DE967888C - Verfahren und Einrichtung zur Ermittlung der Wiedergabeguete elektrooptischer Einrichtungen, insbesondere von Fernseh-Bildroehren - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

AUSGEGEBEN AM 27. DEZEMBER 1957

DEUTSCHES PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21a¹ GRUPPE 3404
INTERNAT. KLASSE H 04η

P 7954 Villa j 21a¹

Harry Hertwig, Hamburg

ist als Erfinder genannt worden

Philips Patentverwaltung G.m.b.H., Hamburg

Verfahren und Einrichtung zur Ermittlung der Wiedergabegüte elektrooptischer Einrichtungen, insbesondere von Fernseh-Bildröhren Patentiert im Gebiet der Bundesrepublik Deutschland vom 6. Juli 1962 an

Patentanmeldung bekanntgemadit am 9. September 1954

Patenterteilung bekanntgemacht am 12. Dezember 1957

Für die Beurteilung der Wiedergabegüte einer elektrooptischen Einrichtung, insbesondere einer Fernseh-Bildröhre, sind der praktisch maximal erreichbare Gesamtkontrast (Kontrastumfang) und die Abhängigkeit der Helligkeit von den Eingangssteuerwerten maßgebend.

Der Kontrastumfang kennzeichnet den zu beherrschenden Helligkeitsbereich und hängt von dem Verhältnis der Leuchtdichte in den »Lichtern« (Weiß) I max ^zu der Leuchtdichte in den »Schatten« (Schwarz) I_min ab. Entsprechend der logarithmischen Empfindlichkeit des Auges wird der Kontrastumfang K für den erzielbaren Gesamtkontrast zwischen I_max und I_min im logarithmischen Maßstab angegeben:

K = Ig-

^Lmin

Der geringste wahrnehmbare Leuchtdichtenunterschied AI, den das Auge bei der LeuchtdichteJ gerade noch wahrzunehmen vermag, zeigt den kleinsten noch feststellbaren Kontrast (Minimalkontrast) k:

Es zeigt sich, daß das gemäß der vorstehenden Formel für den Minimalkontrast erforderliche Leuchtdichtenverhältnis (I+A I): I praktisch im ganzen sichtbaren Bereich konstant, jedoch von der mittleren

Bildhelligkeit abhängig ist (Überstrahlung) in dem Sinne, daß bei einheitlich getönten Flächen ein Wert von etwa 1,01 bis 1,02 in Frage kommt, während bei Bildern, die normalerweise Partien sehr verschiedener Helligkeit aufweisen, dieser Wert praktisch etwa 1,03 beträgt. Dividiert man den Kontrastumfang K durch den Minimalkontrast k, so ergibt sich die maximale Anzahl η der vom Betrachter wahrnehmbaren Helligkeitsstufen (Kontraststufen):

η = —r- =

ig	·* Ttiax
Igi	•t-min

* max

^Lmin

ig 1,03

(3)

Der praktisch wahrnehmbare, ausnutzbare Kontrastumfang und die Anzahl der Kontraststufen hängen bei elektrooptischen Einrichtungen jedoch von weiteren Einflüssen ab, wie der maximalen Aussteuerbarkeit, ao dem Verlauf der Steuerkennlinien, der eingestellten Grundhelligkeit {I_min), der Stärke des Nebenlichtes u.a. Wenn außer dem Kontrastumfang auch die kleinste Helligkeit (Leuchtdichte) I_min bekannt ist, von der aus der Kontrastumfang gemessen ist, läßt sich der Einfluß der eingestellten Grundhelligkeit, des reflektierten Fremdlichtes u. dgl. verhältnismäßig leicht übersehen. Jedoch ist infolge der sehr unterschiedlichen Aussteuereigenschaften einer elektrooptischen Einrichtung die Zahl der unterscheidbaren Helligkeitsstufen nicht eindeutig definiert, wenn ein bestimmter Normalverlauf, insbesondere ein linearer Verlauf der Kennlinien bei der Steuerung vorausgesetzt ist.

Für eine hohe Wiedergabegüte ist es nämlich erforderlich, daß über dem gesamten Leuchtdichteumfang die Helligkeitsstufen unverfälscht wiedergegeben werden; fehlende Abstufungen, praktisch insbesondere bei kleinster und größter Leuchtdichte, rufen störende Gradationsverzerrungen hervor.

Um zuverlässige Werte zu bekommen, sind genaue Messungen insbesondere auch der Leuchtdichte in den Schattenpartien und der Kennlinien erforderlich, und nur bei sorgfältiger Justierung und Berücksichtigung aller Einflüsse kann man daraus die günstigsten Arbeitsbedingungen (Grundvorspannung, maximale Steueramplitude) und den tatsächlich auswertbaren Kontrastumfang ermitteln.

