NL194877C - Automatische contrastbesturingsinrichting van een videocamera. - Google Patents

Description

1 194877 , Automatische contrastbesturingsinrichting van een videocamera

De uitvinding heeft betrekking op een automatische contrastbesturingsinrichting voor een videocamera of dergelijke, omvattende een detectiecircuit voor een beneden een referentieniveau liggend signaal voor het 5 verwijderen van het onnodige signaal door onderdrukking, teneinde alleen het signaal onder het referentieniveau te detecteren; en een versterkingscircuit met variabele versterkingsfactor voor het variëren van de versterking van het signaal van het detectiecircuit voor het beneden het referentieniveau liggende signaal.

Een dergelijke inrichting is bekend uit de Europese octrooipublicatie EP-A-0.135.035. Die publicatie heeft betrekking op een schakeling voor het verbeteren van de kwaliteit van een tv*beeld waarin een videosignaal 10 partieel versterkt wordt, zodanig dat de beelddelen welke de geringste uitsturing vertonen het meest versterkt worden en waarbij de mate van versterking telkens aan het niveau van het videosignaal wordt aangepast. Volgens deze publicatie wordt een grote versterking toegepast wanneer het niveau van het ingangsvideosignaal beneden een constant referentieniveau ligt. Bij boven het referentieniveau liggend niveau wordt het ingangssignaal onveranderd doorgegeven. De overdrachtsverhouding (of versterkingsfac-15 tor) tussen de ingang en de uitgang was derhalve anders beneden het constante referentieniveau. Anders gezegd, aangezien de versterkingsfactor voor het signaal beneden het constante referentieniveau sterk afhankelijk is van het gemiddelde niveau van het videosignaal, is de relatieve ruis hoger in het geval het hoogste niveau van het videosignaallaag is, terwijl, wanneer het gemiddelde niveau van het videosignaal boven het referentieniveau ligt, het referentieniveau onnodig is aangezien het vastligt op het lage niveau ten 20 gevolge van de signaal/ruisverhouding (S/N). Indien derhalve geen signaal beneden het referentieniveau bestaat of het meeste signaal boven het referentieniveau ligt, kan geen enkel werkzaam effect worden verwacht. Overigens is de referentiedrempel variabel. Een detectiecircuit voor een beneden dit referentieniveau liggend signaal voorziet in het verwijderen van het onnodige deel van het signaal door onderdrukking, teneinde alleen het signaal onder het referentieniveau te detecteren. Voorts leert deze Europese 25 publicatie dat het versterkingscircuit een variabele versterkingsfactor heeft voor het variëren van de versterking van het signaal van het detectiecircuit voor het beneden het referentieniveau liggende signaal.

De onderhavige uitvinding beoogt in verband hiermede een automatische contrastbesturingsinrichting van de in de aanhef genoemde soort te verschaffen, waarbij een helder beeld kan worden verkregen met grote contrastverhouding door het verlagen van het laagste niveau van het videosignaal tot het voetstuksignaal, 30 waardoor automatisch het totale contrast wordt bestuurd. Volgens de uitvinding wordt dit doel verkregen door een voetstukniveau-bemonster- en -houdcircuit voor het videosignaal, dat op het voetstukniveau wordt geklemd door de klemimpuls; een laagste-waardedetectiecircuit voor het detecteren van de laagste waarde van het gemiddelde beeldsignaal, dat wordt gedetecteerd door een gemiddelde-beeldsignaal detectiecircuit, en het geklemde videosignaal; een vergelijkingscircuit voor het vergelijken van het uitgangssignaal van het 35 laagste-waardedetectiecircuit met het gemiddelde signaalniveau voor de versterking; en waarbij door het versterkingscircuit het laagste signaalniveau wordt verhoogd tot het door het voetstukniveau en het gemiddelde niveau bepaalde niveau.

