DE1247375B - Schaltungsanordnung zur selbsttaetigen Regelung des Ausgangspegels einer Fernsehkamera - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

H04n

Deutsche Kl.: 21 al - 32/35

Nummer: 1247375

Aktenzeichen: C 34500 VIII a/21 al

Anmeldetag: 28. November 1964

Auslegetag: 17. August 1967

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Fernsehkameras und betrifft eine Schaltungsanordnung zur selbsttätigen Regelung des - Ausgangspegels des Videosignals.

Wenn die Helligkeit der aufzunehmenden Szene in weiten Grenzen schwankt, ist es bekanntlich not wendig, eine entweder von Hand betätigte oder selbsttätig arbeitende Regelung vorzusehen, mit der das von der Kameraröhre gelieferte Videosignal auf einem annähernd konstanten Pegel gehalten werden kann.

Für eine selbsttätige Regelung des Signalpegels ist es bekannt, die Vorspannung der Signalplatte der Kameraröhre mittels einer Spannung zu steuern, die ' proportional dem Mittelwert des Videosignals ist. Diese Lösung hat den Nachteil, daß sie nur für eine mittlere Beleuchtungsstärke geeignet ist, so daß eine Korrektur der Regelung notwendig wird, sobald sich die Beleuchtungsstärke ändert. Außerdem weist diese Art der Regelung eine relativ große Ansprechzeit auf. - - .

Es ist auch schon bekannt, die Vorspannung der Signalplatte der Aufnahmeröhre mittels einer Regelspannung zu ändern, die dem Mittelwert des einen vorgegebenen Pegel überschreitenden Anteils des Videosignals entspricht, wobei dieser vorgegebene Pegel einstellbar sein kann.

Diese Art der Regelung liefert gute Ergebnisse, soweit es die Bildqualität betrifft. Sie besitzt jedoch ebenfalls den Nachteil, daß die Ansprechzeit verhältnismäßig lang ist; sie kann etwa 5 Sekunden betragen. Von dem Zeitpunkt, in dem sich die Helligkeit auf der Signalplatte ändert, bis zu dem Zeitpunkt, in dem die Vorspannung der Signalplatte den Wert annimmt, welcher der geänderten Helligkeit entspricht, vergehen einige Sekunden, in denen die Kamera Bilder mäßiger Qualität liefert, bis der Regelvorgang beendet ist. Im Studiobetrieb kann man dies hinnehmen; wenn sich aber die Beleuchtung andauernd ,ändert, wie das beim Industriefernsehen der Fall sein kann, kann auf diese Weise eine korrekte Regelung nie erreicht werden.

Die Ursache für diesen, den bekannten Lösungen anhaftenden Nachteil ist in erster- Linie die Zeitkonstante der Integrationsschaltung. Diese Zeitkonstante kann nicht verringert werden, ohne daß Bildfehler auftreten.

Wenn der Vorverstärker der Kamera noch eine Frequenz von 50 Hz überträgt, ist es nicht möglich, eine kurze Ansprechzeit der Regelung zu erreichen. Die niedrigen Frequenzen werden über die Regelschleife übertragen, wobei für einige Frequenzen die Schaltungsanordnung zur selbsttätigen Regelung
des Ausgangspegels einer Fernsehkamera

Anmelder:

Compagnie des Compteurs,
Montrouge, Seine (Frankreich)

Vertreter:

Dr.-Ing. W. Lampert, Patentanwalt,
Stuttgart W, Breitscheidstr. 4

Als Erfinder benannt:

Pierre Jappe,

Fontenay-aux-Roses, Seine (Frankreich)

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 29. November 1963 (955 499)

