DEP0024754DA - Einrichtung zur Stabilisierung der Bildwiedergabe in Fernsehempfängern - Google Patents

Description

Das heute übliche Fernsehzeichen besteht aus einer Trägerwelle, welche sowohl mit einer die Helligkeitsänderungen des übertragenen Bildes darstellenden Modulationsspannung von Bildpunktfrequenz, als auch mit einer die durchschnittliche Bildhelligkeit darstellenden Spannung und - während der Rücklaufperioden des Kathodenstrahles - mit Bildwechsel- und Zeilenwechselimpulsen moduliert ist. Die Synchronisierimpulse haben jenachdem, ob es sich um ein entsprechend dem Positivbild oder dem Negativbild moduliertes Zeichen handelt, negative oder positive Polarität. Im folgenden wird vorausgesetzt, dass die Synchronisierimpulse negative Polarität haben, jedoch ist die Erfindung natürlich auch in Verbindung mit entsprechend dem Positivbild modulierten Fernsehzeichen genau so gut verwendbar.

Bei der Uebertragung von Fernsehbildern ist es notwendig, eine Zeichenamplitude zu fixieren, welche einem vorbestimmten Helligkeitswert des Bildes entspricht, und zwar üblicher Weise dem Schwarzwert. Diese Massnahme, welche Stabilisierung genannt wird, dient zur Erreichung der richtigen Wiedergabe aller Helligkeitswerte des Bildes. Sie ist deshalb erforderlich, weil der Bildsender nur für Helligkeitsunterschiede empfindlich ist, nicht aber für die absoluten Helligkeitswerte.

Es sind bereits Einrichtungen bekannt, welche das übertragene Fernsehzeichen hinsichtlich des Spitzenwertes der Synchronisierimpulse stabilisieren. Da der Amplitudenbereich der

Synchronisierimpulse des Fernsehzeichens mit negativer Modulation oberhalb der dem Schwarzwert entsprechenden Amplitude liegt, erstrecken sich hierbei die Synchronisierimpulse in den sogenannten Ultraschwarzbereich. Infolgedessen kann es hierbei vorkommen, dass die Helligkeitsunterschiede des übertragenen Bildes nicht richtig wiedergegeben werden, es sei denn, dass man die etwa auf Schwunderscheinungen zurückzuführenden Grössenänderungen der Schwarzwertamplitude des Fernsehzeichens durch Regelung von Hand ausgleicht.

Bei anderen bekannten Einrichtungen erfolgt die Stabilisierung hinsichtlich des Schwarzwertes selbst. Dies wird in einigen Fällen durch Ausscheidung der Synchronisierimpulse mittels Abschneidens erreicht, jedoch ist diese Methode nicht zufriedenstellend, weil das Abschneiden eine erhebliche Verzerrung mit sich bringt. Eine andere Art der Stabilisierung hinsichtlich des Schwarzwertes besteht in der Erzeugung einer pulsierenden Steuerspannung, deren Impulse zeitlich mit den Synchronisierimpulsen übereinstimmen; mit Hilfe dieser Regelspannung werden über zwei Schaltdioden zwei Gleichrichterdiodenpaare so geregelt, dass eine Stabilisierungsspannung entsteht, welche der Schwarzwertamplitude proportional ist. Es ist offenbar, dass diese Methode wegen der grossen Anzahl der erforderlichen Röhren praktisch kaum verwertbar ist.

Den Gegenstand der Erfindung bildet eine Einrichtung zur Stabilisierung von Fernsehzeichen, welche von den vorgenannten Nachteilen der bekannten Einrichtungen frei ist und überdies gleichzeitig eine wirksam selbsttätige Kontrastregelung ermöglicht. Dies wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass an den das demodulierte Fernsehzeichen führenden Teil des Zeichenkanals des Empfängers ein Spitzengleichrichter angeschlossen wird, dessen Durchlassrichtung der Richtung des

Ansteigens der Synchronisierimpulse von ihrem einen vorausbestimmten Helligkeitswert des Bildes darstellenden Fusspunkt entspricht, und daß dieser Gleichrichter für diejenigen Zeitintervalle, in welchen die Synchronisierimpulse in Erscheinung treten, unwirksam gemacht wird.

