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Einrichtung und Schaltungsanordnung mit einem lichtabhängig gesteuerten,
ein Wechselstromsignal führenden Spannungsteiler in Fernsehgeräten und sonstigen
mit Bildsignalen arbeitenden Anlagen Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung
und Schaltungsanordnung, insbesondere in einem Fernsehgerät, mit einem durch Beleuchtung
eines lichtempfindlichen Widerstandes (Photoleiters) in Abhängigkeit vom Raumlicht
und von einer weiteren veränderbaren Lichtquelle gesteuerten Spannungsteiler, der
ein Wechselstromsignal führt.
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Eine derartige Schaltungsanordnung kann insbesondere in einem Fernsehgerät
verwendet werden, um eine Anpassung der Bildqualität an die Beleuchtung des Raumes,
in dem das Gerät betrieben wird, zu erreichen. Zum Beispiel kann mit einem solchen
Spannungsteiler bei einem Fernsehempfänger der Kontrast und/oder die Grundhelligkeit
geregelt werdn, um auch bei verschiedener Raumhelligkeit stets eine optimale Wiedergabe
der übertragenen Graustufen zu erzielen. Dabei ist es vielfach erwünscht, diejenige
Größe, die durch den lichtabhängigen Spannungsteiler gesteuert wird, noch zusätzlich
zu regeln, etwa um eine Anpassung an den individuellen Geschmack eines Fernsehzuschauers
zu erreichen oder um Veränderungen auszugleichen, die durch die Art des übertragenen
Fernsehbildes oder auch durch Änderungen im Gerät bedingt sind. Es bereitet
je-
doch vielfach Schwierigkeiten, zwei getrennte Regelungen für die gleiche
Signalgröße vorzunehmen, ohne daß sich störende Beeinflussungen ergeben.
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Bei Fernsehempfängern hat man vielfach die Kontrastregelung dadurch
vorgenommen, daß man durch eine zusätzliche Steuerung im Kanal für die selbsttätige
Verstärkungsregelung eine wesentliche Änderung der geregelten Verstärkung bewirkte.
Dadurch kann sich der Arbeitspunkt der Videostufe stark verschieben, und auch die
Funktion der Stufe zur Ab-
trennung der Synchronimpulse wird beeinträchtigt;
auch auf die Lage des Schwarzpegels ergeben sich erhebliche Einwirkungen. Bei derartigen
Schaltungen sind daher zusätzliche, verhältnismäßig aufwendige Maßnahmen zu ergreifen,
um nachteilige Wirkungen zu vermeiden.
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Diese Schwierigkeiten lassen sich in einfacher Weise umgehen, wenn
die Kontrastregelung durch einen Videofrequenzspannungsteiler vorgenommen wird.
Ein solcher Spannungsteiler kann einen Photoleiter enthalten, derart, daß die Kontrasteinstellung
in Abhängigkeit vom Raumlicht bewirkt wird. Eine Einstellung des Kontrastes von
Hand bereitet jedoch Schwierigkeiten, weil jedes zusätzliche Schaltelement die Streukapazitäten
des Videokanals erhöht und damit die übertragung für die hohen Frequenzen beeinträchtigt.
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Bei einer Einrichtung zur Steuerung eines ein Wechselstromsignal führenden
Spannungsteilers in Fernsehaufnahme- oder -wiedergabegeräten und sonstigen ein Bildsignal
erzeugenden und/oder wiedergebenden Anlagen, insbesondere in einem Fernsehempfänger,
durch Beleuchtung eines lichtempfindlichen Widerstandes (Photoleiters) durch das
Raumlicht und durch eine weitere veränderbare Lichtquelle können diese Nachteile
vermieden werden und läßt sich in einfacher Weise eine genaue und stabile Kontrasteinstellung
von Hand erzielen, wenn gemäß der Erfindung die Stärke des auf den Photoleiter fallenden
Lichtstroms der weiteren Lichtquelle durch ein zwischen Lichtquelle und Photoleiter
angebrachtes veränderbares optisches Dämpfungsfilter, z. B. eine verstellbare Blende,
von Hand regelbar ist.