Es ist daher ein Verfahren zur Ermittlung der Wiedergabegüte elektrooptischer Einrichtungen wünschenswert, das ohne Kennlinienmessung und -auswertung eine schnelle Einstellung des optimalen Arbeitspunktes und der erforderlichen Steueramplitude sowie eine direkte Anzeige des Kontrastumfanges bzw. der Kontraststufenzahl gestattet.

Es ist bereits ein Verfahren zur Erzeugung einer elektrischen Signalspannung von gleichmäßig abgestuftem Kurvenverlauf als elektrischer Graukeil für Prüfzwecke in Fernsehanlagen bekannt, bei dem einem elektrisch erzeugten Grundsignal von sägezahnförmigem Kurvenverlauf weitere gleichartige, ebenfalls rein elektrisch erzeugte Signale kleiner Amplitude und einer Frequenz, die eine Harmonische der Zeilenfrequenz des Grundsignals ist, so zugesetzt werden, daß ein in seinem Kurvenverlauf gleichmäßig abgestuftes Signal erzeugt wird, das bei der Bildbetrachtung im Empfänger einer gewünschten Gradationsabstufung entspricht. Dabei haben die einzelnen Stufen jedoch gleiche Höhe und sind damit nicht der logarithmisch verlaufenden Augenempfindlichkeit angepaßt, so daß man nicht über den gesamten Helligkeitsbereich gleichzeitig von Stufe zu Stufe den Minimalkontrast erzielen kann.

Man hat auch schon optische Graukeile benutzt und durch Abtastung in eine elektrische Stufenspannung umgewandelt. Um die maximal noch unterscheidbare Stufenzahl festzustellen, ist dabei jedoch eine große Anzahl verschiedener Stufenkeile nötig, die in umständlicher Weise ausgewechselt werden müssen; ferner ist eine sorgfältige Konstanthaltung der Betriebsbedingungen der optisch-elektrischen Umwandlungseinrichtung, z. B. in der Beleuchtung des Stufenkeiles und der Verstärkung, erforderlich.

Es ist weiter eine Schaltungsanordnung bekannt, bei der durch absatzweise Entladung eines Kondensators über eine durch kurze Öffnungsimpulse gesteuerte Pentode und durch schnelle Wiederaufladung mit Hilfe eines Multivibrators eine Treppenspannung mit konstanter Stufenhöhe und konstanter Stufenfrequenz erzeugt wird, wobei mittels einer nachgeschalteten Röhre mit logarithmischer Kennlinie eine logarithmische Änderung der Stufenhöhe erzielt go werden kann. Da wegen der festliegenden Stufenfrequenz die Stufenzahl nicht beliebig eingestellt werden kann, ist mit einer solchen Anordnung eine zuverlässige Ermittlung der Kontraststufenzahl und damit der Wiedergabegüte nicht möglich.

Bei einem Verfahren zur Ermittlung der Wiedergabegüte elektrooptischer Einrichtungen, insbesondere von Fernseh-Bildröhren, durch treppenförmige Steuerung der Helligkeit mittels einer Spannung, die durch absatzweise Aufladung eines Kondensators im Takt der Stufenfrequenz und Entladung im Takt der Treppenfrequenz hergestellt ist, kann man die gewünschten Meßresultate schnell und in einfacher Weise unter Berücksichtigung aller möglichen Einflüsse, wie nichtlineare Steuerkennlinien, Fremdlicht u. dgl., erhalten, wenn gemäß der Erfindung die Treppenfrequenz konstant ist, während die Stufenfrequenz einstellbar ist und die Treppenspannung gewonnen wird an einem Kondensator, der von einer konstanten Spannungsquelle über eine Triode oder einen Widerstand (Lade- widerstand) im Takt der Treppenfrequenz absatzweise aufgeladen wird, derart, daß sich die Stufenhöhe exponentiell ändert.