Volgens de uitvinding wordt een automatische contrastbesturingsinrichting verschaft, waarbij een voetstukniveau en een gemiddeld niveau van het beeld (helderheid en kleur) bepaald worden alsook alle 40 signalen beneden een referentieniveau, met als doel het detecteren van een laagste niveau van het beeldsignaal. Daarna wordt dit gedetecteerde laagste niveau van het beeldsignaal vergeleken met het voetstuksignaal en het gemiddelde niveau, teneinde het laagste niveau van het beeldsignaal naar een vooraf bepaald niveau te brengen beneden het voetstukniveau door middel van een variabele versterkingsfactor. Hierbij is wezenlijk dat het genoemde referentieniveau als zodanig geen invloed heeft op de instelling 45 van de variabele factor.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm detecteert het detectiecircuit het beneden het referentieniveau liggende signaal door het geklemde videosignaal te sturen door een afsnijtransistor (Q4) en een buffer-transistor (Q5) na het passeren van transistors (Q2, Q3).

50 De uitvinding wordt hierna nader toegelicht aan de hand van de tekening. Hierin toont: figuur 1 een schema van een uitvoeringsvorm van de onderhavige contrastbesturingsinrichting; en figuur 2 een aantal diagrammen ter toelichting van de werking van de inrichting uit figuur 1.

Het videosignaal wordt geklemd door de klemimpuls van het klemcircuit 1 en toegevoerd aan het 55 voetstukniveaubemonster- en -houdcircuit dat bestaat uit een veldeffecttransistor (FET) Q6, waaraan de klemimpuls wordt geleverd, een signaallaadcondensator C3 en een als emittervolger gebruikte operationele versterker IC3. Het uitgangssignaal van het klemcircuit 1 wordt ook geïntegreerd door een weerstand R22 194877 2 en condensators C4 en C5 via een FET Q8, waaraan het complexe onderdrukkingssignaa! wordt geleverd en welke deel uitmaken van een gemiddeld-beeldsignaaldetectiecircuit 25, dat het geïntegreerde signaal als uitgangssignaal levert. Voorts wordt het uitgangssignaal van het klemcircuit 1 via een gelijkstroomversterker 2 toegevoerd aan het detectiecircuit 15 voor beneden het referentieniveau liggend signaal.

5 Het uitgangssignaal van het klemcircuit 1 wordt versterkt door een verschilversterker met eenzijdige uitgang, die bestaat uit transistors Q2 en Q3, waarbij de collectoruitgang van de transistor Q3 is verbonden met de emitter van een signaalafsnijtransistor Q4, alsmede met de basis van een transistor Q5. De emitteruitgang van de transistor Q5 is teruggekoppeld naar de basis van de transistor Q3 en is tevens verbonden met het versterkingsdeel 30 met variabele versterkingsfactor in het detectiecircuit 15.

10 Daarbij wordt de ingestelde referentiespanning door een variabele weerstand VR1, een transistor R1 en een condensator C1 toegevoerd aan de basis van de signaalafsnijtransistor Q4, waardoor de stuurspanning van de transistor Q4 wordt bepaald. Een weerstand R13 en een zenerdiode D2 zijn aangesloten op de collector van de transistor Q4, zodat de afsnijspanning wordt bepaald, terwijl de condensator C6 de wisselspanningssignaalafsnijwerking stabiliseert.

15 Anderzijds wordt de referentiespanning, die wordt bepaald door de variabele weerstand VR1, de weerstand R1 en de condensator C1 toegevoerd aan de drain-elektrode van de FET Q1 en de uitgang van de FET Q1, die wordt gestuurd door de verticale stuurpuls, wordt toegevoerd aan de operationele versterker IC2 van het vergelijkingscircuit 10 via het laagste-waardedetectiecircuit 5, dat bestaat uit een diode D1, een condensator C2 en een operationele versterker IC1. De uitgangen van het voetstukniveau-bemonster- en 20 -houdcircuit 20 en het gemiddelde-beeldsignaaldetectiecircuit 25 worden toegevoerd aan een inverterende ingang (-) van de versterker IC2. Het uitgangssignaal van het laagste-waardedetectiecircuit 5 wordt derhalve vergeleken met de uitgangssignalen van het voetstukniveau-bemonster- en -houdcircuit 20 en het gemiddelde-beeldsignaaldetectiecircuit 25, waardoor de verschilwaarde wordt verkregen.