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Es sei bemerkt, daß eine Einrichtung zur kombinierten selbsttätigen
raumlichtabhängigen und fernbedienbaren Einstellung des Kontrastes und/oder der
Helligkeit des Bildes bei einem Fernsehempfänger vorgeschlagen wurde, bei der ein
lichtabhängiges Schaltelement im Videosignalkreis durch das umgebende Raumlicht
und über ein lichtleitendes Organ von einer regelbaren künstlichen Lichtquelle beeinflußt
wird, wobei sich sowohl durch die besonderen Mittel zur Lichtführung wie auch durch
die Mittel zur elektrischen Einstellung der künstlichen Lichtquelle ein unerwünschter
zusätzlicher Aufwand ergibt.
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Es ist auch eine lichtgesteuerte Fernsteuereinrichtung für ein Fernsehgerät
bekannt, bei der eine nur mittelbar auf Kontrast und Helligkeit einwirkende
Regelanordnung
mit einer photoelektrischen Zelle gleichzeitig zur Fernbedienung durch überlagerung
eines modulierten Lichtsteuerstromes ausgenutzt wird.
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Da bei einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung der Spannungsteiler
von Wechselstrom, z. B. NF-Signalen oder Videosignalen, beaufschlagt wird, soll
dafür gesorgt werden, daß etwaige Helligkeitsschwankungen der Lichtquelle vom Photoleiter
ferngehalten werden; da vielfach die zur Verfügung stehende elektrische Energiequelle
Wechselstrom liefert, bedingt dies einen unerwünschten zusätzlichen Aufwand für
Gleichrichter und gegebenenfalls Glättungsmittel. Es kann jedoch auch eine Wechselstromspeisung
vorgenommen werden, wenn dafür gesorgt wird, daß die Schwankungen des Speisewechselstromes
der weiteren Lichtquelle sich nicht auf den Photoleiter auswirken können.
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Der Widerstand eines Photoleiters folgt im all-,gemeinen nicht unmittelbar
der Intensität des auffallenden Lichtes, sondern weist eine merkliche Nachwirkung
auf, so daß sich eine gewisse Trägheit ergibt. Der Widerstand ändert sich bei übergängen
etwa exponentiell, und man kann als Abklingdauer diejenige Zeit definieren, in der
sich bei einer plötzlichen Lichtänderung der Widerstandswert bis auf einen Rest
von 1/e (etwa 35%) an den Endzustand angenähert hat. Vorzugsweise bei Verwendung
einer Gasentladungslampe, z. B. einer Glimmlampe, weist das Licht bei Speisung mit
Netzwechselspannung beträchtliche Schwankungen auf, die sich auch auf den Spannungsteiler
stark auswirken, da die Abklingdauer eines Photoleiters im allgemeinen erheblich
kleiner ist als eine Periode des Netzwechselstromes. Die am Spannungsteiler abgegriffenen
Signale werden dadurch in störender Weise moduliert, und gegebenenfalls tritt ein
der Netzfrequenz oder einer Harmonischen davon entsprechender Störsignalanteil auf.
Ein Einfluß von Helligkeitsschwankungen auf den Photoleiter muß daher verhindert
werden.
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Dies kann erreicht werden durch Maßnahmen an der Lichtquelle, durch
die das Entstehen von Helligkeitsschwankungen verhindert wird, oder durch Maßnahmen
am Photoleiter, durch die eine Änderung des Widerstandswertes durch die Helligkeitsschwankungen
vermieden wird, oder durch die Anordnung von Ausgleichsmitteln zwischen Lichtquelle
und Photoleiter, durch die die übertragung der Helligkeitsschwankungen auf den Photoleiter
unterbunden wird.
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Helligkeitsschwankungen der Lichtquelle können vermieden werden durch
Verwendung einer Glüh-
lampe, deren Glühfäden eine hohe Wärineträgheit besitzt.
