DE3429264A1 - Fernsehkamera - Google Patents

Description

1. HITACHI, LTD., Tokyo, Japan

2. HITACHI DENSHI KABUSHIKI KAISHA

Tokyo, Japan

Fernsehkamera

Die Erfindung betrifft eine Fernsehkamera mit einer Schaltung zur Korrektur einer Färb- bzw. Helligkeitsverschiebung, die aufgrund eines digitalen Einschreibverfahrens einer mehrere Aufnahme röhren verwendenden Fernsehkamera auftritt, wie z.B. in einer Dreiröhren-Farbfernsehkamera. Üblicherweise wird bei Anwendungen, wie beim Fernsehrundfunk, der eine hohe Bildqualität erfordert, eine Mehrröhren-Farbfernsehkamera verwendet, die mehrere Aufnahmeröhren enthält. Insbesondere wird hier eine Dreiröhren-Farbfernsehkamera eingesetzt, die das einfallende Licht in drei Grundfarben aufteilt, wobei drei Aufnahmeröhren entsprechend den drei Farben vorhanden sind. Bei solchen Mehrröhren-Farbfernsehkameras treten verschiedene geometrische Verzerrungen auf, die von den verwendeten Ablenksystem erzeugten elektrooptischen Verzerrungen und von herstellungsbedingten Fehlern der Elektronenkanone der jeweiligen Aufnahmeröhren herrühren. Weil diese geometrischen Ver-

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zerrungen abhängig von der jeweiligen Bildaufnahmeröhre verschiedene Charakteristik^ haben, neigen die von den jeweiligen Bildaufnahmeröhren erzeugten Bilder zu gegenseitiger Versetzung. Um deshalb trotzdem die drei erzeugten Bilder richtig einschreiben (registrieren) zu können, müssen die geometrischen Verzerrungen der jeweiligen Aufnahmeröhren korrigiert werden. Nachstehend wird ein herkömmliches Korrekturverfahren beschrieben.

Ein photoleitendes Target in der Bildaufnahmeröhre wird von einem entsprechend abgelenkten Elektronenstrahl abgetastet und die im Target gespeicherten elektrischen Ladungen mittels des Elektronenstrahls ausgelesen und ein elektrisches Signal erzeugt. Um den Elektronenstrahl abzulenken, sind verschiedene elektrostatische und elektromagnetische Ablenkverfahren bekannt. Ein in Figur 1 dargestelltes Sägezahnsignal wird entweder als Spannung oder Strom an eine elektrostatische Ablenkeinheit oder eine elektromagnetische Ablenkeinheit zur Erzeugung eines elektrischen Feldes bzw. eines magnetischen Feldes angelegt. Beide Ablenkverfahren lenken den Elektronenstrahl in der in Figur 2 gezeigten Weise in Abtastzeilen 1 ab, die einen Abtastbereich 2 bilden. Die Ablenkung geschieht horizontal und vertikal und die Horizontalablenkung ist synchron mit der Vertikalablenkung. Auf diese Weise wird,wie Figur 2 zeigt, der Elektronenstrahl wiederholt längs derselben Abtastlinie geführt. Weil die Position des Elektronenstrahls durch die Ablenksignalform während des Abtastens bestimmt ist, kann man geometrische Verzerrungen jeder Aufnahmeröhre durch Änderung der Ablenksignalform korrigieren und damit eine Einschreib-(Registrier-)-Einstellung der jeweiligen Aufnahmeröhren erreichen. Um die Ablenkung zu verändern, wird üblicherweise der Ablenksignalform (Sägezahn) eine

bestimmte dazu synchrone Signalform überlagert. Die vorgegebene Korrektursignalform gibt zur Korrektur der Verzerrungen eine Bewegung des Elektronenstrahls vor und wird im weiteren

Korrektursignalform genannt. Es hat sich ein digitales Registrierverfahren eingebürgert, wodurch die Korrektursignalform aufgrund von digitalen Korrekturwerten, die in einem Digitalspeicher gespeichert sind, erzeugt werden kann. Deshalb wird im folgenden anhand eines Beispiels des digitalen Registrierverfahrens eine Registrierjustierung beschrieben.

Beim digitalen Registrierverfahren wird der Fernsehschirm (der Abtastbereich des Target) in eine Anzahl von Bereichen in horizontaler und vertikaler Richtung eingeteilt, und die Registrierjustierung wird unabhängig in horizontaler und vertikaler Richtung innerhalb jedes Bereichs durchgeführt. Die der Korrektur dienenden Digitaldaten sind zuvor in den Digitalspeicher entsprechend einem Mittelpunkt (Rasterpunkt) 3 jedes der Bereiche eingespeichert worden. Die Digitaldaten werden synchron mit dem Abtastvorgang ausgelesen und in ein Analogsignal umgesetzt, das eine Korrektursignalform erzeugt. Figur 4 zeigt ein Blockschaltbild einer Schaltung für die digitale Registrierung. Ein Synchronisationssignalgenerator 4 erzeugt synchron mit dem Abtastsignal ein Impulssignal, das einem Adresszähler 11 eingespeist wird, der darauf eine entsprechende Adresse für einen Digitalspeicher 9 auswählt. Da die Adressen des Digitalspeichers 9 den jeweiligen Bereichen zugeordnet sind, werden die Digitaldaten synchron mit dem Abtastsignal gelesen. Die gelesenen Digitaldaten werden mittels eines Digital/Analog-Wandlers 8 in ein Analogsignal umgesetzt, das seinerseits eine Glättungsschaltung 7 passiert, die eine geglättete Korrektursignalform erzeugt. Dieses Korrektursignal wird dem Ablenksignal (das der Ablenksignalgenerator 5 erzeugt) mittels einer Addierschaltung 6 überlagert und einer Treiberschaltung 10 für eine Ablenkspule 12 eingespeist. Die Treiberschaltung 10 erzeugt einen dem Ablenksignal proportionalen Strom, der durch die Ablenkspule 12 fließt. Folglich wird der Elektronenstrahl innerhalb einer Aufnahmeröhre 13 zu einer gewünschten Stelle hin abgelenkt.

