, die ein Schaltbild des Hüllkurvendetektors 14 und des Vergleichers 16 zeigt. Der Hüllkurvendetektor 14 weist gleichermaßen wie ein bekannter Hüllkurvendetektor eine Diode, einen Widerstand und einen Kondensator zum Erzielen eines Ausgangs-Hüllkurvensignals auf, welches die Hüllkurve des Ausgangsvideosignals des Vorverstärkers 12 wiedergibt. Der Vergleicher 16 weist vier Transistoren Ql, Ql, ß3 und ß4 auf, wobei der Transistor ßl auf das Hüllkurvensignal aus dem Hüllkurvendetektor 14 anspricht bzw. durch dieses angesteuert ist, während der Transistor ß3 mit der durch einen Spannungsteiler erzeugten Bezugsspannung Vi angesteuert ist. Das Hüllkurvensignal Sc wird durch den Transistor ßl so verarbeitet, daß es dann an die Basis des Transistors ß4 angelegt wird, wenn es den durch die Bezugsspannung Vi bestimmten Schwellenwert übersteigt. Die abgeschnittene Spannung wird dann durch die Transistoren ß2, ß3 und ß4 verstärkt, wobei über den Kollektor des Transistors ß4 ein

Steuerausgangssignal abgegeben wird. Da der Emitter des Transistors QA an eine Spannungsquelle mit einer vorbestimmten negativen Spannung —V_EE wie beispielsweise —100 V angeschlossen ist, hat die Spannung an dem Kollektor QA einen negativen Wert von beispielsweise —60 V, wenn das Hüllkurvensignal 5c nicht die Bezugsspannung Vs übersteigt. Sobald das Hüllkurvensignal 5c die Bezugsspannung Vi übersteigt, steigt gemäß der Darstellung in Fig. 5 die Spannung an dem Kollektor des Transistors Q4 zu der Spannung »0« hin an. Da die negative Spannung an das Steuergitter 3 der Aufnahmeröhre 1 angelegt wird, führt diese Änderung der Spannung in bekannter Weise zu einer Steigerung der Stärke bzw. Intensität des Abtast-Elektronenstrahls.

Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, daß der Ausgangsstufen-Transistor Q4 mittels einer vorbestimmten negativen Spannung so betrieben wird, daß ein sich ergebendes, dem Steuergitter 3 der Aufnahmeröhre 1 zugeführtes Ausgangssteuersignal normalerweise auf einen geeigneten Wert eingestellt ist. Da die Art der Steuerung der Stärke des Abtast-Elektronenstrahls durch Ändern der an das Steuergitter der Aufnahmeröhre angelegten Spannung bekannt ist und beispielsweise in der Veröffentlichung »National Convention Preprint« des »Institute of Television Engineers of Japan«, auf den Seiten 92 und 93 der Ausgabe 1974 beschrieben ist, wird die Steuerung hier nicht weiter beschrieben.

Obzwar die Schaltungsanordnung nach Fig. 2 zufriedenstellend arbeitet, wenn die Aufnahmeröhre eine zufriedenstellende Modulationscharakteristik in dem Frequenzbereich einer durch eine Farbsignalkomponente modulierten Komponente besitzt, zeigt die Modulationscharakteristik gewöhnlicher Aufnahmeröhren ein verhältnismäßig geringes Ansprechvermögen bei hohen Frequenzen. Daher wird bei dem Einsatz einer solchen gewöhnlichen Aufnahmeröhre das Mehrfarben-Videosignal vorzugsweise hinsichtlich der Hochfrequenzkomponenten verstärkt.

Es wird nun auf Fig. 6 Bezug genommen, die ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zeigt. Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, daß zusätzlich zwischen dem Vorverstärker 12 und dem Hüllkurvendetektor 14 eine Hochfrequenzkomponenten-Verstärkerschaltung 20 zum Verstärken der Hochfrequenzkomponenten angeordnet ist. Die Hochfrequenzkomponenten-Verstärkerschaltung 20 verstärkt, um ein Ausgangssignal, dessen Hochfrequenzkomponenten verstärkt sind, zu erzeugen, nur die Hochfrequenzkomponenten des Ausgangssignals des Vorverstärkers 12. Selbst wenn daher die Modulationscharakteristik der Aufnahmeröhre 1 bei hohen Frequenzen schlechter ist, so daß die Amplitude der durch eine Farbkomponente modulierten Ausgangsvideosignal-Komponente klein ist, kann die Intensität des Abtast-Elektronenstrahls zufriedenstellend geregelt werden, da die Hochfrequenzkomponenten des Mehrfarben-Videosignals vor dem Anlegen an den Hüllkurvendetektor 14 verstärkt werden.