De uitgang van het vergelijkingscircuit wordt toegevoerd aan de FET Q7, zodat het uitgangssignaal van 25 het detectiecircuit 15 voor het beneden het referentieniveau liggende signaal een variabele versterking ondergaat. Dit versterkte signaal wordt geleverd aan de operationele versterker IC5 via de inverterende operationele versterker IC4 en opgeteld bij het video-signaal, dat wil zeggen het uitgangssignaal van het klemcircuit 1, zodat het samengestelde video-signaal wordt verkregen.

Zoals hierboven werd opgemerkt dient de onderhavige inrichting voor het verkrijgen van een helder 30 beeldscherm door het automatisch instellen van het contrast van de helderheidssignaalcomponent in het videosignaal, wanneer het ingangsvideosignaal wordt toegevoerd aan het klemcircuit en wordt geklemd door de klemimpuls en het uitgangssignaal van het klemcircuit 1 wordt toegevoerd aan het voetstukniveau-bemonster- en -houdcircuit 20.

In dit circuit 20 wordt, wanneer de klemimpuls met hoog niveau wordt geleverd aan de basis van de FET 35 Q6, het uitgangssignaal van het klemsignaal overgedragen van de drain- naar de source-elektrode van de FET Q6 en geladen in de condensator C3, terwijl bij klemimpuls van laag niveau de FET Q6 wordt uitgeschakeld en de spanning van de condensator C3 tengevolge van de opgeslagen elektrische lading wordt overgedragen door de als emittervolger werkzame versterker IC3 en deze spanning wordt vastgehouden totdat de volgende klemimpuls wordt geleverd. Hierbij wordt de spanning van een knooppunt A 40 geleverd aan de weerstand R3 van het vergelijkingscircuit.

Een uitgangssignaal van het klemcircuit 1 wordt geleverd aan de drainelektrode van de FET Q8 van het gemiddelde-beeldsignaaldetectiecircuit 25 en de FET wordt aangeschakeld gedurende de effectieve beeldtijd door het complexe onderdrukkingssignaal, dat aan de poort-elektrode van de FET Q8 wordt geleverd, zodat het beeldsignaal wordt geïntegreerd door de integrerende weerstand R22 en de condensa-45 tors C4 en C5 en toegevoerd aan een knooppunt B. Het uitgangssignaal van het gemiddelde- beeldsignaaldetectiecircuit, de spanning van dit knooppunt B, wordt geleverd aan de weerstand R4 van het vergelijkingscircuit 10.

Nadat het uitgangssignaal van het klemcircuit 1 is versterkt door de versterker 2, wordt het toegevoerd aan de basis van de transistor Q2 van de eenzijdige verschilversterker via de instelweerstand R7, welke 50 deel uitmaakt van het detectiecircuit 15 voor het beneden het referentieniveau liggende signaal, teneinde alleen het signaal beneden het referentieniveau te detecteren en het uitgangssignaal van de verschilversterker wordt geleverd op de collector van de transistor Q3, waarbij de weerstand R9 in de collectortak van de transistor Q3 is opgenomen.

Het collectoruitgangssignaal van de transistor Q3 wordt toegevoerd aan de emitter van de signaalafsnijt-55 ransistor Q4 en de basis van de buffertransistor Q5, waarbij van de emitterweerstand R12 van de transistor Q5 een uitgangssignaal wordt afgenomen dat wordt toegevoerd aan de basis van de transistor Q3 via de weerstanden R10 en R11, waardoor een negatief terugkoppelcircuit ontstaat en de werking wordt gestabili- 3 194877 seerd.

Anderzijds wordt de referentiespanning, die wordt bepaald door de variabele weerstand VR1, de deelweerstand R1 en de omloopcondensator C1, toegevoerd aan de basis van de signaalafsnijtransistor Q4d en vormt de instelspanning van deze basis, welke de inschakelspanning van de transistor Q4 bepaalt.

5 De weerstand R13 voor de spanningsdeling en een zenerdiode D2 zijn verbonden met de collector van de transistor Q4, waardoor de afsnijspanning van een signaal wordt vastgesteld, waarbij de afsnijwerking voor wisselstroomsignaal door de omloopcondensator C6 wordt gestabiliseerd.