J¹⁰

Auf diese Weise werden die Verzerrungen jeder Aufnahmeröhre korrigiert und die Registrierjustierung durchgeführt. Die Korrekturdaten sind jedoch jeweils für nur einen Punkt innerhalb jedes Bereichs vorgesehen, so daß für die restlichen Punkte weitere Korrekturdaten nötig sind. Dazu wird eine nachstehend beschriebene Interpolation durchgeführt. Für die Horizontalkorrektur erzeugt der Digital/Analog-Wandler eine Korrekturstufen 14 an den Korrekturpunkten aufweisende Signalform, wie dies in Figur 5a dargestellt ist. Entsprechend der Abtasttheorie leitet man diese Korrekturspannung durch ein Tiefpassfilter, dessen obere Grenzfrequenz die Hälfte oder mehr der Abtastfrequenz beträgt, wodurch eine geglättete kontinuierliche Korrektursignalform gemäß Figur 5b entsteht. Auf diese Weise werden für die Horizontalkorektur die für die anderen Punkte gültigen Korrekturdaten mittels des Tiefpassfilters gebildet. Für die Vertikalkorrektur kann jedoch kein Tiefpassfilter zur Glättung eingesetzt werden, da die Korrekturpunkte in Vertikalrichtung abhängig von der Korrektur der Abtastzeilen zeitlich diskret sind.Deshalb verwendet man zur Bildung der Korrekturwerte zwischen den Vertikalkorrekturdaten üblicherweise ein einfaches auf einer Geraden beruhendes lineares Interpolationsverfahren zusammen mit einer analog durchgeführten Glättung. Die lineare Interpolation wird nachstehend anhand der Figuren 6a und 6b beschrieben. Figur 6a zeigt einen Teil des Fernsehschirms, der eine Gruppe von Abtastzeilen 15 enthält. Der Korrekturwert ist für die Horizontalrichtung und die Vertikalrichtung jeweils durch Achsen 28, 29 und 30 dargestellt. Beispielsweise sollen zur Erläuterung die Abtastzeilen 16, 17 und 18 mit Korrekturdaten behaftet sein, die Anzahl der zwischen den Abtastzeilen 16, 17 und 18 liegenden zu interpolierenden Abt as t zeilen betrage 3 und von den Korrekturpunkten 19-27 soll lediglich der Punkt 23 um einen durch einen Pfeil dargestellten Wert korrigiert werden. Unter dieser Voraussetzung werden die zur Horizontalkorrektur erzeugten Korrektursignalformen, die aus den Korrekturdaten für die Abtastzeilen 16, 17 und 18 erzeugt werden, in der zuvor

beschriebenen Weise mittels des Tiefpassfilters geglättet, so daß eine kontinuierliche Signalform entsteht. Die längs einer Geraden A-A¹, die die Korrekturpunkte 20, 23 und 26 derselben Horizontalposition verbindet auftretenden Korrekturwerte der jeweiligen Abtastzeilen sind in Figur 6a durch eine breit ausgezogene Linie dargestellt. Anders gesehen sind die Vertikalkorrekturwerte auf der Linie A-A' verteilt, wie dies Figur 6b zeigt, wobei die einzelnen Korrekturwerte in Ordinatenrichtung als Pfeile eingetragen sind. Für von der Linie A-A' abweichende Horizontalpositionen erhält man Korrekturwerte zwischen den den Korrekturdaten zugeordneten Abtastzeilen in derselben Weise durch lineare Interpolation, indem man eine geglättete Korrektursignalform für die mit den Korrekturdaten behafteten Abtastzeilen verwendet. Wenn man mit X₁ ein bestimmtes Vertikalkorrekturdatum bezeichnet, das an einer Horizontalposition einer vorangehenden Abtastzeile der Korrekturdaten zugeordnet sind, vorhanden isty und mit x~ ein bestimmtes Vertikalkorrekturdatum, das an derselben Horizontal position an einer mit Korrekturdaten versehenen folgenden Abtastzeile vorhanden ist, erhält man einen Korrekturwert x. an derselben Horizontalstelle wie die Korrekturdaten X₁ und X₂ für die i-te Abtastzeile gerechnet von der vorangehenden Abtastzeile durch folgende Beziehung:

x~ - χ..
X₁ = X₁ + -s ϊ . i (1)

worin η die Anzahl der Abtastzeilen zwischen der vorangehenden und der folgenden Abtastzeile, denen jeweils Korrekturdaten zugeordnet sind, darstellt. Die auf diese Weise interpolierten Korrekturdaten werden durch eine lineare Gleichung dargestellt, und diese Interpolation wird lineare approximative Interpolation genannt. Wenn die durch die Interpolation gemäß Figur 6a erhaltene Korrektursignalform dem Ablenksignal überlagert wird, überstreicht der Elektronenstrahl das Target 31 einer Aufnahme-

röhre längs den in Figur 7 durchgehend gezeichneten Linien (gestrichelte Linien stellen Abtastzeilen ohne überlagerte Korrektursignale dar). Durch die Anwendung der linearen Interpolation ist der jeweilige Abstand aufeinanderfolgender Abtastzeilen zwischen den mit Korrekturdaten beaufschlagten Abtastzeilen konstant. Beispielsweise ist in Figur 7 jeweils der Abstand der Zeilen zwischen den Zeilen 16 und 17 und der Abstand der Zeilen zwischen den Zeilen 17 und 18 längs der die Horizontalposition angebenden Linie B-B' konstant.