Dabeiist dieWiederholungsfrequenz (Grundfrequenz) der Treppenkurven als Treppenfrequenz (Treppenzüge H5 je Zeiteinheit) und die Zahl der Stufen (Amplitudensprünge im Verlauf des Treppenzuges) je Zeiteinheit als Stufenfrequenz bezeichnet. Der Quotient von Stufenfrequenz durch Treppenfrequenz ergibt die Zahl der Stufen je Treppenzug und ist gleich der Kontraststufenzahl η (vgl. Formel 3), wenn ihre Intensitäten visuell gerade noch unterscheidbar sind. Der gesamte Kontrastumfang K (vgl. Formel 1) ergibt sich nach Formel 3 bei festliegendem Minimalkontrast aus der Kontraststufenzahl n. Dies gilt allerdings streng nur dann, wenn der Amplitudenübergang von Stufe zu

Stufe und der Rücklauf des Treppenzuges verhältnismäßig sehr kurz sind; sonst sind noch Korrekturen zu berücksichtigen, die jedoch in der Skala eines Anzeigeinstrumentes leicht mit eingeeicht werden können. Im Rahmen der erforderlichen Genauigkeit kann, insbesondere bei Vergleichsmessungen, jedoch vielfach auf die Berücksichtigung dieser Korrekturen verzichtet werden.

Der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, ίο daß es für Speicherschaltungen an sich bekannt ist, durch absatzweise Aufladung eines Kondensators eine Treppenspannung zu erzeugen, deren Stufenhöhe sich exponentiell ändert, wobei auch eine Entladung auf den Anfangswert vorgenommen wird. Diese an sich bekannte Treppenspannung, deren exponentielle Stufenhöhe dort nicht praktisch ausgenutzt wird, wird beim Erfindungsgegenstand mit angewendet, um die besonderen Probleme bei der Ermittlung der Wiedergabegüte elektrooptischer Einrichtungen in überraschend einfacher und sicherer Weise zu lösen.

Am einfachsten ist die Beobachtung der Leuchtdichteunterschiede direkt durch das Auge; dazu werden die der Treppenkurve entsprechenden Helligkeitswerte zweckmäßig räumlich nebeneinander wiedergegeben, vorzugsweise mit einem beim Fernsehen üblichen Zeilenraster, der durch elektrostatische oder elektromagnetische Ablenkung eines Elektronenstrahles oder durch Ablenkung eines Lichtstrahles, z. B. einer Glimmlampe, durch ein Spiegelrad od. dgl. geschrieben wird.

Insbesondere für Absolutmessungen kann die visuelle Betrachtung durch eine photoelektrische Messung ersetzt werden. Man führt dann einer Photozelle od.dgl. das Licht eines Bereiches des Bildschirmes zu, der gleichmäßig stark zum Leuchten gebracht wird, vorzugsweise des ganzen Leuchtschirmes, auf den ein voller Raster mit gleichmäßiger Intensität geschrieben wird, und ändert die Helligkeit des der Photozelle zuzustrahlenden Leuchtschirmteiles stufenförmig und vorteilhaft mit geringer Treppen- und Stufenfrequenz, aber selbstverständlich mit gleicher Stufenzahl je Treppenzug wie bei visueller Beobachtung. Bei dieser Methode wird die Helligkeit des Leuchtschirmteiles nacheinander in der Zeit geändert, während bei visueller Betrachtung die Helligkeitsstufen zweckmäßig nebeneinander auf der Fläche des Bildschirmes erscheinen.

Man kann dabei synchron mit der Treppenspannung der Photozelle eine dem Sollwert jeder Stufe entsprechende Vorspannung geben, so daß am Ausgang der Photozelle bzw. eines nachgeschalteten Verstärkers lediglich die Abweichungen von diesem Sollwert angezeigt werden.

Vorzugsweise werden Mittel und Instrumente angewandt, durch die die der Wiedergabeeinrichtung zugeführte Treppenspannung und/oder Grundvorspannung eingestellt und gemessen werden können. Die Ermittlung der Wiedergabegüte kann dann so vor sich gehen, daß man bei einer mittleren Vorspannung zunächst eine große Steuerspannung mit geringer Stufenzahl der elektrooptischen Einrichtung, z. B. einer Fernseh-Bildröhre, deren Elektronenstrahl den üblichen Raster beschreibt, zuführt. Die Röhre wird sowohl nach den Schatten wie nach den Lichtern hin übersteuert sein. Durch Einstellung der Vorspannung, der Stufenzahl und der Amplitude kann man nun erreichen, daß eine maximale Zahl von Helligkeitsstufen erkennbar ist, ohne daß die Röhre in den Schatten und/oder den Lichtern übersteuert wird. Die eingestellte Vorspannung und Steuerspannung haben dann die optimalen Werte, und die eingestellte Stufenzahl der Treppenkurve kennzeichnet den Kontrastumfang bei dem während der Messung herrschenden Fremdlicht. So lassen sich leicht Serien- und Vergleichsmessungen durchführen, wobei man sofort ohne umständliche Auswertung von Kennlinien u. dgl. sichere, direkt ablesbare Ergebnisse bekommt.