Die Erfindung wird anhand ihrer in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Fig. 1 und 3 stehen zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dar, während die Fig. 2 zur Erläuterung der Wirkungsweise der Erfindung gemäss Fig. 1 dienende Diagramme zeigt.

Der in Fig. 1 dargestellte Ueberlagerungs-Fernsehempfänger besteht aus einem mit dem Antennensystem 10, 11 verbundenen Hochfrequenzverstärker 12, an welchen eine Mischstufe 13, ein Zwischenfrequenzverstärker 14, eine Gleichrichter- und selbsttätige Kontrastregelstufe 15, ein Bildpunktfrequenzverstärker 16, eine zusätzliche Bildpunktfrequenzverstärkerstufe 17, eine Stabilisierungseinrichtung 18 sowie eine Kathodenstrahlröhre 19 angeschlossen ist. Die Kontrastregelstufe 15 steht über eine Leitung 29 mit einer oder mehreren Stufen der Einheit 12, 13 und 14 in Verbindung.

Im Glaskolben 20 der Kathodenstrahlröhre 19 ist eine Kathode 21, eine Steuerelektrode 22, eine Beschleunigungselektrode 23, ein Paar von Bündelungselektroden 24, eine Hilfsanode 25, sowie ein Leuchtschirm 26 angeordnet. Die Röhre ist ferner mit Ablenkspulen 27 und 28 versehen. Der Ausgangskreis der Bildpunktfrequenzverstärkerstufe 17 ist über einen Kondensator 40 mit der Steuerelektrode 23 verbunden. Die Kathodenstrahlröhre erhält ihre Betriebsspannung von der Spannungsquelle 33; ihrer Kathode wird über einen Spannungsteiler 30 eine Vorspannung zugeführt. Zwischen die Kathode der Röhre und Erde ist ein Ueberbrückungskondensator 31 eingeschaltet. Die Ausgangsklemmen des Bildpunktfrequenzverstärkers 16 sind über einen Synchronisierimpulsverstärker 37 und einen Impulstrenner 38 an den Zeilenwechselspannungsgenerator 36 angeschlossen. Die Ausgangskreise dieser Generatoren stehen mit den Ablenkspulen 27 bzw. 28 in Verbindung.

Die Wirkungsweise der vorgenannten Bestandteile des Empfängers, mit Ausnahme der Stabilisierungseinrichtung 18, ist wohlbekannt und bedarf daher keiner näheren Erläuterung.

Die Stabilisierungseinrichtung 18 enthält einen Diodengleichrichter 41, dessen Kathode an den Verbindungspunkt des Kondensators 40 und der Steuerelektrode 22 der Kathodenstrahlröhre angeschlossen und dessen Anode über einen Widerstand 42 geerdet ist. Die Durchlassrichtung der Diode 41 soll der Richtung des Amplitudenanstieges der Synchronisierimpulse von ihrem fixierten Helligkeitswert aus entsprechen, daher wird die Anzahl der Bildpunktfrequenzverstärkerstufen so gewählt, dass in dem am Ausgang der Röhre 17 erscheinenden Fernsehzeichen die Spitzen der Synchronisierimpulse negativer sind, als ihre Fusspunkte. Zwischen die Diode 41 und Erde ist ein Widerstand 43 eingeschaltet, dessen Widerstandswert erheblich grösser ist, als derjenige des Widerstandes 42.