Verstärkung größer als Eins ist, wenn ihre Phasenverschiebung in der Integrationsschaltung 180° erreicht. Es entstehen dann Regelschwingungen sehr niedriger Frequenz. Diese können nur unterdrückt werden, indem man den zu übertragenden Frequenzbereich durch Erhöhung der Zeitkonstante der Integrationsschaltung auf niedrige Frequenzen begrenzt, was lange Ansprechzeiten in der Größenordnung von mehreren, z.B.'5 Sekunden zur Folge hat.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Ansprechzeit der selbsttätigen Regelung für die Vorspannung der Signalplatte zu verkürzen.
. Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Schaltungsanordnung zur selbsttätigen Regelung des von einer Fernseh-Aufnahmeröhre vom Fotoleitfähigkeitstyp gelieferten Videosignals durch Änderung der Vorspannung der Signalplatte der Aufnahmeröhre mittels einer aus dem durch eine Integrationsschaltung gebildeten Mittelwert des verstärkten Videosignals abgeleiteten Regelspannung erfindungsgemäß am Ausgang der Aufnahmeröhre ein Videoverstärker vorgesehen, dessen Frequenzgang eine Übertragung der tiefsten Frequenzen verhindert, dem eine mit zeilenfrequenten Impulsen getastete Anordnung zur Wiedereinführung der Gleichstromkomponente und eine Integrationseinrichtung folgt und an die sich ein Gleichstromverstärker anschließt, der die Regelspannung aus der Differenz des Videosignahnittel-

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wertes und einer vorgegebenen Bezugsspannung der Signalplatte der Röhre 10 über ein Filter 18 -zubildet, geführt wird. Durch diese selbsttätige Regelung

Dadurch ist es möglich, bei der Durchführung der. nimmt die Signalplattenspanhung ab, wenn die BeIntegration die Ansprechzeit der Schaltungsanord- leuchtung zunimmt und umgekehrt, so daß die Amnung herabzusetzen und eine wesentlich kürzere An- 5 plitude des Videosignals am Ausgang der Röhre bei Sprechzeit in der Größenordnung von 1 Sekunde zu jeder beliebigen Beleuchtung annähernd konstant erreichen. bleibt.

Wenn der Vorverstärker der Kamera die tiefsten F i g. 2 stellt die letzte Stufe des Videoverstärkers Frequenzen des Videosignals nicht überträgt, ist es 14 dar, der mit der Einrichtung 15 zur Wiedereinfuhmöglich, den Frequenzbereich der Integrations- ίο rung der Gleichstromkomponente verbunden ist. In schaltung durch Verkleinerung seiner Zeitkonstante dieser ist eine Einrichtung zur Kompensation des zu erhöhen und folglich entsprechend die Ansprech- Einflusses der Temperaturänderungen auf die Kenngeschwindigkeit der Regelung zu vergrößern. Zur linie des benutzten Transistors innerhalb eines Tem-Wiedereinfuhrung der Gleichstromkomponente ist peraturbereichs von —15 bis + 60° C vorgesehen, es jedoch erforderlich, daß diese bei einer hohen 15 Die letzte Stufe des Verstärkers 14 wird von einem Frequenz vorgenommen wird, z. B. mit Zeilen- Transistor 20 gebildet, z. B. vom pnp-Typ, dessen frequenz. Basis, mit dem Kollektor eines ersten Transistors 21