Durch den Einfluß der Korrektur der geometrischen Verzerrung ändert sich die Geschwindigkeit des Elektronenstrahls in horizontaler Richtung beim Auslesen der elektrischen Ladungen im Target. Ebenfalls ändert sich die Abtastzeilendichte in Vertikalrichtung, was beides einen Einfluß auf das Ausgangssignal der Aufnahmeröhre hat. Die Signalform für die horizontale Korrektur wird mittels des Tiefpassfilters geglättet, wodurch auch die Änderung des Ausgangssignal geglättet ist. Deshalb ergibt sich daraus kein wesentliches Problem. Die linear interpolierten Korrekturdaten in Vertikalrichtung verursachen jedoch eine schnelle Änderung des Ausgangssignals an den Grenzen der mit Korrekturdaten behafteten Abtastzeilen. In Figur 8 ist das Profil des Ausgangssignals nach der in Figur 6a gezeigten Korrektur dargestellt. Die Größe des Ausgangssignals der Aufnahmeröhre ist in Figur 8 durch eine Achse 32, wie in Figur 6a dargestellt. Die Horizontal- und Vertikalrichtung ist in Figur 8 jeweils durch Achsen 29 und dargestellt. Die Figur 8 zeigt, daß sich das Ausgangssignal an den Grenzen der Abtastzeilen 16, 17 und 18, die mit Korrekturdaten behaftet sind, schnell ändert.

Die sich daraus ergebende Signalform zeigt Figur 9. Solche Änderungen des Ausgangssignals bewirken eine ungleichmäßige Helligkeit, die, wenn sie auf einem Monitorschirm angezeigt wird, Schattierung oder Abschattung genannt wird und für das menschliche Seh-

J³

vermögen sehr störend ist. Im Falle der Dreiröhren-Farbfernsehkamera bewirkt die Änderung des Ausgangssignals eine Farbverschiebung, die eine Wiedergabe einer einzigen Farbe auf einem Bildschirm verhindert.

Durch die Anwendung der linearen Interpolation tritt die Abschattung jeweils an der Grenze der mit Korrekturdaten behafteten Abtastzeilen auf. Man kann die schnelle Änderung des Ausgangssignals durch eine Analogglättungsmethode , die nachstehend beschrieben wird, vermeiden. Figur 10 zeigt ein Blockschaltbild einer das analoge Glättungsverfahren anwendenden Glättungsschaltung. Ein zeitserielles Lesesignal wird durch einen Analog-Demultiplexer 33 einer Gruppe von Tiefpassfiltern 34 gesendet, die den jeweiligen Bereichen in der Horizontalrichtung zugeordnet sind. Das Tiefpassfilter ist so ausgelegt, daß es in Vertikalrichtung in jedem Teilbereich glättet und hat deshalb eine obere Grenzfrequenz , die gleich der Hälfte einer Frequenz ist, die gleich der Vertikalabtastfrequenz mal der Anzahl der Unterteilungen in Vertikalrichtung ist. Die Ausgangssignale der Tiefpassfiltergruppe 34 werden synchron mit dem Fernsehabtastsignal durch einen Analog-Multiplexer 35 geschaltet und jedes Ausgangssignal des Multiplexers 35 durch ein Horizontaltiefpassfilter 36 geleitet, das die Verzerrungskorrektursignalform erzeugt. Dieses Verfahren ermöglicht die Glättung der Korrektursignalform in vertikaler Richtung sowie in horizontaler Richtung, wodurch die schnellen Wechsel des Ausgangssignals vermieden sind. Wenn ein und derselbe Punkt gemäß dem analogen Glättungsverfahren in Vertikalrichtung wie durch lineare Interpolation korrigiert wird, erhält man eine in Figur 11a dargestellte Korrektur. Die Verteilung der Korrekturwerte längs der Linie A-A' zeigt Figur 11b. Figur 12a zeigt Änderungen des Ausgangssignals, und Figur 12b ein Profil des Signals längs der Linie B-B'. Die Figuren 12a und 12b zeigen, daß der schnelle Wechsel des Ausgangssignals

an der Grenze der mit Korrekturdaten behafteten Abtastzeilen durch die Vertikalglättung mittels der Tiefpassfilter unterdrückt wird.

Trotz dieses analogen Glättungsverfahrens tritt jedoch nach wie vor eine Schattierung auf, wenn der Korrekturbetrag für die digitale Registrierung groß ist, wodurch der Korrekturbetrag auf kleine Werte eingeschränkt wird.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Fernsehkamera zu ermöglichen, die die Schattierung verringert.

Die Aufgabe wird anspruchsgemäß gelöst.

Demnach ist die Fernsehkamera, die die obige Aufgabe löst, erfindungsgemäß gekennzeichnet durch:

mehrere Bildaufnahmeröhren,

eine Ablenkeinrichtung für jede Bildaufnahmeröhre, die den innerhalb jeder Bildröhre erzeugten Elektronenstrahl ablenkt,

einen Ablenksignalgenerator, der für die Ablenkeinrichtung ein periodisches Ablenksignal erzeugt,

einen Korrektursignalgenerator, der ein Korrektursignal für zumindest eine der mehreren Bildaufnahmeröhren erzeugt, das das Einschreiben mehrerer von den Bildaufnahmeröhren erzeugter Bilder justiert,

eine Überlagerungseinrichtung, die das Ablenksignal und das Korrektursignal überlagert,

eine Einrichtung,die die überlagerten Ablenksignale zumindest einer Bildaufnahmeröhre einspeist,

eine Differenzierschaltung die die Korrektursignale differenz iert,

eine nichtlineare Schaltung, die die differenzierten Signale verarbeitet und

eine Verstärkerschaltung mit veränderlicher Verstärkung, der ein Videosignal eingespeist wird, das die Bildaufnahmeröhre abgibt, deren Ablenkeinrichtung das überlagerte Ablenksignal erhält, wobei der Verstärkungsgrad der Verstärkerschaltung zur Amplitudensteuerung des Videosignals durch das Ausgangssignal der nichtlinearen Schaltung gesteuert wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 13 ein die Abtastung eines Targets einer

Bildaufnahmeröhre durch einen Elektronenstrahl erläuterndes Diagramm;

Fig. 14 ein Diagramm, das die Abstände der Abtast

zeilen auf dem Target der Bildaufnahmeröhre erläutert;

Fig. 15 ein Teilblockschaltbild einer Fernsehkamera

gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 16a und 16b zwei Ausführungsbeispiele von Differenzierschaltung ;

Fig. 17 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausfüh

rungsart einer Differenzierschaltung;

Fig. 18 ein Blockschaltbild einer Glättungsschal-

tung und eine entsprechend einerAnalog-Glättungs· methode ausgeführte Differenzierschaltung;

Fig. 19 ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels

einer nichtlinearen Signalverarbeitungsschaltung; und

Fig. 20 graphisch eine Eingangs/Ausgangskennlinie

der Verarbeitungsschaltung der Figur 19.