Lediglich durch die Augenempfindlichkeit des Beobachters können gegebenenfalls Abweichungen auftreten, die für Absolutmessungen dadurch vermieden werden können, daß der Beobachter durch geeignete photoelektrische Meßgeräte, z. B. Photozellen, ersetzt wird.

Zur Ausübung des Verfahrens nach der Erfindung wird vorteilhaft eine Einrichtung verwendet, die eine im Ruhezustand gesperrte Röhre (Laderöhre) als Schalter enthält, der schmale Öffnungsimpulse mit den Stufen der Treppenkurve entsprechender Frequenz und Phase zugeführt werden, und einen zweiten Schalter in Form einer weiteren Röhre (Entladeröhre), der schmale Öffnungsimpulse mit Treppenfrequenz zugeführt werden. Dabei wirkt die Laderöhre nicht nur als Schalter, sondern vorzugsweise auch als Ladewiderstand für den Kondensator, an dem die Treppenspannung auftritt.

Der Kondensator wird kurzzeitig, gemessen an der Dauer der Treppenstufe, über einen praktisch konstanten Ladewiderstand, nämlich den Innenwiderstand der Laderöhre, und gegebenenfalls einen vorgeschalteten Ohmschen Widerstand an die Batteriespannung gelegt, so daß die bekannte exponentielle Ladekurve auftritt, die jedoch absatzweise unterbrochen ist (Treppenkurve). Um eine gute Treppenkurve mit stellen Übergängen zu erhalten, muß die Zeitkonstante der Aufladung klein sein gegenüber der kleinsten Stufenbreite, und die Entlade-Zeit-Konstante des Kondensators soll groß sein gegenüber der Stufenbreite.

Wenn die Frequenz der Aufladung, also die Zahl der Stufen je Treppenzug (Stufenfrequenz), bei gleicher Größe der Ladeimpulse erhöht wird, so wird dem Kondensator eine größere Lademenge zugeführt, und die Gesamtamplitude der Treppenspannung nimmt zu. Damit jedoch die eingestellte Treppenamplitude von der Stufenfrequenz unabhängig ist, ist (sind) zweckmäßig die Höhe und/oder die Breite der Ausgangsimpulse der Laderöhre umgekehrt proportional zur Stufenfrequenz steuerbar. Dann haben die dem Kondensator zugeführten Einzelladungen eine solche Größe, daß ihre Summe je Treppenzug unabhängig von der Stufenfrequenz praktisch konstant ist.

Wichtig ist, daß die Stufenfrequenz in einem harmonischen Verhältnis zu den zum Bildaufbau gehörenden Impulsen steht, damit man ein ruhiges Bild betrachten kann, und daß man die Anzahl der wiedergegebenen Stufen feststellen kann, ohne mühsam auszählen zu

müssen. Dies läßt sich erreichen, wenn ein z. B. von den Zeilenimpulsen gesteuerter Frequenzteiler verwendet wird, dessen Ausgangsimpulse konstanter Breite und Höhe eine als Frequenzanzeiger arbeitende Entladungsröhre, vorzugsweise eine Gasentladungsröhre, steuern, in 'deren Ausgangskreis ein die Stufenfrequenz anzeigendes Meßgerät liegt und die weiter die Öffnungsimpulse für die Laderöhre liefert. Das Meßgerät zeigt dann direkt die Stufenfrequenz an, die in Stufen pro ίο Treppenzug geeicht sein kann. Der Ausgangskreis der Frequenzanzeigerröhre liefert außerdem die Steuerimpulse für die Laderöhre des Treppenspannungskondensators.

Wegen der einfacheren Regelbarkeit des Teilungs-Verhältnisses verwendet man für den ein- oder mehrstufigen Frequenzteiler vorzugsweise Sperrschwingerschaltungen. Da insbesondere bei den höheren Stufenfrequenzen die Frequenzanzeige bei Änderungen der Speisespannung leicht gefälscht werden kann, empfiehlt es sich, die Speisespannungen der Frequenzanzeigerstufen zu stabilisieren. Die Bestimmung der Wiedergabegüte nach dem Verfahren gemäß der Erfindung vermeidet bei Betrachtung durch das Auge Messungen von Helligkeitswerten, die gerade in den Schattenpartien recht schwierig sind, und erlaubt darüber hinaus auch die Berücksichtigung der Fleckschärfe. Insbesondere bei großen Strahlströmen tritt nämlich eine merkliche Defokussierung auf, die bei üblichen Helligkeitsmessungen nicht mit berücksichtigt wird, so daß ein größerer Kontrastumfang ermittelt wird, als praktisch brauchbar ist. Selbst wenn man bei dem Verfahren nach der Erfindung zur Bestimmung absoluter Werte der Wiedergabegüte das Auge des Beobachters durch eine Photozelle od. dgl. ersetzt, wird man außerdem durch eine visuelle Beobachtung feststellen, ob die Fleckschärfe im ganzen Helligkeitsbereich zur gewünschten Bildauflösung noch ausreicht.

