DE976590C - Schaltungsanordnung mit einer den inneren fotoelektrischen Effekt nutzenden Bildaufnahmeroehre - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 5. DEZEMBER 1963

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ist als Erfinder genannt worden

Max Grundig, Fürth (Bay.)

In der Film- und Fernsehtechnik sind Kameras bekannt, bei denen der durch das Objektiv einfallende Lichtstrom automatisch mit Hilfe einer gesteuerten Blende auf einen bestimmten Wert geregelt wird. Weiterhin sind Fernsehkameras bekannt, bei denen der in der Röhre fließende Fotostrom mit Hilfe eines elektrischen Meßinstrumentes angezeigt ist, wodurch ein gesonderter Belichtungsmesser eingespart wird. Die üblichen Einrichtungen zur automatischen Blendenverstellung haben den Nachteil, daß sie wegen der geringen zur Verfügung stehenden Ströme im Belichtungsmesser, trotz Verwendung empfindlicher Relais, um die für die Verstellung der Blende notwendigen Motoren ein- und auszuschalten, eine zu große Abweichung vom Sollwert erfordern, so daß unzulässig hohe Belichtungs schwankungen auftreten. Dies gilt auch bei Fernsehkameras, bei denen als steuernder Strom der Fotostrom der verwendeten Aufnahmeröhre benutzt wird. Außerdem ist der mit normalen Objektivblenden überstreichbare Helligkeitsbereich für viele praktische Zwecke nicht ausreichend, so daß zusätzliche Graufilter verwendet werden müssen.

Es ist ferner bekannt, daß bei Fernsehaufnahmeröhren, die mit Halbleiterfotoschichten ausgerüstet sind und daher den inneren fotoelektrischen Effekt ausnutzen, durch Veränderung der Signalplattenspannung Exemplarstreuungen oder Alterungserscheinungen kompensiert werden können.

Die Abhängigkeit des Signalstroms von der Signalplattenspannung wird erfindungsgemäß ausgenutzt und die Mängel der bekannten Einrichtun-

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gen werden dadurch vermieden, daß aus dem im Videoverstärker verstärkten Signal eine Regelspannung abgeleitet wird, welche die Vorspannung der Signalplatte der Aufnahmeröhre mit einer Zeitkonstante, die wesentlich größer, mindestens jedoch zehnmal so groß ist wie die Abtastdauer eines Bildes, derart regelt, daß der mittlere Signalstrom unabhängig von der jeweiligen Szenenhelligkeit annähernd konstant bleibt. Die Erfindung soll nur in ίο der Gesamtheit dieser Merkmale gesehen werden. Die Blende des optischen Systems kann dabei je nach der gewünschten Tiefenschärfe fest eingestellt werden und bleiben. Durch die Änderung der Signalplattenspannung lassen sich z. B. Helligkeits-Schwankungen im Verhältnis 1 :100 ausgleichen. Treten nun in der Praxis noch größere Helligkeitsschwankungen auf, so ist es möglich, durch Kombination mit einer automatischen Blendeneinstellung den Helligkeitsbereich entsprechend dem Blendenverhältnis zu erweitern. Die Steuerung der Blendeneinrichtung erfolgt dabei zweckmäßig durch die die Signalspannung steuernde Regelspannung, und zwar im gleichen Regelsinne. Der Nachteil, den die automatische Blendeneinstellung bei den bekannten Einrichtungen hat, daß nämlich die Stufung zu grob ist, fällt bei der Einrichtung nach der Erfindung nicht ins Gewicht, weil die groben Stufen durch die gleichzeitige automatische Regelung der Signalplattenspannung ausgeglichen werden. Da gebräuchliehe Objektive durch Verstellung der optischen Blende etwa ein Helligkeitsverhältnis von 1 : 70 ausgleichen und die Verstellung der Signalplattenspannung ein Verhältnis von 1 :100 überstreicht, ergibt die gleichzeitige Anwendung beider Maßnahmen einen erfaßbaren Helligkeitsumfang von ι : (70 · 100) = ι : 7000.

Für die automatische Verstellung der Signalplattenspannung ist es erforderlich, daß der durch den Signalstrom an einem Widerstand hervorgerufene Spannungsabfall verstärkt wird. Gemäß dem Erfindungsgedanken kann ein Gleichspannungsverstärker eingespart werden, wenn das vom Kameravorverstärker gelieferte Videosignal für die Regelung ausgenutzt wird. Dies wird erreicht durch passende Gleichrichtung des Videosignals und die Verwendung der so erzeugten Gleichspannung für die Regelzwecke.

In der Praxis vor allem des industriellen Fernsehens kann der Helligkeitsumfang des Aufnahme-Objektivs unter Umständen so groß sein, daß er von der Bildaufnahmeröhre nicht mehr verarbeitet werden kann. Dieser Fall tritt z. B. bei der Fernüberwachung von Walzenstraßen auf. Hierbei ist die richtige Wiedergabe der Helligkeit des glühenden Walzgutes von untergeordneter Bedeutung. Wichtig ist jedoch, daß die viel dunklere Umgebung möglichst kontrastreich wiedergegeben wird. In diesem Fall ist eine Spitzengleichrichtung des Videosignals, die eine richtige Einstellung der Signalplattenspannung für die unwichtigen hellen Bildpartien ergeben würde, unzweckmäßig. Es empfiehlt sich daher in diesem Fall eine Mittelwertsgleichrichtung unter Umständen nach vorheriger Beschneidung des Videosignals. Um eine Übersteuerung der Fernsehaufnahmeeinrichtung zu vermeiden, kann unter Umständen im weiteren Verlauf des Videoverstärkers eine Weißbeschneidung eingeschaltet werden. Es ergibt sich dann eine kontrastreichere Wiedergabe der dunklen Bildpartien, während Helligkeitsabstufungen in den uninteressanten hellen Bildteilen verschwinden. Die umgekehrte Aufgabe liegt bei der Überwachung des Schlackenabflusses einer Kesselfeuerung vor. Hierbei ist es notwendig, die Helligkeitsabstufung in den helleren Bildpartien möglichst auffällig darzustellen, damit eine Beurteilung der Schlackentemperatur möglich ist. In diesem Fall ist also die Anwendung einer Spitzengleichrichtung zweckmäßig.