Bevor nun ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben wird, erfolgt eine genaue Erläuterung des Prinzips der Erfindung. Wenn die im photoempfindlichen Target einer Bildröhre gespeicherten Ladungen durch das Abtasten des Elektronenstrahls entladen werden, entstehen Signalströme. Deshalb wird der Ausgangsstrom umso größer, je größer die durch den Elektronenstrahl entladene Ladungsmenge ist. Anhand der Figur 13 wird nun der Abschattungseffekt beschrieben. In Figur wird ein photoleitendes Target 37 einer Bildaufnahmeröhre durch einen Elektronenstrahl 38 von links nach rechts abgetastet. Eine Gruppe von Querlinien 41 stellt die Abtastzeilen dar, und die Querschnittsform des Elektronenstrahls wird als zylindrisch angenommen, wobei seine tatsächliche Aufweitung zum Zwecke der einfachen Erklärung vernachlässigt ist. Somit hat der Elektronenstrahl einen Durchmesser, der größer ist als der Abstand benachbarter Abtastzeilen. Da die elektrische Ladung des Targets vom Elektronenstrahl gelesen wird, entspricht die Größe desAusgangssignalstroms , die der Elektronenstrahl, der eine Abtastzeile 39 abtastet, der Ladungsmenge, die von einer durch

die Abtastzeile 39 und der davorliegenden Zeile 40 definierten Fläche entladen wird. Wie zuvor beschrieben, ändert sich die Abtastgeschwindigkeit in Horizontalrichtung, wenn die Korrektur erfolgt, und die Abtastzeilendichte ändert sich in Vertikalrichtung, und als Ergebnis tritt die Schattierung auf. Im folgenden wird diese Erscheinung quantitativ untersucht. Wenn eine im photoleitenden Target gespeicherte Ladung durch Q angegeben wird, ergibt sich der Ausgangsstrom Ig als

Angenommen, daß Licht gleichmäßig auf das photoleitende Target fällt, ist eine elektrische Ladungsmenge Q_n pro Flächeneinheit

4?

gleichmäßig über das gesamte Target verteilt, und die Größe der pro Zeiteinheit ausgelesenen elektrischen Ladung kann durch

d_Q = / · ν · Q₀ dt (3)

ausgedrückt werden, worin & den Abstand zwischen den Abtastzeilen und ν die Abtastgeschwindigkeit des Elektronenstrahls angeben.

Wenn Gleichung (3) in Gleichung (2) eingesetzt wird, ergibt sich Ig = ί - ν - Q₀ (4).

Die Gleichung (4) gibt an, daß der Ausgangssignalstrom , den das photoleitende Target erzeugt, proportional zu £* und ν ist, wenn Q₀ konstant ist.

Die Position des Elektronenstrahls auf dem photoleitenden Target wird durch die Amplituden der Horizontal- und Vertikalablenksignale bestimmt.

Wenn man nun die Horizontalkorrektur betrachtet, so wird die Position des Elektronenstrahls zur Korrektur der Horizohtalverzerrung entsprechend geändert, und die Abtastgeschwindigkeit des Elektronenstrahls ändert sich zu

wobei χ eine durch Anlegen des Korrektursignals bedingte Ver schiebung des Elektronenstrahls ist. Da χ proportional zur Korrektursignalform ist, kann man Gleichung (5) in der Form

^vc ^{= a}

c ^{= a}H ' —at"

schreiben,
worin a„ eine Konstante und e„ eine Horizontalkorrekturspan-

nung(oder Korrekturstrom) darstellen. Die Ablenksignalform

ist gemäß obiger Beschreibung ein Sägezahnsignal und folglich bewegt sich der Elektronenstrahl mit konstanter Geschwindigkeit. Wenn man dann die konstante Geschwindigkeit des Elektronenstrahls durch V₀ ausdrückt, erhält man den Ausgangsstrom Iq_Cu nach der Korrektur durch

H ¹SCH = %' ^l'^v0 ⁺ %' ^l' ^a ^

SCH = %' ^lv0 ⁺ %' ^{l a}H

= ¹S ^{+ 1}CH ⁽⁸⁾

^deH worin I_g = Q_Q · / · v_Q und I_CH ⁼ Qq ' ^aH —dt— ^sind·

Ohne Korrektur entspricht das Ausgangssignal Ις. Wenn dagegen Korrektur stattfindet, tritt ein unerwünschtes Signal auf, das I~„ entspricht, das schließlich zur Abschattung führt. Aus Gleichung (7) ersieht man, daß die Größe der Abschattung proportional zum zeitlich differenzierten Korrektursignal ist.