Dies wird insbesondere erreicht bei Verwendung eines Glühfadens aus verhältnismäßig
dickem Draht; es ist daher zweckmäßig, eine Glühlampe niedriger Spannung, z. B.
zwischen 0,5 und 6 Volt, zu verwenden. Auch eine Benutzung mehrerer
Lichtquellen, die von in der Phase gegeneinander verschobenen Wechselströmen gespeist
werden, derart, daß die Helligkeitsmaxima und -minima sich gegenseitig überdecken,
kommt in Betracht.
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Die gewünschte Wirkung läßt sich weiter dadurch erzielen, daß die
Periode des Speisewechselstromes für die Lichtquelle wesentlich kleiner ist als
die Ab- i klingdauer des Photoleiters. Bei gegebener Frequenz des Speisewechselstromes
soll also ein Photoleiter mit entsprechend großer Abklingdauer verwendet werden;
wenn jedoch der Photoleiter und seine Abklingdauer gegeben sind, muß ein Speisewechselstrom
gewählt werden, dessen Periode in dem erwähnten Maß kürzer ist. Dies ist insbesondere
dann bedeutsam, wenn die Abklingdauer in der Größenordnung der Periode des Netzwechselstromes
liegt; die Speisung der Lichtquelle soll dann aus einer gegenüber dem Netz wesentlich
höherfrequenten Stromquelle erfolgen. In einem Fernsehgerät kann dazu die Zeilenablenkschaltung
herangezogen werden.
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Eine direkte Messung der Abklingdauer des Photoleiters kann man vermeiden,
wenn man den Photowiderstand mit einer Wechsellichtquelle beleuchtet und die Frequenz
der Lichtwechsel regelt, z. B. in einem Bereich zwischen 20 und 200 Hz. Die am Photoleiter
auftretenden Widerstandsschwankungen kann man an einem Oszillographen sichtbar machen
oder in anderer Weise messen. Es kann dann eine Grenzfrequenz bestimmt werden, bei
der die Widerstandsänderung auf 70% des Widerstandes bei heller Dauerbeleuchtung
zurückgegangen ist. Die gewünschte Unabhängigkeit des Widerstandes wird dann erreicht,
wenn die Frequenz der Helligkeitsschwankungen der Lichtquelle wesentlich höher ist
als diese Grenzfrequenz.
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Die Auswirkungen von Intensitätsschwankungen der Lichtquelle können
auch dadurch vermieden werden, daß ein Lichtspeicher in der Nähe des Photoleiters
angeordnet wird. Dieser nimmt während der Helligkeitsmaxima Licht auf und gibt es
während der Helligkeitsminima wieder ab. Zweckmäßig verwendet man phosphoreszierendes
Material, dessen Nachleuchtdauer erheblich größer, vorzugsweise 10-bis 1000mal größer,
ist als die Periode des Speisewechselstromes. Da die Helligkeit des durch Phosphoreszenz
ausgestrahlten Lichtes im allgemeinen erheblich geringer ist als die Helligkeit
des eingestrahlten Lichtes, ist es günstig, das phosphoreszierende Material als,
insbesondere lichtdurchlässige, Schicht zwischen Lichtquelle und Photoleiter anzuordnen.
Dann wird das eingestrahlte Licht nur geschwächt, das Phosphoreszenzlicht jedoch
praktisch unbeeinflußt zum Photoleiter durchgelassen, so daß das Intensitätsverhältnis
günstiger wird.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise
näher erläutert, in dieser zeigt F i g. 1 einen Teil eines Fernsehempfängers
mit einer Schaltungsanordnung, die eine Einrichtung nach der Erfindung enthält,
F i g. 2 und 3 die Anordnung einer Glühlampe und eines Photoleiters
mit einer verstellbaren Blende und gegebenenfalls einer Phosphoreszenzschicht.
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Die Fernsehsignale werden dabei dem Gitter einer Videoverstärkerpentode
1, z. B. vom Typ PL 83, zugeführt, deren Kathode geerdet ist.