Die Schaltelemente 40-43 sind so bemessen, dass sie eine Spitzengleichrichtung des Fernsehzeichens bewirken, d.h. nur für die maximale negative Amplitude des zugeführten Zeichens empfindlich sind. Zu diesem Zwecke ist die Zeitkonstante der in Reihe geschalteten Schaltelemente 40, 41, 42 kleiner, als die Dauer der Zeilenwechselimpulse, während die Zeitkonstante des aus dem Kondensator 40, dem Widerstand 43 und der Ausgangsimpedanz des Verstärkers 17 zusammengesetzten Kreises grösser als die Bildwechselperiode, aber kleiner als der übliche zeitliche Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Änderungen der durch- schnittlichen Bildhelligkeit ist.

Weiterhin enthält die Stabilisierungseinrichtung noch Mittel zum Ausschalten des Gleichrichters während des Erscheinens der Synchronisierimpulse, um dadurch eine Steuerspannung zu erzeugen, welche nur von dem Fusspunkt der Synchronisierimpulse abhängig ist. Diese Mittel umfassen den Widerstand 42 und den Ausgangskreis des mittels der Leitung 45 an diesen Widerstand angeschlossenen Synchronisierimpulsverstärkers 37, welcher von dem ihm zugeführten Fernsehzeichen eine periodische Steuerspannung ableitet und diese dem Widerstand 42 mit negativer Polarität zuführt. Die erwähnte periodische Steuerspannung besteht aus wiederkehrenden Impulsen, deren Dauer und Wiederholungsfrequenz gleich derjenigen der Synchronisierimpulse ist, während ihre Amplitude der zu erwartenden grössten Amplitude der der Kathode der Diode 41 zugeführten Synchronisierimpulse gleicht. Im einfachsten Fall kann diese periodische Steuerspannung aus den verstärkten Synchronisierimpulsen selbst bestehen.

Die Wirkungsweise der Stabilisierungseinrichtung wird anhand der Kurven der Fig. 2 erläutert. Fig. 2a zeigt diejenige Form eines Fernsehzeichens, welche sich dann ergibt, wenn das Zeichen über nur für Wechselstrom durchlässige Schaltelemente einer üblichen Stabilisierungseinrichtung zugeführt wird, welche eine Stabilisierung hinsichtlich des Spitzenwertes der Synchronisierimpulse bewirkt. Die Bildpunktkomponenten des Zeichens sind mit V, die den Schwarzwert darstellenden Fusspunkte der Synchronisierimpulse sind mit P und die Synchronisierimpulse selbst sind mit S bezeichnet. Die Lage der Nullachse 0-0 ändert sich je nach der durchschnittlichen Helligkeit jeder Bildzeile. Die Synchronisierimpulse erstrecken sich vom Schwarzwert P ausgehend in den Ultraschwarzbereich. Die Änderung des Schwarzwertes mit Bezug auf die Achse 0-0 ist proportional dem Abstand m zwischen der genannten Achse und dem Schwarzwert.

Fig. 2b zeigt ein Zeichen der genannten Art für den Fall, dass die Feldstärke der empfangenen Trägerwelle oder die Verstärkung der Verstärker 16 oder 17 grösser ist, als in dem Fall der Fig. 2a. Hierbei ist der Abstand m(sub)1 zwischen der Nullachse und dem Schwarzwert grösser, als der entsprechende Abstand m in Fig. 2a. Da die Amplitude der Synchronisierimpulse hier ebenfalls grösser ist, ist es offenbar, dass der Schwarzwert in Fig. 2b sich vom Schwarzwert in Fig. 2a unterscheidet, und einem Grauwert in Fig. 2a entspricht, sodass also sämtliche Töne des Bildes heller erscheinen, als vorhin.