Unter Bezugnahme auf Figur 14 wird die Vertikalkorrektur erläutert. Ohne Korrektur stellen die (n-1)-te, n-te und (n+1)-te Abtastzeile 42, 43 und 44 die in Figur 14 durchgezogenen Linien dar. Unter dieser Bedingung wird der Ausgangsstrom durch Gleichung (4) ausgedrückt. Da der Abstand £ der Abtastzeile in Gleichung (4) den Abstand zwischen einer bestimmten Abtastzeile und der ihr folgenden angibt, ist, wenn die Abtastzeilen M und 43 zu den durch gestrichelte Linien in Figur 14 dargestellten Stellen verschoben sind, der Ausgangssignalstrom gegeben durch

¹SCV

^(Yn-1

worin Y und y jeweils die Position und die Verschiebung des Elektronenstrahls auf dem photoleitenden Target 45 angeben, und ihre Werte sind jeweils der Ablenksignalform und der Korrek tursignalform proportional. Wenn man (y _.. - y ) zu a„ (e __.. - e ) setzt, gilt (Y _.. - Y ) = L· und es ergibt sich

¹SCV ⁼ V ^L' ^VO ^{+ Q}0 · ^v * ^aV ^(en-1 * ^en^}

¹SCV ¹S ^{+ 1}CV

worin a_v eine Proportionalitätskonstante, Ι_ς = -C < ν · Q und I_cv = Q₀ - ν · a_v Ce_n-1 - ej sind.

Aus Gleichung (11) ersieht man, daß ein unerwünschtes Ausgangssignal, das Ip_v entspricht und durch die Vertikalkorrek. tür hervorgerufen ist, proportional der Differenz zwischen einem Korrekturwert für die bestimmte Abtastzeile und einem Korrekturwert für die dieser Abtastzeile folgende Abtastzeile ist. Dieses ungewünschte Ausgangssignal verursacht eine Abschattung.

Gemäß der obigen Beschreibung tritt eine ungleiche Verteilung des Ausgangssignals, die für die Schattierung verantwortlich ist, auf, wenn sich die Geschwindigkeit des Elektronenstrahls und der Abstand der Abtastzeilen bei der Korrektur der Verzerrung ändert.

Die Abschattung kann durch eine Verstärkerschaltung mit veränderlichem Verstärkungsgrad korrigiert werden, die die folgende Beziehung zwischen Eingangssignal χ. und Ausgangssignal χ hat:

x_o = K · X₁ (13)

Wenn man die Proportionalitätskonstante K der Gleichung (13) ändert, kann man den Verstärkungsgrad χ /χ. steuern. Das aufgrund der Verzerrungskorrektur auftretende ungewünschte Signal Ip ist dem Signal Ig überlagert, das keiner Verzerrungskorrektur unterworfen ist. Um das Signal I^ zu löschen, kann man aus Gleichung (13) die Beziehung zwischen Ig und I^ ausdrücken zu

■s

¹C

¹S

1 + I werden, worin I = Ιρ/Ις ist.

Für die Horizontalkorrektur gilt

I = I /I Aus Gleichung (8) ergibt sich

ι = ^IcH

1S V	JL-	aH '	» _	deH
aH		• Jt · deH	vo	dt
vn		dt

Ig = K (Ig + I_C) (Η)

und dann kann der Verstärkungsfaktor K

K = (15)

(16)

(17)

(18)

Wegen der Tatsache, daß das Ablenksignal ein Sägezahn ist, ist die Geschwindigkeit v_n des Elektronenstrahls konstant. Dann

setzen wir als a₁ und erhalten

v₀ ι

de„
¹ ■ ^a, ' (¹⁹)

' —ΗΈ- (¹⁹)·

Wenn man Gleichung (19) in Gleichung (17) einsetzt, ergibt sich

_ .j jS v^ ~r i- '-J iL O =4

worin a. konstant ist.

Für die Vertikalkorrektur ist I in Gleichung (17) Dann erhält man aus Gleichung (17)

τ - ¹CV
^{= 1}S

^Q0 ' ^v * ^aV ^(en-1 - ^en^}

Q₀ ' £ · ^v

weil ν etwa gleich v„ ist, gilt

I= ^aV ^(en-1 " ^en³ (21)

Wenn dann a_v/Z zu a_? (konstant ) wird, gilt

¹ ~ ^a2 ^len-1 ^en^{J UZ)}

Wenn man Gleichung (22) in Gleichung (17) einsetzt, erhält man

γ _ 1 r ο -7 λ

2 n-1 n^

Die obigen Ergebnisse zeigen, daß die Abschattung korrigierbar ist, indem man die differenzierten Signale der Horizontal- und Vertikalkorrektursignale so verarbeitet, daß sie Gleichung (20) und (23) erfüllen, und indem der Verstärkungsgrad K der Verstärkerschaltung mit veränderlichem Verstärkungsgrad entsprechend Gleichung (20) und (23) geändert wird.

Figur 15 zeigt ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Schaltung, die dieses Prinzip realisiert, wobei dem Grundaufbau

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der Fernsehkamera die Schattierungskorrekturfunktionen hinzugefügt sind.

Synchron mit einem von einem Synchronisationssignalgenerator 4 erzeugten Synchronisationsimpuls werden ein Horizontal-Ablenksignal und ein Vertikal-Ablenksignal jeweils in einer Generatorschaltung 5H und 5V erzeugt.

Digitalspeicher 9H und 9V speichern Registrierkorrekturdaten für das Abtasten des Elektronenstrahls einer Bildaufnahmeröhre. Die Horizontalkorrekturdaten werden im Digitalspeicher 9H und die Vertikalkorrekturdaten im Digitalspeicher 9V gespeichert. Synchron mit dem Synchronisationsimpuls erzeugt ein Adresszähler 11 Adress-Signale, die die Speicher 9H und 9V adressieren, worauf Registrierkorrekturdaten aus den Speichern synchron mit dem Abtastvorgang ausgelesen werden. Die in Form von Digitalwerten ausgelesenen Korrekturdaten werden in Analogsignale mittels D/A-Wandlern 8H und 8V umgesetzt. Diese Analogkorrektursignale gehen jeweils durch eine Horizontalglättungsschaltung 7H und eine Vertikalglättungsschaltung 7V, die die Korrektursignale glätten. Durch eine Addierschaltung 6H wird das Horizontalkorrektursignal zum Horizontalablenksignal addiert und die resultierende überlagerte Signalform einer Horizontalablenk-Spulentreiberschaltung 1OH eingegeben. Die Treiberschaltung 10H legt Ablenkströme an die Horizontal-Ablenkspule 12H, proportional zum überlagerten Signal. Auf der anderen Seite wird die Vertikalkorrektursignalform zum Vertikalablenksignal mittels einer Addierschaltung 6V addiert und die resultierende überlagerte Signalform einer Vertikalablenkspulen-Treiberschaltung 10V angelegt, die ihrerseits einen der überlagerten Signalform proportionalen Strom durch die Vertikalablenkspule 12V fließen läßt. Erfindungsgemäß wird das Horizontalkorrektursignal von der Glättungsschaltung 7H einer ersten Differenzierschaltung 46H eingespeist, und das Vertikalkorrektursignal von der Glättungsschaltung 7V ebenso einer zweiten Differenzierschaltung 46V eingespeist. Ein Ausgangssignal der