Vorteilhaft ist auch die Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung zur Einstellung der Betriebswerte einer am Ende eines Ubertragungskanals angeordneten elektrooptischen Wiedergabeeinrichtung, beispielsweise eines Fernsehempfängers. Wenn nämlich der Sender als Testbilder Treppenkurven ausstrahlt mit zunehmender Kontraststufenzahl bei vorzugsweise gleichbleibendem Aussteuerungsumfang (z. B. Vollaussteuerung des Bildsignalbereiches von 25 bis 75 °/₀ der Senderamplitude), kann man ohne zeitraubendes Probieren am Empfänger bei niedriger Stufenzahl zunächst eine ungefähre Einstellung und bei höherer Stufenzahl eine genauere Einstellung der Grundhelligkeit und des Helligkeitsbereiches (Kontrast) vornehmen, wobei unter Berücksichtigung der Eigenschaften des gesamten Übertragungsweges eine optimale Wiedergabe erreicht wird und Verzerrungen des Bildes durch ungeeignete Einstellung vermieden werden.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Einer Einrichtung zur Ermittlung der Wiedergabegute einer Fernsehbildröhre 34, auf deren Schirm ein Elektronenstrahl in bekannter Weise den üblichen Zeilenraster beschreibt, werden über die Buchse 1 gegen Masse gemäß Fig. 1 positive Zeilenimpulse zur Synchronisierung einer Untersetzerstufe zugeführt, die die Elektronenröhre 2 mit Kathodenwiderstand 6, den Rückkopplungstransformator 3 und das veränderliche i?C-Glied4, 5 in Sperrschwingerschaltung enthält. Mit dem Regelwiderstand 4 kann das Untersetzungsverhältnis eingestellt werden, und durch die Eingangsimpulse wird gewährleistet, daß die Frequenz des Sperrschwingers stets in einem harmonischen Verhältnis zur Zeilenablenkung steht und sich damit auf dem Schirm ein ruhendes Bild ergibt. Die Wirkungsweise solcher synchronisierter Sperrschwingerstufen als Frequenzteiler ist an sich bekannt und braucht daher hier nicht näher erläutert zu werden.

Da zur Erzielung der minimalen Stufenzahl ein Teilungsverhältnis von etwa 21 bis 49 erforderlich sein kann und da bei einem Teilungsverhältnis größer als 7 die Stabilität der Untersetzung mit einer einzigen Stufe häufig nicht mehr ausreicht, ist eine zweite Sperrschwinger-Untersetzerstufe eingeschaltet, die aus der Elektronenröhre 7 mit Kathodenwiderstand 24, dem Transformator 8 und dem i?C-Ghed 10,11 besteht. Diese Stufe wird von den am Kathodenwiderstand der Röhre 2 auftretenden Impulsen synchronisiert, und das Teilungsverhältnis ist durch den Regelwiderstand 10 einstellbar. Erforderlichenfalls können noch eine oder mehrere Teilerstufen dieser Art angewendet werden.

Die gesamte Untersetzung von den Zeilenimpulsen zum Ausgang der letzten Teilerstufe entspricht dem Produkt der Teilungsverhältnisse der einzelnen Frequenzteiler; die Stufenzahl der damit erzeugten Treppenkurven entspricht dann dem Quotienten aus der Zeilenzahl des Rasters (Halbbildes) und der Gesamtuntersetzung.

Die dem Widerstand 24 entnommenen positiven Impulse geringerer Frequenz werden über einen Kondensator 12 dem Gitter einer als fremdgesteuerte Kippstufe arbeitenden Gasentladungsröhre 13 zugeführt, die über einen Widerstand 16 an eine negative Vorspannungsquelle angeschlossen und so normalerweise gesperrt ist. Entsprechend der von dem Sperrschwinger-Untersetzer gelieferten impulsförmigen Eingangsspannung wird die Röhre 13 periodisch kurzzeitig gezündet, und im Anodenkreis treten Stromimpulse auf, die im Meßinstrument 15 einen Ausschlag hervorrufen. Weiter liegt im Anodenkreis der Gasentladungsröhre 13 ein Arbeitswiderstand 14, und die uo an der Anode der Röhre 13 auftretenden Impulse werden über die Primärwicklung 18 a des Transformators 18 einem Kondensator 17 zugeleitet. Ist die durch den Widerstand und durch den Kondensator 17 ge- ;ebene Zeitkonstante Idein gegenüber der Periode der höchsten Treppenfrequenz, so ist der im Ladekreis fließende und durch das Instrument angezeigte Strom proportional der Impulsfrequenz und damit der Stufenzahl.