Ihr Schirmgitter ist über einen Vorwiderstand 2 von z. B. 4 kOhm mit dem positiven
Pol der andererseits geerdeten Speisequelle von z. B. 200 Volt verbunden. Die Anode
der Röhre 1 ist über eine Induktivität 4 und einen Widerstand 5 von
z. B. 3 kOhm mit dem positiven Pol verbunden. An der Anode der Röhre
1 treten die verstärkten Video- und Synchronsignale auf, die der Bildröhre
6 und dem Ablenkgerät 7 zugeführt werden.
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Bei einem Fernsehempfänger ist es wichtig, den Kontrast,
d. h. die Amplitude der der Bildröhre zugeführten
Videosignale,
zur Anpassung an die Wünsche der Zuschauer und insbesondere in Ab-
hängigkeit
vom Raumlicht zu ändern. Bei bekannten Schaltungen wurde die Kontrastregelung häufig
dadurch vorgenommen, daß die Verstärkung der vorangehenden Stufen, insbesondere
des, Zwischenfrequenzteiles, geändert wurde. Dadurch ändert sich auch der Arbeitspunkt
der Videoröhre, und es tritt eine Verschiebung des Schwarzwertes sowie eine Änderung
der Amplitude der den Ablenkstufen zuzuführenden Synchronimpulse ein. Dies macht
zusätzliche Schaltungen zum Ausgleich dieser Anderungen erforderlich. Eine wesentlich
einfachere Lösung ergibt sich, wenn die Signalamplitude bis zum Ausgang des Videoverstärkers
konstant gehalten wird und die gewünschte Regelung des Kontrastes durch einen zwischen
Videoröhre und Bildröhre angebrachten Spannungsteiler erfolgt. Da ein solcher Spannungsteiler
Videofrequenz führen muß, also Schwingungen von 0 bis 5 MHz, muß darauf
geachtet werden, daß insbesondere der veränderbare Teil möglichst wenig zusätzliche
Elemente aufweist, damit nicht die Streukapazität des Videokanals in unzulässiger
Weise erhöht und damit die übertragung für die hohen Frequenzen beeinträchtigt wird.
Die Verwendung eines mechanisch einstellbaren Widerstandes, der außerdem noch von
außen bedienbar sein müßte, ist daher zu vermeiden. Eine günstige Lösung erhält
man, wenn man einen Spannungsteiler verwendet, der einen lichtempfindlichen Widerstand
(Photoleiter) benutzt, dessen Widerstandswert in Abhängigkeit vom Raumlicht verändert
wird.
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Außerdem ist jedoch im allgemeinen auch ein Kontrastregler erforderlich,
der vom Zuschauer nach seinen persönlichen Wünschen bedient werden kann. Bei bekannten
Anordnungen hat man diesen Kontrastregler an anderer Stelle der Schaltung angebracht,
was einen zusätzlichen Aufwand bedeutet und bei Verwendung eines Wechselstrom führenden
Spannungsteilers weitere Beeinträchtigungen der Durchlaßkurve bei hohen Frequenzen
mit sich bringen kann.
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Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten wird daher bei der Erfindung
der zur Kontrastregelung in Ab-
hängigkeit vom Raumlicht angebrachte Widerstand
zusätzlich gesteuert durch eine weitere veränderbare Lichtquelle.
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Bei der Anordnung nach F i g. 1 besteht der zur Kontrastregelung
dienende Spanmingsteiler aus dem Photoleiter 10 und dem in Reihe dazu liegenden
Widerstand 11 von z. B. 18 Ohm und ist zwischen der Anode der Röhre
1 und dem Pluspol eingeschaltet. Die Vorderseite des Photoleiters
10 wird dabei vom Raumlicht beleuchtet, wie durch die eingezeichneten Pfeile
angedeutet ist.