Il

Differenzierschaltung 46H wird mittels einer ersten Verarbeitungsschaltung 47H so verarbeitet, daß es Gleichung (20) erfüllt. Ein Ausgangssignal der Differenzierschaltung 46H wird mittels einer zweiten Verarbeitungsschaltung 47V so verarbeitet, daß es die Gleichung (23) erfüllt. Verstärker 48V und 48H mit steuerbarem Verstärkungsgrad sind in Reihe in einen Videosignalausgangskanal der Bildaufnahmeröhre 13 eingeschaltet. Der Verstärkungsgrad der Schaltung 48V wird durch ein Ausgangssignal der Verarbeitungsschaltung 47V und der Verstärkungsgrad der Schaltung 48H durch ein Ausgangssignal der Verarbeitungsschaltung 47H gesteuert, so daß in Übereinstimmung mit der Theorie unerwünschte Signale (Komponenten, die die Schattierung verursachen) im Videosignal gelöscht sind und ein schattierungsfreies Videosignal am Ausgangsanschluß des Verstärkers 48H abgegeben wird. In Figur 15 haben einige Schaltungsblöcke folgende Besonderheiten. Die Ausgangssignalform des D/A-Wandlers 8H wird mittels der Glättungsschaltung 7H , die ein Tiefpassfilter ist, in die geglättete Korrektursignalform umgewandelt, die die Horizontaldifferenzierschaltung 46H empfängt. Da das Korrektursignal zeitlich kontinuierlich verläuft, kann es durch eine der in Figur 16a oder 16b dargestellten Schaltungen direkt differenziert werden. Dies gilt für die Horizontaldifferenzierschaltung.

Die Vertikaldifferenzierschaltung 46V kann durch eine in Figur 17 als Blockschaltbild dargestellte Schaltung realisiert werden. Dabei wird die lineare Interpolationsmethode verwendet. In dieser Schaltung geht die eingegebene Korrektursignalform durch eine Verzögerungsschaltung 49, die aus einem Verzögerungselement, wie einer Verzögerungsleitung oder einer CCD-Einrichtung besteht und wird um eine Horizontalperiode verzögert. Die Differenz zwischen dem verzögerten Signal und dem eingegebenen Korrektursignal wird einem Differenzverstärker 5 0 zugeführt und zur Schattierungskorrektur verwendet. Entsprechend dem Analog-Glättungsverfahren können die Glättungs-

ZH

34292°'

schaltung 7V und die Differenzierschaltung 46V durch eine in Figur 18 in Blockform dargestellte Schaltung realisiert werden, Darin sendet ein Analog-Demultiplexer 51 einem Tiefpassfilter 52 Signale synchron mit den Teilbereichen in Horizontalrichtung. Ausgänge des Tiefpassfilters 52 werden von einem Analog-Multiplexer 54 abgetastet und durch ein Horizontal-Tiefpassfilter 56 geführt, das die Korrektursignalform abgibt. Im Falle der Analog-Glättungsmethode kann die zur Differenzierung des Korrektursignals eingerichtete Schaltung die im Falle des linearen Interpolationsverfahrens benötigte Ein-H-Periodenverzögerungsschaltung entbehren. Deshalb kann die Differenzierschaltung durch Differenzierschaltungen 53 wie bei der Horizontaldifferenzierschaltung gemäß den Figuren 16a oder 16b, die Ausgängen der jeweiligen Tiefpassfilter 52 nachgeschaltet sind, realisiert werden. Ein Analog-Multiplexer 55 schaltet Ausgänge der Analog-Differenzierschaltungen 53 synchron mit dem Abtastvorgang. Ein Ausgang des Analog-Multiplexer 55 wird durch ein Tiefpassfilter 57 geführt, das dieselbe obere Grenzfrequenz wie das Tiefpassfilter 56 hat, das zum Glätten der Verzerrungskorrektur-Signalform dient, wodurch ein Signal zur Abschattungskorrektur erzeugt wird.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Signalverarbeitungsschaltung beschrieben.

Die Signalverarbeitungsschaltung muß, damit sie die Gleichung (17) erfüllt, eine nichtlineare Schaltung sein. Üblicherweise wird als nichtlineare Schaltung eine auf einer Polygon-Annäherung beruhende Diodenschaltung verwendet. Da diese jedoch nur eine nach oben zunehmend ansteigende Kennlinie hat, wird die eingegebene Signalform invertiert und Gleichung (17) durch

ersetzt. Die Signalverarbeitung wird dann mittels dieser invertierten Funktion ausgeführt. Figur 19 zeigt eine Schaltung,