Um die Fernsehaufnahmekamera verschiedenen Aufgaben anpassen zu können, kann die Art der Gleichrichtung in Stufen umschaltbar oder stetig veränderbar sein. In allen Fällen ist die Zeitkonstante der Regelspannung wesentlich größer, mindestens aber zehnmal so groß zu wählen wie die Abtastdauer eines Bildes.

Es besteht die Möglichkeit, sowohl die Regelung der optischen Blende als auch die der Signalplattenspannung durch die gleiche Regelspannung zu bewirken.

In den Fig. 1 und 2 sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt.

In Fig. ι ist eine Schaltungsanordnung gezeigt, mit deren Hilfe von der Ausgangsspannung des Kameraverstärkers die Signalplattenspannung der nach dem Vidiconprinzip arbeitenden Fernsehaufnahmeröhre ι nach Maßgabe der mittleren Helligkeit auf der Signalplatte geregelt werden kann. Die an der Anode der Endröhre 14 des Kameraverstärkers 3 abgenommene Videospannung wird über einen Widerstand 15 und einen Kondensator 16 dem Gitter einer Verstärkerröhre 17 zugeführt, wobei dem Eingang der Verstärkerröhre 17 noch ein Gleichrichter 18 parallel geschaltet ist. Im Anodenkreis der Verstärkerröhre 17 tritt dann das gleichgerichtete und verstärkte Videoausgangssignal auf. Es wird durch die 2?C-Glieder 19, 20 und 21, 22 sowie den Gegenkopplungskondensator 23 geglättet und der Signalplatte der Fernsehaufnahmeröhre über den Widerstand 24 zugeführt. Die beschriebene Schaltungsanordnung kann im wesentlichen als ein aus dem Widerstand 19 und der Verstärkerröhre 17 bestehender Spannungsteiler aufgefaßt werden, dessen einer Widerstand (Verstärkerröhre 17) sich nach Maßgabe der Beleuchtung auf der Signalplatte ändert und dadurch die Signalplattenspannung der Beleuchtungsstärke auf der Signalplatte anpaßt, d. h. im Sinne einer Konstanthaltung des Signalstroms regelt.

In Fig. 2 bedeutet 1 die nach dem Vidiconprinzip arbeitende Fernsehaufnahmeröhre, deren Signalspannung am Widerstand 2 abfällt. Sie werde in dem Kameraverstärker 3 verstärkt. Die verstärkte, am Verstärkerausgang 8 abnehmbare Signalspannung werde mittels des Gleichrichters 4 gleich- ;erichtet und die gleichgerichtete Spannung sowohl

der Signalplatte der Fernsehaufnahmeröhre ι als auch einem Schaltgerät 5 zugeführt, welches mittels des Verstellmotors 6 die Blende 7 des optischen Systems im Sinne eines konstanten mittleren Signalstroms verstellt.

Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen kann ein Gleichrichter vorgesehen werden, der mittels eines Schalters auf die Art der Gleichrichtung — wie Spitzen- oder Mittelwertsgleichrichtung oder auch Übergänge zwischen diesen Gleichrichtungsarten — eingestellt werden kann. Er ermöglicht dadurch eine Anpassung der gesamten Anlage an das jeweilig zu beobachtende Objekt bzw. daran, welche Helligkeitsbereiche auf Kosten anderer bevorzugt wiedergegeben werden sollen.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Schaltungsanordnung mit einer den inneren fotoelektrischen Effekt einer Halbleiterschicht nutzenden Bildaufnahmeröhre, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem im Videoverstärker verstärkten Signal eine Regelspannung abgeleitet wird, welche die Vorspannung der Signalplatte der Aufnahmeröhre mit einer Zeitkonstante, die wesentlich größer, mindestens jedoch zehnmal so groß ist wie die Abtastdauer eines Bildes, derart regelt, daß der mittlere Signalstrom

   unabhängig von der jeweiligen Szenenhelligkeit annähernd konstant bleibt.
2. 2. Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Signalplattenspannung steuernde Regelspannung im gleichen Sinne die Blendeneinrichtung des optischen Systems steuert.

   In Betracht gezogene Druckschriften:

   Deutsche Patentschrift Nr. 821 092; britische Patentschriften Nr. 398242, 487240; USA.-Patentschriften Nr. 2 133 882, 2 407 485, 451 640, 2 463 038, 2 465 667;

   deutsche Patentanmeldung F 10858 VIIIa/2ia¹ (bekanntgemacht am 8. 6. 1955);

   Archiv der elektrischen Übertragung, 1954, S. 305 bis 317, Januar 1955, S. 13 bis 19; ⁴^

   Fernmeldetechnische Zeitschrift, 1950, S. 310; Electronics, Januar 1954, S. 142; Elektrical Engineering, März 1953, S. 226;

   Journal of the Society of Motion Picture and Television Engineers (SMPTE), Februar 1954,

   S. 142 bis 152;

   Firmenprospekt »RCA-6198 Vidicon«, 1952, S. ι bis 8.

   In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 947 889.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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