Durch die Verwendung einer Gasentladungsröhre wird erreicht, daß dieGröße der andenTransformatori8 abgegebenen Impulse nahezu unabhängig von der Amplitude der von dem Frequenzteiler gelieferten Steuerimpulse ist.

Die an der Sekundärwicklung 18 5 des Transformators 18 auftretenden positiven Spannungsimpulse

werden über einen Spannungsteiler 19 und einen Schutzwiderstand 20 dem Gitter der Laderöhre 21 zugeführt, in deren Kathodenkreis der Kondensator 22 liegt, an dem die Treppenspannung entsteht. Im Gitterkreis der Röhre 21 liegt noch eine feste Vorspannungsquelle 23, durch die die Röhre 21 im Ruhezustand gesperrt wird. Von der Sekundärwicklung 18 c des Transformators 18 wird über den Gleichrichter 25 an einem Hilfsladekondensator 26 eine weitere negative Vorspannung erzeugt, von der ein Teil — gegebenenfalls nach weiterer Glättung — über den Spannungsteiler 27 ebenfalls im Gitterkreis der Röhre 21 wirksam ist. Durch geeignete Wahl der Lade- und Entladezeitkonstante des Kondensators 26 ist erreicht, daß diese Vorspannung mit der Frequenz derart ansteigt, daß die Gesamtamplitude der am Kondensator 22 entstehenden Treppenspannung unabhängig von der Frequenz der der Laderöhre 21 zugeführten Öffnungsimpulse praktisch konstant ist.

Die Entladeröhre 28, die über einen Widerstand 29 von einer negativen Vorspannungsquelle her im Ruhezustand gesperrt wird und die Öffnungsimpulse mit Treppenfrequenz von der Klemme 30 über den Kopplungskondensator 31 erhält, entlädt den Kondensator 22 periodisch mit Treppenfrequenz. Diese Treppenfrequenz wird zweckmäßig gleich der Rasterfrequenz (Halbbildfrequenz) des vom Elektronenstrahl geschriebenen Rasterbildes gewählt.

Die Treppenspannung liegt an einem Potentiometer 32, dessen anderes Ende über eine Kompensationsbatterie 33 geerdet ist. Die Spannung dieser Batterie entspricht der am Treppenkondensator für den Schwarzwert auftretenden Größe. Dadurch wird erreicht, daß der Abgriff des Potentiometers 32, an dem die Kathode der Elektronenstrahlröhre 34 liegt, eine Spannung liefert, die von dem Schwarzwert aus geregelt wird, so daß bei Betätigung des Reglers 32 die Schattengrenze erhalten bleibt und sich nur die Helligkeit nach den Lichtern zu ändert. Zwischen dem der Kompensationsbatterie 33 zugewandten Ende und dem Abgriff des Potentiometers 32 kann mit einem Spannungsmeßgerät 35 — das gegebenenfalls auch als Spitzenspannungsmeßgerät ausgebildet sein kann — in einfacher Weise die Amplitude der eingestellten Helligkeitssteuerung gemessen und direkt angezeigt werden.

Der Wehneltzylinder der Elektronenstrahlröhre 34 bekommt eine feste Vorspannung zur Einstellung der Grundhelligkeit (Schwarzwertintensität) von einem Potentiometer 36, das einerseits an der negativen Vorspannungsquelle und andererseits über einen Vorwiderstand 37 am Pluspol der Speisespannungsbatterie liegt. Von der Klemme 38 werden über einen Ankopplungskondensator 39 dem Wehneltzylinder in üblicher Weise Impulse zur Rücklaufverdunkelung zugeführt. Der Vorwiderstand 40 zwischen dem Abgriff des Reglers 36 und dem Wehneltzylinder verhindert dabei einen Kurzschluß dieser Rücklaufimpulse bei heruntergeregeltem Abgriff.

Am Instrument 41, das einerseits an den Verbindungspunkt des Widerstandes 32 mit der Kompensationsbatterie 33 und andererseits an den Abgriff des Helligkeitsreglers 36 angeschlossen ist, kann die für den Schwarzwert eingestellte Grundvorspannung des Wehneltzylinders der Elektronenstrahlröhre direkt abgelesen werden.