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3A292C4

die die Funktion gemäß Gleichung (24) ausführt. Ein Ausgang der Differenzierschaltung ist mit einem Eingangsanschluß 58 einer Invertierschaltung 59 verbunden. Die Invertierschaltung 59 enthält einen Operationsverstärker, der das Eingangssignal 58 invertiert. Eine Spannungsdifferenz zwischen Konstantspannungen Vcc und -Vss wird durch Widerstandssätze 60 und 61 geteilt, wobei die jeweiligen Teilspannungen mit Kathoden von Dioden 62 verbunden sind. Wenn eine maximale Eingangsspannung anliegt, sind alle Dioden gesperrt. Wenn die Eingangsspannung abnimmt, bis die Anodenspannung der jeweiligen Dioden kleiner als die jeweilige Teilspannungen werden, gehen die Dioden nacheinander in den leitenden Zustand über und ändern das Spannungsteilerverhältnis für die Eingangsspannung.Dadurch ist ein nichtlineares Eingangs/Ausgangsspannungsverhältnis gegeben. Ein gewünschtes Ausgangssignal kann an einem Ausgangsanschluß 63 erhalten werden, wenn die Widerstände der Widerstandssätze 60 und 61 geeignete Werte erhalten. Figur 20 zeigt eine Polygon-Approximationskurve 66 mit Polygon-Punkten 64, die durch Approximation einer Kurve 65 mittels der in Figur 19 dargestellten Schaltung entsprechend Gleichung (21) erhalten werden.

Die obige Beschreibung zeigt, daß gemäß der Erfindung unerwünschte Abschattungen aufgrund der Digitalregistrierung vermieden werden können. Aus diesem Grunde kann der Korrekturwert für die digitale Registrierung im Vergleich mit dem herkömmlichen Verfahren erhöht und eine Bildaufnahmeröhre oder eine Spulenanordnung aus einem weiteren Bereich ausgewählt werden. Dadurch wird die Herstellung der Fernsehkamera verbilligt und die Herstellungsausbeute erhöht.

Claims (1)

1. Patentansprüche

   mehreren Bildaufnahmeröhren (13),

   Ablenkeinheiten (12H, 12V), die an jeder Bildaufnahmeröhre vorgesehen sind und einen Elektronenstrahl innerhalb jeder Bildröhre ablenken, und

   Ablenksignalgeneratoren (5H, 5V), die Ablenksignale für die periodische Ablenkung der Elektronenstrahlen zum Abtasten des Targets der Bildaufnahmeröhren erzeugen,

   gekennzeichnet durch

   zumindest eine Korrektureinrichtung (7H, 8H, 9H; 7V, 8V, 9V), die ein Korrektursignal erzeugt, das den Abtastvorgang des Elektronenstrahls zumindest einer der Bildaufnahmeröhren zur Einschreibjustierung der von den Bildröhren erzeugten Bilder beeinflußt,

   zumindest eine Einrichtung (6H; 6V), die aus dem Ablenksignal und dem Korrektursignal ein zusammengesetztes Ablenksignal erzeugt,

   zumindest eine Ablenktreiberschaltung (1OH; 10V), die der Ablenkeinheit zumindest einer der Bildröhren das zusammengesetzte Ablenksignal zuführt,

   zumindest eine Differenzierschaltung (46H; 46V), die das Korrektursignal differenziert,

   81-A8876 33/11/AtAl

   zumindest eine nichtlineare Signalverarbeitungsschaltung (47H; 47V), die das differenzierte Signal verarbeitet, und

   zumindest eine Verstärkerschaltung (48H; 48V) mit veränderlichem Verstärkungsgrad, die ein von der Bildaufnahmeröhre, deren Ablenkeinheit das zusammengesetzte Ablenksignal zur Einschreibjustierung empfängt, geliefertes Videosignal empfängt und dieses mit einem durch ein Ausgangssignal der nichtlinearen Signalverarbeitungsschaltung gesteuerten Verstärkungsgrad verstärkt.

   2. Fernsehkamera nach Anspruch 1,

   dadurch gekennzeichnet, daß

   jeweils eine Horizontalablenkeinrichtung (12H) und eine Vertikalablenkeinrichtung (12V) für jede der Bildaufnahmeröhren, die den Elektronenstrahl in Horizontal- und Vertikalrichtung ablenken,

   ein Horizontalablenksignalgenerator und ein Vertikalablenksigna lgenera tor.

   jeweils eine Horizontalkorrektureinrichtung (7H, 8H, 9H) und eine Vertikalkorrektureinrichtung (7V, 8V, 9V), die jeweils ein Horizontal- und Vertikalkorrektursignal erzeugen,

   jeweils eine Addierschaltung (6H), die das Horizontalablenksignal mit dem Horizontalkorrektursignal, das die Horizontalkorrektureinrichtung erzeugt, addiert und ein zusammengesetztes Horizontalablenksignal erzeugt, und

   eine Addierschaltung (6V), die das Vertikalablenksignal und das Vertikalkorrektursignal, das die Vertikalkorrektureinrichtung erzeugt, addiert und ein zusammengesetztes Vertikalablenksignal erzeugt,

   jeweils eine Treiberschaltung (10H) für das zusammengesetzte Horizontalablenksignal und eine Treiberschaltung (10V) für das zusammengesetzte Vertikalablenksignal/

   eine erste Differenzierschaltung (46H), die das Hörizontalkorrektursignal differenziert und eine zweite Differenzierschaltung (46V), die das Vertikalkorrektursignal differenziert,

   eine erste nichtlineare Signalverarbeitungsschaltung (47H), die das Ausgangssignal der ersten Differenzierschaltung verarbeitet und eine zweite nichtlineare Signalverarbeitungsschaltung (47V), die das Ausgangssignal der zweiten Differenzierschaltung verarbeitet, und

   daß eine erste Verstärkerschaltung (48V) mit veränderlichem Verstärkungsgrad und eine zweite Verstärkerschaltung (48H) mit veränderlichem Verstärkungsgrad, die der ersten Verstärkerschaltung (48V) nachgeschaltet ist, vorgesehen sind, wobei die erste Verstärkerschaltung (48V) an ihrem Eingang ein von der Bildaufnahmeröhre, deren Ablenkeinrichtung durch das korrigierte, zusammengesetzte Ablenksignal betrieben wird, erzeugtes Videosignal empfängt und wobei der Verstärkungsgrad der einen der beiden Verstärkerschaltungen (48V, 48H) durch ein Ausgangssignal der ersten nichtlinearen Signalverarbeitungsschaltung und der Verstärkungsgrad der anderen Verstärkerschaltung durch ein Ausgangssignal der zweiten nichtlinearen Signalverarbeitungsschaltung gesteuert wird.