Die Hochfrequenzkomponenten-Verstärkerschaltung 20 weist gemäß der Darstellung einen Emitterschaltungs-Transistorverstärker auf, der so geschaltet ist, daß er als Emitter-Anhebeschaltung wirkt. Fig. 7 zeigt zwei Kurvenformen von Hochfrequenzkomponenten, welche jeweils aus einer Aufnahmeröhre mit verschlechterter Moduiationscharakteristik (gestrichelte Kurve) und einer Aufnahmeröhre mit ungestörter Modulationscharakteristik (ausgezogene Kurve) erhalten werden. Nimmt man an, daß die Modulationscharakteristik der Aufnahmeröhre 1 durch eine gestrichelte Kurve nach Fig. 8 dargestellt werden kann, so zeigt der Frequenzgang der Emitter-Anhebeschaltung eine Kennlinie, wie sie durch eine ausgezogene Kurve dargestellt ist. Wenn daher die Modulationscharakteristik der Aufnahmeröhre 1 schlecht ist, so daß ihr Frequenzgang bei hohen Frequenzen abfällt, wird der Frequenzgang durch den Frequenzgang der Emitter-Anhebeschaltung so kompensiert, wie es durch eine strichpunktierte Kurve dargestellt ist. Der Frequenzgang der Emitter-Anhebeschaltung wird so festgelegt, daß der Spitzenwert des sich aus einer verschlechterten Modulationscharakteristik der Aufnahmeröhre ergebenden Ausgangssignals gleich dem Spitzenwert ist, der sich ergibt, wenn die Modulationscharakteristik nicht verschlechtert ist.
Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung die Intensität des Abtast-Elektronenstrahls so regelbar ist, daß die Strahlintensität genau der auf die Bildaufnahmeröhre fallenden Lichtmenge folgt. Infolgedessen wird die unerwünschte Strahlschwäche-Erscheinung vermieden, so daß es daher möglich ist, ein erwünschtes Ausgangsvideosignal zu erzeugen, mit dem ein Wiedergabebild hoher Qualität erzielbar ist.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung für eine Farbfernsehkamera mit einer Einröhren-Bildaufnahmevorrichtung, die zu einer Abtastung einer Photokathode der BiIdaufnahmevorrichtung mittels eines Elektronenstrahls ausgelegt ist, und mit einer Änderungseinrichrung zum Andern der Elektronenstrahlintensität entsprechend einem Signal, das aus einem aus der Bildaufnahmevorrichtung erhaltenen Ausgangsvideosignai abgeleitet ist, gekennzeichnet durch einen auf das Ausgangsvideosignal der Bildaufnahmevorrichtung (1) ansprechenden Hüllkurvendetektor (14) zum Erzeugen eines Ausgangs-Hüllkurvensignals, das unter Vergleich jeiner Amplitude mit einem Bezugssignel (Vs) zum Regem der Elektronenstrahlintensität dient.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Verstärkerschaltung (20) zum Verstärken von Hochfrequenzkomponenten des Ausgangsvideosignals vor dessen Anlegen an den Hüllkurvendetektor (14).

3. Schaltungsanordnung nach Ansprach 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkerschal· tung (20) eine auf das Ausgangsvideosignal ansprechende Anhebeschaltung mit einem Frequenzgang aufweist, der den Frequenzgang der Bildaufnahmevorrichtung (1) kompensiert.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüehe 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderungseinrichtung einen auf das Hüllkurvensignal und eine Bezugsspannung (Vs) ansprechenden Vergleicher (16) mit einer Ausgangsstufe aufweist, die mit einer vorbestimmten negativen Spannung (—V_EE) betrieben ist.