Bei der Betrachtung der Wirkungsweise der erfindungsgemässen Stabilisierungseinrichtung sei angenommen, dass die Röhre 17 sich in ihrem durchlässigen Zustand befinde und der Kondensator 40 von der Spannungsquelle +B aufgeladen sei. Durch das der Röhre 17 vom Bildpunktfrequenzverstärker 16 zugeführte Fernsehzeichen, dessen Synchronisierimpulse positive Polarität haben, wird der Entladungsstrom in der Röhre 17 vergrössert, sodass die Anodenspannung der Röhre sinkt und die Synchronisierimpulse gelangen über den Kondensator 40 mit negativer Polarität zur Kathode der Diode 41. Fig. 2c zeigt das der Kathode der Diode 41 zugeführte Fernsehzeichen. Die negativen Spitzenwerte dieses Zeichens machen die Diode durchlässig und entladen auf diese Weise den Kondensator 40 über den Widerstand 42. Gleichzeitig werden dem Widerstand 42 vom Synchronisierimpulsverstärker 37 Steuerimpulse T negativer Polarität zugeführt. Da diese Steuerimpulse T zumindest ebenso gross sind, wie die Synchronisierimpulse S, aber entgegengesetzte Polarität haben, wird die Diode 41 nur für die Intervalle des Erscheinens der Schwarzwertamplitude P durchlässig, unterdrückt aber die Synchronisierimpulse. Infolgedessen ergibt sich am Kondensator 40 eine der Grösse n der Schwarzwertamplitude proportionale Gleichspannung, welche der Steuerelektrode 22 der Kathodenstrahlröhre als Stabilisierungsspannung zugeführt wird. Auf diese Weise wird also das Fernsehzeichen im Eingangskreis der Kathodenstrahlröhre hinsichtlich des Schwarzwertes stabilisiert.

Beim Anwachsen der Zeichenstärke erhält das Zeichen die in Fig. 2d dargestellte Form. Die Grösse der Synchronisierimpulse spielt im Gegensatz zu dem in den Fig. 2a und 2b dargestellten Fall keine Rolle, da diese Impulse durch die Steuerimpulse T eliminiert werden, sodass also der Schwarzwert hier genau dem Schwarzwert in Fig. 2c entspricht und infolgedessen alle töne des wiedergegebenen Bildes unverändert bleiben. Die Stabilisierungsspannung ist der grösser gewordenen Schwarzwertamplitude n(sub)1 proportional und daher grösser, als die der Schwarzwertamplitude n in Fig. 2c proportionale Steuerspannung beim schwächeren Zeichen.

Zwecks Untersuchung der erforderlichen Einstellung der von der Spannungsquelle 33 gelieferten Vorspannung für die Eingangselektroden der Kathodenstrahlröhre sei angenommen, dass das übertragene Bild vollständig schwarz sei. Der Spannungsteiler 30 wird so eingestellt, dass die Kathode 21 der Kathodenstrahlröhre eine positive Spannung enthält, um die Wirkung der der Steuerelektrode 22 vom Kondensator 40 zugeführten Spannung aufzuheben. Die der Kathode zugeführte positive Spannung soll nämlich gross genug sein, um die Röhre zu sperren. Die sich bei dieser Einstellung zwischen der Kathode 21 und der Steuerelektrode 22 ergebende wirksame Vorspannung bleibt nunmehr für Zeichenamplituden, welche dem Schwarzwert entsprechen, selbsttätig erhalten und infolgedessen werden alle Töne bildgetreu wiedergegeben.

Bei den üblichen Fernsehempfängern erfolgt die Regelung der durchschnittlichen Helligkeit des wiedergegebenen Bildes mittels eines an der Vorderseite des Empfängers vorgesehenen Regelknopfes, dessen Wirkung im wesentlichen derjenigen des Spannungsteilers 30 gemäss Fig. 1 entspricht. Dieser Regler ist wegen der unzulänglichen Wirkung der üblichen Stabilisierungseinrichtungen erforderlich, um dem Benutzer des Empfängers die Möglichkeit zu geben, die Bildhelligkeit ständig zu regeln. Die erfindungsgemässe Stabilisierungseinrichtung macht diese Regler überflüssig, da sie für eine stetig bildgetreue Wiedergabe der Bildtöne sorgt.

Der Synchronisierimpulsverstärker 37 kann, anstatt an den Ausgangskreis der Verstärkerröhre 17, auch an den Eingangskreis dieser Röhre angeschlossen werden, um etwaige ungünstige Wirkungen zu vermeiden, welche sich aus dem Umstand ergeben können, dass beide Elektroden der Diode 41 vom selben Ausgangskreis gespeist werden.