   3. Fernsehkamera nach Anspruch 1,
   dadurch gekennzeichnet,

   daß das Ablenksignal ein Stromsignal ist, das dem zusammengesetzten Ablenksignal proportional ist und daß die Ablenkeinrichtung eine Ablenkspule (12H; 12V) aufweist, durch die das Stromsignal fließt.

   4. Fernsehkamera nach Anspruch 2,
   dadurch gekennzeichnet,

   daß das Horizontalablenksignal ein dem zusammengesetzten Horizontal-Ablenksignal proportionales Stromsignal ist, das durch eine in der Horizontalablenkeinrichtung (12H) befindliche Ablenkspule fließt und daß das Vertikalablenksignal ein dem zusammengesetzten Vertikalablenksignal proportionales Stromsignal ist, das durch eine in der Vertikalablenkeinheit (12V) vorgesehene Ablenkspule fließt.

   Fernsehkamera nach Anspruch 1,

   dadurch gekennzeichnet,

   daß die mindestens eine Korrektureinrichtung einen Speicher (9H; 9V) aufweist, der Korrekturwerte für vorgegebene Positionen eines einen Abtastbereich abtastenden Elektronenstrahls zumindest einer der mehreren Bildaufnahmeröhren speichert, wobei das Korrektursignal entsprechend der aus dem Speicher ausgelesenen Korrekturwerte synchron mit dem Abtastvorgang des Elektronenstrahls erzeugt wird.

   Fernsehkamera nach Anspruch 1,

   dadurch gekennzeichnet,

   daß die zumindest eine Korrektureinrichtung aufweist:

   einen Speicher (9H; 9V), der Digitalwerte von an vorgegebenen Positionen eines einen Abtastbereich zumindest einer der Bildaufnahmeröhren abtastenden Elektronenstrahls eingegebenen Korrekturgrößen speichert,

   einen Digital/Analog-Wandler (8H; 8V), der die aus dem Digitalspeicher (9H; 9V) synchron mit dem Elektronenstrahl ausgelesenen Korrekturwerte in Analogwerte umsetzt, und

   eine Glättungsschaltung (7H; 7V), die ein vom Digital/Analog-Wandler (8H; 8V) erzeugtes Analogsignal glättet und ein geglättetes Ausgangssignal als das Korrektursignal abgibt.

   7. Fernsehkamera nach Anspruch 2,
   dadurch gekennzeichnet,

   daß die zweite Differenzierschaltung (46V) eine Verzögerungsschaltung (49), die das Vertikalkorrektursignal empfängt und dieses um eine Horizontalabtastperiode verzögert und einen Differenzverstärker (50) aufweist, der die Differenz des eingegebenen Korrektursignals und des durch die Verzögerungsschaltung (49) verzögerten Korrektursignals verstärkt.

   8. Fernsehkamera nach Anspruch 1,
   dadurch gekennzeichnet,

   daß die zumindest eine nichtlineare Signalverarbeitungsschaltung eine Invertierschaltung (59), mehrere Widerstands-Spannungsteiler (60, 61) und mehrere jeweils mit Spannungsteilerpunkten des Spannungsteilers verbundene Dioden aufweist.

   9. Fernsehkamera nach Anspruch 2,
   dadurch gekennzeichnet,

   daß die Korrektureinrichtung für das Horizontalsignal einen Speicher (9H) aufweist, der Korrekturgrößen für vorgegebene Positionen eines einen Abtastbereich zumindest einer der Bildaufnahmeröhren abtastenden Elektronenstrahls erzeugt, wobei das Horizontalkorrektursignal entsprechend einem aus dem Speicher (9H) synchron mit dem Abtastvorgang des Elektronenstrahls ausgelesenen Korrekturwert erzeugt wird, und

   daß die Vertikalkorrektureinrichtung einen Speicher (9V) aufweist, der Korrekturgrößen an vorgegebenen Positionen eines durch einen Elektronenstrahl abgetasteten Abtastbereichs zumindest einer der Bildaufnahmeröhren speichert, wobei die zur Vertikalkorrektur dienende Signalform entsprechend aus dem Speicher (9V) synchron mit dem Abtastvorgang des Elektronenstrahls ausgelesenen Korrekturdaten erzeugt wird.

   10. Fernsehkamera nach Anspruch 2,

   dadurch gekennzeichnet,

   daß die Korrektureinrichtungen für das Horizontalkorrektursignal und das Vertikalkorrektursignal jeweils aufweisen:

   einen Speicher (9H; 9V), der in Form von Digitalwerten Korrekturgrößen für vorgegebene Positionen eines durch einen Elektronenstrahl abgetasteten Abtastbereichs zumindest einer der mehreren Bildaufnahmeröhren speichert, einen Digital/Analog-Wandler (8H; 8V), der aus dem Speicher ausgelesene Korrekturwerte synchron mit dem Abtastvorgang des Elektronenstrahls in Analogwerte umsetzt und eine Glättungsschaltung (7H; 7V) , die das von den Digital/ Analog-Wandlern gelieferte Analogsignal glättet, wobei die von der Glättungsschaltung (7H·, 7V) abgegebenen Signale jeweils das Horizontalkorrektursignal und das Vertikalkorrektursignal darstellen.

   11. Fernsehkamera nach Anspruch 2,

   dadurch gekennzeichnet,

   daß die nichtlinearenSignalverarbeitungsschaltungen (47H; 47V) jeweils aufweisen:

   eine Invertierschaltung (59), mehrere Widerstands-Spannungsteiler (60, 61) und mehrere mit den Spannungsteilerpunkten des Spannungsteilers verbundene Dioden.