Auf der anderen Seite ermöglicht die Verwendung vom npn-Typ der Einrichtung 15 verbunden ist. Der eines Gleichstromverstärkers, daß bei einer plötz- Basis des Transistors 21 werden Impulse mit Zeilenlichen Änderung der Beleuchtung vom Minimalwert 20 frequenz zugeführt; sein Emitter ist mit dem Schalauf den Maximalwert der gesamte Bereich der tungspunkt 23 verbunden.. Dieser gehört zu einer Signalplattenspannung, z. B. von 70 bis 10 V, mit Widerstands-Teileranordnung 24, 25, 26, die zwieiner sehr kleinen Änderung, z. B. um 0,25 V, der sehen der negativen Spannungsquelle und Masse dem Signalmittelwert entsprechenden integrierten liegt und das Klemmpotential auf einen geeigneten Signalspannung, bestrichen wird. Es ist also nicht 25 Wert festlegt. Ein zweiter Transistor 22 des gleichen mehr erforderlich, daß der Kondensator der Inte- Typs wie Transistor 20 ist zu der vorher genannten grationsschaltang vollständig umgeladen wird; seine Widerstands-Teileranordnung parallel geschaltet und Ladung entspricht übrigens dem linearen Teil seiner hat die Aufgabe, bei Temperaturänderungen den Exponentialkurve. Da die Ladung und Entladung Ruhestrom des Transistors 20 des Verstärkers derart des Kondensators der Integrationsschaltung nur teil- 30 zu kompensieren, daß das an seinem Kollektor lieweise entsprechend einer Spannungsänderung um gende Videosignal auf einem konstanten Niveau gez. B. 0,25 V erfolgt, ist die Ansprechzeit sehr viel halten,wird. Wenn, sich der Ruhestrom des Trankürzer als die Zeitkonstante der Integrationsschal- sistors 22 mit der Temperatur erhöht, entsteht am tang, deren Wert aus den vorgenannten Gründen be- Widerstand 24 ein Spannungsabfall, der über die reits verringert werden konnte. 35 Widerstands-Teileranordnung 24, 25, 26 die Span-Weitere Einzelheiten und Besonderheiten der Er- nung am Widerstand 26 herabsetzt,
findung gehen aus der folgenden Beschreibung und In F i g. 3 ist ein Äusführungsbeispiel eines Gleichden Figuren hervor; es zeigt Stromdifferenzverstärkers dargestellt. Der Verstärker

F i g. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen besteht aus drei in Kaskade geschalteten Transistoren

Einrichtung, 40 31, 32, 33, die abwechselnd vom pnp- und npn-Typ

F i g. 2 ein Ausführungsbeispiel eines Teiles der sind, was ihre galvanische Kopplung vereinfacht. Der

Schaltang mit einer Kompensationseinrichtung für Verstärker verstärkt den Spannungsunterschied zwi-

Temperaturänderungen, sehen der Gleichspannung U₁ der Integratörschaltung

F i g. 3 ein Ausführungsbeispiel für die Schaltang 16, die der Basis des Eingangstransistors 31 zu-

eines Differenzverstärkers. 45 geführt wird, und der Bezugsspannung U_n Diese

In Fig. 1 bedeutet 10dieFernseh-Aufnahmeröhre, wird dem Emitter des Transistors 31 zugeführt und z. B. ein Vidikon, und 11 den Vorverstärker für die durch einen Spannungsteiler mit den Widerständen am Widerstand 12 auftretende Videosignalspannung. 34, 35 zwischen der negativen Spannungsquelle und Der Vorverstärker 11 ist so ausgebildet, daß er die Masse auf ein geeignetes Potential gebracht. Dieses niedrigen Videofrequenzen nicht überträgt und als 50. Potential, das durch Änderung eines der Wider-Hochpaßfilter wirkt. Am Eingang des Regelkreises stände .34 oder 35 eingestellt werden kann, legt den wird dem Videoverstärker 14 ein mit dem Potentio- Schwellwert des Verstärkers fest, da der Transistor meter 13 einstellbarer Betrag des verstärkten Video-' 31 nur leitend ist, wenn die integrierte Videosignals zugeführt. Der Verstärker 14 ist mit einer spannung U₁ höher ist als dieser Wert. Die Spannung Schaltangsanordnung zur Wiedereinführung der 55 U₁ bis U_r wird erneut verstärkt durch die Transi-Gleichstromkomponente 15 verbunden, der Impulse stören 32 und 33; diese sind vorzugsweise Siliziummit Zeilenfrequenz zugeführt werden. Das verstärkte transistoren, um den Temperatureinfluß zu verrin-Videosignal wird in der Integrationsschaltang 16 gern. Im Kollektorkreis des Ausgangstransistors 33 integriert. liegt eine Zenerdiode 36, die als Spannungsstabili-

Gemäß der Erfindung wird die Ausgangsspannung 60 sator wirkt. Der Transistor 33 hat eine Kollektor-

U₁ der Integrationsschaltung 16 einem Gleichstrom- Basis-Grenzspannung von z. B. 120 V, und sein KoI-

differenzverstärker 17 zugeführt, der den p'ositiven lektor ist mit der Signalplatte der Aufnahmeröhre

Spannungsunterschied zwischen der integrierten verbunden, an die er die Regelspannung liefert.