Die Instrumente 15, 41 und 35 zeigen direkt und unabhängig voneinander die für die Wiedergaberöhre charakteristischen Werte von Kontrastumfang, Grundvorspannung und erforderlicher Steueramplitude an.

Wegen der für die Aufladung und Entladung weiter oben erwähnten Bedingungen kann es vorteilhaft sein, den Treppenkondensator 22 nicht mit einem Ohmschen Spannungsteiler 32, der gemäß Fig. 1 auch noch den Strahlstrom führt, zu belasten. Dazu ist geeignet eine Zwischenverstärkerstufe entsprechend Fig. 2 und 3 mit einer Röhre, deren Gitter die Treppenspannung über eine galvanische Kopplung zugeführt wird.

Gemäß Fig. 2 wird ein Kathodenverstärker mit der Röhre 43 angewendet, der bekanntlich einen hohen Eingangswiderstand hat und so in gewünschter Weise eine äußerst geringe Belastung für die Treppenspannung darstellt. Im Kathodenkreis der Röhre 43 liegt der Arbeitswiderstand 44, dem ein Zweig mit einem Spannungsteiler 45 und einer Kompensationsbatterie 46 parallel geschaltet ist. Die Spannung der Batterie 46 wird so groß gewählt wie die Spannung, die sich für den Schwarzwert am Widerstand 44 einstellt. Dadurch wird erreicht, daß beim Schwarzwert am Regelwiderstand 45 die Spannung Null auftritt, so daß wieder wie bei der Schaltung nach Fig. 1 mit den Instrumenten 35 und 41 voneinander unabhängige Werte gemessen werden. Die übrigen in Fig. 2 dargestellten Elemente gleichen in ihrer Schaltung und Wirkungsweise dem Schema nach Fig. 1.

In Fig. 3 ist eine Zwischenverstärkerstufe für die Treppenspannung dargestellt mit einer Röhre 48, deren Gitter ebenfalls galvanisch mit dem Treppenkondensator 22 verbunden ist. Durch den Widerstand 49 in der Kathodenleitung wird eine Gegenkopplung bewirkt und damit der Gittereingangswiderstand für die Treppenspannung, deren Amplitude z. B. 20 bis 50 Volt betragen kann, ausreichend hoch gehalten, insbesondere der Einsatz von Gitterstrom vermieden. Ein ebenfalls im Kathodenkreis liegendes i?C-Glied 50, 51 bewirkt zur Einstellung des Arbeitspunktes eine Grundvorspannung, die etwa der am Treppenkondensator infolge unvollständiger Entladung durch die Röhre 28 stehenbleibenden Restspannung entspricht.

Im Anodenkreis der Röhre 48 liegt ein Arbeitswiderstand 52, und die an der Anode auftretende Treppenspannung wird einem Potentiometer 53 zugeführt, dessen anderes Ende über ein ÄC-Glied 54, 55 an Masse liegt, an dem sich bei geeigneter Bemessung eine dem Schwarzwert entsprechende Spannung einstellt. Dadurch tritt am Schleifer des Widerstandes 53 eine vom Schwarzwert aus ansteigende und regelbare Spannung auf, die — wegen der Umkehrung der Polarität durch die Röhre 48 — dem Wehneltzylinder zugeführt wird. Diese Schaltungsart hat also den Vorteil, daß dabei die Treppenspannung durch den Strahlstrom nicht belastet wird.

Die Kathode der Elektronenstrahlröhre 34 liegt am Schleifer eines Regelwiderstandes 56, der über Wider-

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stände 57 bzw. 58 zur Begrenzung des Regelbereiches an den Pluspol der Speisequelle und an Masse angeschlossen ist. Der Austastimpuls zur Rücklaufverdunkelung wird in dieser Schaltung mit geeigneter Polarität von den Klemmen 59 über den Kondensator 60 der Kathode direkt zugeführt, jedoch ist auch eine Schaltung zur Rücklaufverdunkelung ähnlich Fig. ι und 2 anwendbar.

Die entsprechend den Fig. 1 und 2 angeschalteten

to Meßinstrumente 35 und 41 zeigen wiederum die eingestellte Steueramplitude für die Elektronenstrahlröhre und deren Grundvorspannung für den Schwarzwert direkt an.