Fig. 3 zeigt ein Beispiel für die Ausnutzung der erfindungsgemässen Stabilisierungseinrichtung zur selbsttätigen Kontrastregelung. An die Diode 50, welche mittels der Leitung 48 mit dem Ausgangskreis des Zwischenfrequenzverstärkers des Fernsehempfängers verbunden ist, ist eine Verstärkerröhre 51 angeschlossen, deren Ausgangskreis über die Leitung 48 mit dem Bildpunktfrequenzverstärker und mit der auf diesen folgenden Kathodenstrahlröhre in Verbindung steht. Die Kathode der Diode ist über einen Belastungswiderstand 52 an eine negative Spannungsquelle -B angeschlossen. Zu dem Widerstand 52 ist eine Kapazität 63 parallelgeschaltet, welche ganz oder teilweise von der Eigenkapazität des Widerstandes gebildet sein kann und daher mit gestrichelten Linien gezeichnet ist. Die Kathode der Verstärkerröhre 51 ist über einen Widerstand 53 ebenfalls mit der negativen Spannungsquelle -B verbunden, während ihre Anode über einen Widerstand 54 mit einer positiven Spannungsquelle +B verbunden und über einen weiteren Widerstand 55 geerdet ist. Die Widerstände 53, 54 und 55 sind im Verhältnis zu den Spannungen der Spannungsquellen +B und -B so bemessen, dass die Spannung der Anode der Röhre 51 etwa oberhalb des Erdpotentials liegt. Das Schirmgitter der Röhre 51 ist geerdet und ihr Bremsgitter ist mit ihrer Kathode verbunden. Die Kathode der Diode 50 ist mit dem Steuergitter der Röhre 51 verbunden, sodass zwischen diesen beiden Röhren eine Gleichstromverbindung besteht.

Mit der Anode der Röhre 51 ist die Kathode einer Gleichrichterdiode 56 verbunden, deren Anode über zwei in Reihe geschaltete Widerstände 57 und 58 geerdet ist. Zum Widerstand 58 ist ein Kondensator 59 parallelgeschaltet. Die Grösse der Schaltelemente 57, 58, 59 gleicht derjenigen der entsprechenden Schaltelemente 42, 43 und 40 in Fig. 1. Die Gleichrichterdiode ist mit Bezug auf das hier über die Verstärkerröhre 51 zugeführte Fernsehzeichen so gepolt, dass nur die die Synchronisierimpulse darstellenden negativen Amplituden des Fernsehzeichens eine Spitzengleichrichtung hervorrufen.

Der Ausgangskreis des Synchronisierimpulsverstärkers des Fernsehempfängers ist über die Leitung 60 an die Anode der Gleichrichterdiode angeschlossen, um diese während des Erscheinens der Synchronisierimpulse auszuschalten. Ueber die Leitung 60 werden daher zweckmässig die Synchronisierimpulse mit negativer Polarität der Anode der Gleichrichterdiode 56 zugeführt. Mit dem Verbindungspunkt der Widerstände 57 und 58 ist ein aus einem Widerstand 61 und einem damit in Reihe geschalteten Kondensator 62 bestehendes Sieb verbunden, von welchem die Gleichstromkomponente der sich am Widerstand 58 infolge der Spitzen- gleichrichtung ergebenden Steuerspannung abgenommen werden kann. Die Ausgangsklemme dieses Siebes ist über die Leitung 63 mit dem Eingangskreis einer oder mehrerer vorangehenden Stufen des Fernsehempfängers verbunden, welche etwa den Stufen 12-14 des Empfängers gemäss Fig. 1 entsprechen können.