Spannung U₁ und einer Bezugsspannung U₁. ver- Wenn die integrierte Spannung U₁ niedriger ist als die

stärkt. 65 Bezugsspannung U_n die den Schwellwert des Ver-

Die verstärkte Spannungsdifferenz, welche eine stärkers bestimmt, ist der Transistor 33 gesperrt, und

zur Eingangsspannung der Einrichtung entgegen- die Signalplatte erhält eine Grenzspannung, die

gesetzte Richtung hat, bildet die Regelspannung, die durch die Zenerdiode 36 bestimmt wird, anstatt der

positiven Spannung der Stromversorgung. Wenn sich die Spannung U,- bei Zunahme der Beleuchtung erhöht, wird der vom Transistor 33 gelieferte Strom größer, seine Kollektorspannung sinkt und folglich verringert sich die Signalplattenspannung der Aufnahmeröhre.

Die vom Ausgangstransistor 33 gelieferte, verstärkte Regelspannung kann auch dazu benutzt werden, um zusätzlich über eine Zwischenstufe in an sich bekannter Weise einen die Blende des Kamera-Objektivs regelnden Blendenmotor zu steuern.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung, zur selbsttätigen Regelung des von einer Fernseh-Aufnahmeröhre vom Fotoleitfähigkeitstyp gelieferten Videosignals durch Änderung der Vorspannung der Signalplatte der Aufnahmeröhre mittels einer aus dem durch eine Integrationsschaltung gebildeten Mittelwert des verstärkten Videosignals abgeleiteten Regelspannung, dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgang der Aufnahmeröhre (10) ein Videoverstärker (11) vorgesehen ist, dessen Frequenzgang eine Übertragung der tiefsten Frequenzen verhindert, daß diesem eine mit zeilenfrequenten Impulsen getastete Anordnung (15) zur Wiedereinführung der Gleichstromkomponente und eine Integrationseinrichtung (16) folgt und sich daran ein Gleichstromverstärker (17) anschließt, der die Regelspannung aus der Differenz des Videosignahnittelwertes (Ϊ7,·) und einer vorgegebenen Bezugsspannung (E/,.) bildet.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung zur Wiedereinführung der Gleichstromkomponente (15) einen zu dem Transistor (20) des Videoverstärkers (14) komplementären Transistor (21) vom gleichen Grundtyp, enthält, dessen Kollektor mit der Basis des Transistors (20) verbunden ist, und daß mittels eines weiteren Transistors (22) der Einfluß von Temperaturänderungen auf die Kennlinien der beiden Transistoren (20, 21) durch eine Änderung des Klemmpotentials (23) kompensiert wird.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsstufe des Gleichstromverstärkers (17) von einem Transistor (31) gebildet wird, dessen Basis die integrierte Videospannung (U₁) und dessen Emitter die Bezugsspannung (Z7_r) über einen Spannungsteiler (34, 35) zugeführt wird.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangstransistor (33) des Gleichstromverstärkers (17) eine Zenerdiode (36) im Kollektorkreis enthält, welche mit der Signalplatte der Aufnahmeröhre (10) derart verbunden ist, daß die Vorspannung der Signalplatte begrenzt wird, wenn die Eingangsspannung (Uf) des Gleichstromverstärkers niedriger ist als die vorgegebene Bezugsspannung (U_r).

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1170 453;
französische Patentschrift Nr. 1262729;
USA.-Patentschrift Nr. 2 451640.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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