Da die am Kondensator auftretende Vorspannung praktisch konstante Amplitude hat und infolge des exponentiellen Stufenverlaufes unabhängig von der Stufenfrequenz einen konstanten Gleichstrommittel- - wert besitzt, ist es möglich, die beschriebenen Kompensationen auf den Schwarzwert unabhängig von der

ao eingestellten Amplitude der Elektronenstrahlröhre 34 vorzunehmen und, ähnlich Fig. 3, die Kompensationsbatterie(n) durch i?C-Glieder zu ersetzen. Die Wiedereinführung der Gleichstromkomponente kann jedoch auch ohne Anwendung einer galvanischen Kopplung in jeder anderen, in der Fernsehtechnik bekannten Art erfolgen.

Auch kann man ohne weiteres statt der dargestellten Trioden, mit Ausnahme der Laderöhre 21, Pentoden verwenden, wenn auch Trioden infolge ihres vergleichsweise niedrigen Innenwiderstandes und wegen der zur Verfügung stehenden verhältnismäßig hohen Steuerspannung vorteilhaft sein können. Weiter kann es zweckmäßig sein, statt der dargestellten Einzelröhren Verbundröhren zu verwenden.

Die Röhre 28 kann in bekannter Weise auch durch eine Gasentladungsröhre ersetzt werden, um eine möglichst weitgehende Entladung des Treppenkondensators 22 zu erreichen.

Das Instrument 35 soll möglichst hochohmig, vorzugsweise ein Röhrenvoltmeter für Spitzenspannungsmessung, sein.

Claims (10)

PATENTANSPBÜCHE:

1. Verfahren zur Ermittlung der Wiedergabegüte +5 elektrooptischer Einrichtungen, insbesondere von Fernseh-Bildröhren, durch treppenförmige Steuerung der Helligkeit mittels einer Spannung, die durch absatzweise Aufladung eines Kondensators im Takt der Stufenfrequenz und Entladung im Takt derTreppenfrequenzhergestelltist, dadurchgekennzeichnet, daß die Treppenfrequenz konstant ist, während die Stufenfrequenz einstellbar ist und die Treppenspannung gewonnen wird an einem Kondensator (22), der von einer konstanten Spanes nungsquelle (+) über eine Triode (21) oder einen Widerstand (Ladewiderstand) im Takt der Treppenfrequenz absatzweise aufgeladen wird, derart, daß sich die Stufenhöhe exponentiell ändert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel und Instrumente (35, 41) durch die die

der Wiedergabeeinrichtung zugeführte Treppenspannung und/oder Grundvorspannung geregelt und gemessen werden kann (können).

3. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine im Ruhezustand gesperrte Röhre (Laderöhre 21) als Schalter, der schmale Öffnungsimpulse mit den Stufen der Treppenkurve entsprechender Frequenz und Phase zugeführt werden, und einen zweiten Schalter in Form einer weiteren Röhre (Entladeröhre 28), der schmale Öffnungsimpulse mit Treppenfrequenz zugeführt werden.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe und/oder Breite der Ausgangsimpulse der Laderöhre umgekehrt proportional zur Stufenfrequenz steuerbar ist (sind), und zwar vorzugsweise selbsttätig und derart, daß die Treppenamplitude von der Stufenfrequenz unabhängig ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Bildaufbau gehörende Impulse höherer Frequenz, z. B. Zeilenimpulse, einem Frequenzteiler zugeführt werden, dessen Ausgangsimpulse konstanter Höhe und Breite eine als Frequenzanzeiger arbeitende Röhre, vorzugsweise eine Gasentladungsröhre (13), steuern, in deren Ausgangskreis ein die Stufenfrequenz anzeigendes Meßgerät (15) liegt und die weiter die Öffnungsimpulse für die Laderöhre liefert.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Sperrschwinger als Frequenzteiler.

7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisespannungen der Frequenzanzeigerstufe stabilisiert sind.

8. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Ausgang der Frequenzanzeigerröhre ein Transformator (18) eingeschaltet ist, dessen Sekundärwicklung die Öffnungsimpulse konstanter Breite und Höhe für die Laderöhre und eine von der Frequenz abhängige, die Höhe der Ausgangsimpulse der Laderöhre umgekehrt proportional zur Stufenfrequenz steuernde Regelspannung liefert.

9. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die frequenzabhängige Regelspannung für die Laderöhre durch frequenzabhängige Gleichrichtung der Öffnungsimpulse gewonnen wird.

10. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sekundärwicklung des Transformators durch frequenzunabhängige Gleichrichtung auch die feste Grundvorspannung der Laderöhre liefert.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Dillenburger: »Aufbau und Arbeitsweise des

Fernsehempfängers«, 1952, S. 201 bis 203;
»Waveforms«, 1949, S. 615/616, Mc Graw-Hül Book

Comp., New York.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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