Bei Zuführung eines zwischenfrequenten Fernsehzeichens zu der als Demodulator wirkenden Diode 50 ergeben sich die Modulationskomponenten des Zeichens am Widerstand 52, und zwar haben die Synchronisierimpulse positive Polarität. Diese Modulationskomponenten gelangen in den Eingangskreis der Gleichstromverstärkerröhre 51, und zwar infolge der unmittelbaren Verbindung des Widerstandes 52 mit dem Steuergitter der Röhre 51 in Form einer Gleichspannung. In der Röhre 51 wird diese Spannung umgepolt, sodass also die Synchronisierimpulse mit negativer Polarität zur Kathode der Gleichrichterdiode 56 gelangen. Gleichzeitig mit der Zuführung dieser negativen Synchronisierimpulse zur Kathode der Gleichrichterdiode 56 werden der Anode dieser Diode die verstärkten Synchronisierimpulse über die Leitung 60 mit negativer Polarität zugeführt, sodass die Diode 56 ebenso wirkt, wie die Diode 41 der Einrichtung gemäss Fig. 1. Infolgedessen erhält man am Widerstand 58 eine negative Regelgleichspannung, deren Grösse der jeweiligen Schwarzwertamplitude des Fernsehzeichens proportional ist.

Da die Schwarzwertamplitude ein von den Bildpunktkomponenten des Fernsehzeichens unabhängiges Mass für die durchschnittliche Amplitude der Trägerwelle des Fernsehzeichens ist, kann die sich am Widerstand 58 ergebende negative Regelspannung nach Durchlaufen des Siebes 61, 62 zur Verstärkungsregelung im Empfänger verwendet werden, wodurch man gleichzeitig eine selbsttätige Kontrastregelung des empfangenen Bildes erhält.

Claims (6)

1. Einrichtung zur Stabilisierung der Bildwiedergabe in Fernsehempfängern, dadurch gekennzeichnet, dass an den das demodulierte Fernsehzeichen führenden Teil des Zeichenkanales des Empfängers ein zur Bestimmung der Stabilisierungsspannung dienender Spitzengleichrichter angeschlossen ist, dessen Durchlassbereich der Richtung des Ansteigens der Synchronisierimpulse von ihrem einen vorausbestimmten Helligkeitswert des Bildes darstellenden Fusspunkt entspricht, und daß dieser Gleichrichter für diejenigen Zeitintervalle, in welchen die Synchronisierimpulse in Erscheinung treten, unwirksam gemacht wird, so daß sich eine der Schwarzwertamplitude proportionale Stabilisierungsspannung ergibt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Gleichrichter eine Steuerspannung zugeführt wird, welche aus den Synchronisierimpulsen zeitlich entsprechenden und ihnen zumindest gleich grossen, jedoch entgegengesetzt gepolten Impulsen zusammengesetzt ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Gleichrichter zugeführte Steuerspannung aus den Synchronisierimpulsen selbst besteht.

4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zum Spitzengleichrichter ein in den Zeichenkanal eingeschalteter Kondensator (40) gehört, welcher von einer Spannungsquelle (+B) über einen Widerstand aufgeladen und unter der Einwirkung der dem Fusspunkt der Synchronisierimpulse entsprechenden Amplituden des Fernsehzeichens über einen durch die Steuerspannung gesteuerten Entladungsstromkreis so weit entladen wird, so dass er eine der jeweiligen Fusspunktamplitude der Synchronisierimpulse proportionale Gleichspannung liefert.

5. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zum Spitzengleichrichter (56) ein Widerstand (58) und ein damit parallelgeschalteter Kondensator (59) gehört, welcher von einer Spannungsquelle unter der Einwirkung der dem Fusspunkt der Synchronisierimpulse entsprechenden Amplituden des Fernsehzeichens über einen durch die Steuerspannung gesteuerten Ladestromkreis so aufgeladen wird, dass er am Widerstand eine der jeweiligen Fusspunktamplitude der Synchronisierimpulse proportionale Gleichspannung liefert.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die sich am Widerstand ergebende Gleichspannung nach ihrer Glättung mittels eines Siebes als Kontrastregelspannung verwendet wird.