Het uitgangssignaal van de emitter van de transistor Q5 wordt toegevoerd aan het onderdrukkingscircuit 3 en na onderdrukking door het complexe onderdrukkingssignaal tijdens de horizontale en verticale 10 onderdrukkingsperioden, wordt het toegevoerd aan het laagste-waardedetectiecircuit 5 via de diode D1. Hierbij heeft de FET Q1 van het laagstewaardedetectiecircuit 5 tot taak het laagste-waardedetectiecircuit 5 terug te stellen gedurende de verticale periode en de verticale stuurimpuls wordt dan ook toegevoerd aan de poort-elektrode van de FET Q1 via de instelweerstand R2, zodat de FET Q1 aan is wanneer de stuurimpuls een hoog niveau heeft.

15 De laadcondensator C2 wordt opgeladen tot het vastgestelde referentieniveau door dè variabele weerstand VR1 en de weerstand Rl wanneer de FET geleidend is, dat wil zeggen de verticale stuurimpuls een hoog niveau heeft tijdens de verticale onderdrukkingsperiode. De laadspanning van de condensator C2 wordt daarentegen via de diode D1 ontladen volgens het uitgangssignaalniveau van het onderdrukkingscircuit 3, zodat het wordt ontladen tot de som van de bepaalde spanning, dat wil zeggen de voorwaartse 20 inschakelspanning (aanliggend spanning) van de diode D1 en de laagste spanning van het signaalniveau.

Om dit te voorkomen is het signaal van het onderdrukkingscircuit 3 groot gemaakt, zodat de invloed van de vaste doorlaatspanning van de diode D1 buiten beschouwing kan worden geladen en de spanning van de condensator C2 wordt toegevoerd aan de versterker IC1, die als emittervolger werkt. Het uitgangssignaal van de versterker IC1 wordt geleverd aan een niet-inverterende ingang (+) van de operationele versterker 25 IC2 via de variabele weerstand VR2 voor een variëren van de versterkingsfactor en R6 is een terugkoppel-weerstand.

Anderzijds worden de uitgangssignalen van het voetstukniveau-bemonster- en -houdcircuit 20 en het gemiddelde-beeldsignaaldetectiecircuit 25, de signalen van de knooppunten A en B, na sommeren door de weerstanden R3, R4 en R5, toegevoerd aan de inverterende ingang van de versterker IC2. Deze versterker 30 IC2 vergelijkt het uitgangsniveau van het laagste-waardedetectiecircuit 5 met de uitgangsniveaus van de circuits 20 en 25, waardoor het verschilniveau wordt verkregen. Dit uitgangssignaal wordt toegevoerd aan de poortelektrode van de FET Q7 via de instelweerstand R15, welke transistor als variabele weerstand werkt, Zodat de gewenste variabele versterking kan worden bereikt. Anders gezegd de variabele versterking kan worden verkregen door de weerstand R4, de FET Q7, de variabele weerstand VR3 en de operationele 35 versterker IC4, zodat het beneden het referentieniveau liggende signaal van het circuit 15 wordt toegevoerd aan de weerstand R14 en de drain-source-weerstand van de FET Q7.

Voorts wordt het ingangsvideosignaal afkomstig van het klemcircuit 1 toegevoerd aan de niet- inverterende ingang (+) van de als verschilversterker werkzame operationele versterker IC5 via de weerstanden R19 en R20 en de uitgang van de inverterende versterker IC4 wordt toegevoerd aan de inverterende ingang 40 (-) van de versterker IC5 via de weerstand R17. Anders gezegd, de laagste waarde van de signalen beneden het referentieniveau wordt bemonsterd en de bemonsterde laagste waarde stelt de versterkingsfactor van de versterker met variabele versterkingsfactor volgens het verschil, zodat de laagste waarde hetzelfde kan zijn als het niveau, dat wordt bepaald door hei voetstukniveau en net gemiddelde beeldsignaalniveau. Het versterkte signaal van de versterker met variabele versterkingsfactor wordt opgeteld 45 bij het oorspronkelijke ingangsvideosignaal ofwel het geïnverteerde compensatiesignaal wordt toegevoegd aan het ingangsvideosignaal.

De onderhavige inrichting verschaft derhalve een helder en zacht beeld door het automatisch besturen ' van het contrast van de helderheidscomponent van het videosignaal.

Ter toelichting van een voorbeeld van de onderhavige inrichting is figuur 2 opgenomen. De figuren 2(a) 50 en (b) tonen de korte verticale stuurpuls respectievelijk het complexe of samengestelde ( horizontale + verticale ) onderdrukkingssignaal. Figuur 2(c) is een ingangsvideosignaal als voorbeeld van het gehermodu-leerde signaal, waarbij het niveau van de laagste waarde boven het referentieniveau ligt, zodat de totale contrastverhouding laag is. Figuur 2(d) is een signaal beneden referentieniveau, zoals bepaald door de variabele weerstand VR1 en figuur 2(e) is het signaal na de onderdrukking van (d). Figuur 2(f) is een 55 gecompenseerd signaal, waarbij het beneden het referentieniveau liggende signaal is gecompenseerd volgens de onderhavige uitvinding en de uitgang van de operationele versterker levert het geïnverteerde signaal hiervan. Figuur 2(g) is het uiteindelijke uitgangsvideosignaal, dat op de uitgang van de versterker

Claims (2)

194877 4 IC5 verschijnt, waarbij het signaal van een donker deel is gecompenseerd en de totale zwart/witverhouding groot wordt, zodat een helder beeldscherm kan worden verkregen. Figuur 2(h) is een toepassingsvoorbeeld van de onderhavige inrichting na het aanbrengen van een nieuwe schakelaar, waarbij het gecompenseerde signaal, waarbij de contrastverhouding wordt bestuurd volgens de onderhavige inzichten door middel van de 5 schakelaar kan worden verkregen. De onderhavige inrichting kan worden toegepast op een videocamera voor de helderheidscomponenten van het videosignaal, doch kan ook worden toegepast bij de signaal van een monitor of televisietoestel. Voorts kan de inrichting worden toegepast bij een videoband, zodat een helder videosignaal met grote contrastverhouding kan worden bereikt. Zoals hierboven reeds werd opgemerkt, kan de onderhavige inrichting automatisch de totale contrast-10 verhouding van het videosignaal besturen door afleiden van het laagste signaal van het videosignaal en dit te vergelijken met het voetstuksignaal en het gemiddelde videosignaal en het laagste niveau van het videosignaal te verlagen tot het voetstuksignaalniveau, waardoor het videosignaal met grote contrastverhouding wordt verkregen, zodat een helder beeld wordt bereikt en de vergeleken contrastverhouding tijdens de verticale periode van het videosignaal kan worden verkregen, waarbij ook het bekende probleem, 15 zoals de afname van de signaal/ruisverhouding en het niet-werkzame referentieniveau, kan worden opgeheven, aangezien het laagste signaal wordt aangepast aan het niveau zoals bepaald 5 door het voetstukniveau en het gemiddelde niveau. 20 Conclusies

1. Automatische contrastbesturingsinrichting voor een videocamera of dergelijke, omvattende een detectiecircuit voor een beneden een referentieniveau liggend signaal voor het verwijderen van het onnodige signaal door onderdrukking, teneinde alleen het signaal onder het referentieniveau te detecteren; en een 25 versterkingscircuit met variabele versterkingsfactor voor het variëren van de versterking van het signaal van het detectiecircuit voor het beneden het referentieniveau liggende signaal, gekenmerkt door een voetstukniveau-bemonster- en -houdcircuit (20) voor het videosignaal, dat op het voetstukniveau wordt geklemd door de klemimpuls; een laagste-waardedetectiecircuit (5) voor het detecteren van de laagste waarde van het gemiddelde beeldsignaal, dat wordt gedetecteerd door een gemiddelde-beeldsignaal 30 detectiecircuit, en het geklemde videosignaal; een vergelijkingscircuit (10) voor het vergelijken van het uitgangssignaal van het laagste-waardedetectiecircuit met het gemiddelde signaalniveau voor de versterking; en waarbij door het versterkingscircuit het laagste signaalniveau wordt verhoogd tot het door het voetstukniveau en het gemiddelde niveau bepaalde niveau.

2. Besturingsinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het detectiecircuit (15) het beneden het 35 referentieniveau liggende signaal detecteert door het geklemde videosignaal te sturen door een afsnijtransis- tor (Q4) en een buffertransistor (Q5) na het passeren van transistors (Q2, Q3). Hierbij 2 bladen tekening