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Die Kathode der Bildröhre 6 ist an den Verbindungspunkt der
Widerstände 10 und 11 angeschlossen. Die der Bildröhre 6 zugeführte
Videospannung wird somit je nach dem Verhältnis des Widerstandes des Photoleiters
10 zum Wert des Festwiderstandes 11 geändert; vorzugsweise wird ein
Photoleiter 10
verwendet, dessen Wert bei fehlender Beleuchtung etwa
10 kOhm oder wesentlich mehr beträgt, während bei einer Beleuchtungsstärke
von 1.000 Lux der Widerstand auf etwa 100 bis 300 Ohm zurückgeht.
Der Wert des Photoleiters 10 wird aber nicht nur vom Raumlicht, sondern,
vorzugsweise von seiner Rückseite her, auch durch das Licht einer Glühlampe 12 einstellbar
gesteuert, z. B. dadurch, daß zwischen der Glühlampe 12 und dem Photoleiter
10 eine verstellbare Blende 13 angeordnet ist.
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Der Speisewechselstrom für die Glühlampe 12 wird der Zeilenablenkschaltung
7 entnommen. Die oben erwähnte Grenzfrequenz üblicher Photoleiter liegt etwa
zwischen 20 und 150 Hz. Da die Zeilenfrequenz etwa 15 Ulz beträgt,
wirken sich die Belichtungsschwankungen nicht auf den Widerstandswert des Photoleiters
aus.
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Eine Änderung der Helligkeit der Lichtquelle 12 ist natürlich auch
durch einen Reihen- und/oder Parallelwiderstand im Zuleitungskreis veränderbar,
wie es bei 14 punktiert angedeutet ist. Diese Art der Regelung ist jedoch nicht
Gegenstand der Erfindung.
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Die Zuleitung für die Lichtquelle 12 kann an eine geeignete Anzapfung
des Zeilenablenktransformators angeschlossen werden.
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Man kann auch von einer eine viel höhere Spannung liefernden Anzapfung
ausgehen, wenn man einen Vorwiderstand, z. B. einen Kondensator oder eine Induktivität,
einschaltet. Natürlich ist es auch möglich, eine Glühlampe 12 zu verwenden, deren
Betriebsspannung mit der Spannung, z. B. 110 Volt, an der gewünschten Anzapfung
des Zeilentransformators übereinstimmt.
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Bei einer Widerstandsänderung des Photoleiters 10
verschiebt
sich im allgemeinen auch die Lage des Schwarzpegels an der Bildröhre 6. Um
dies auszugleichen, kann dem Photoleiter 10 bzw. dem Widerstand
11 ein Potentiometer 15 von z. B. 50 kOhm parallel geschaltet
sein, dessen Schleifer über einen Vorwiderstand 16 von z. B. 47 kOhm mit
einem Helligkeitspotentiometer 17 verbunden ist, das andererseits an Erde
liegt. An den Schleifer des Helligkeitspotentiometers 17 ist über einen Vorwiderstand
19 von z. B. 100 kOhm eine weitere Steuerelektrode der Bildröhre
6, z. B. der Wehneltzylinder, angeschlossen, wobei zur Verrneidung von Brummstörungen
noch ein Glättungskondensator 18 von z. B. 5 #J zwischen dem Schleifer
des Potentiometers 17 und Erde eingeschaltet ist.
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Eine Änderung des Schwarzpegels bei Regelung des Photoleiters
10 kann auch dadurch vermieden werden, daß der Widerstand 11 nicht
an den Pluspol, sondern an einen dem Schwarzpegel entsprechenden Potentialpunkt
angeschlossen wird. Dies ist in F i g. 1
gestrichelt angedeutet durch einen
Spannungsteiler aus den Widerständen 28 und 29, der parallel zur Speisequelle
gelegt ist. Sein Abgriff ist mit dem Widerstand 11 verbunden. Dieser Spannungsteiler
kann gegebenenfalls ein Potentiometer enthalten, um den gewünschten Pegelwert einstellen
zu können. In der angegebenen Schaltung soll die Impedanz zwischen der Kathode der
Röhre 6 und der Speisequelle durch den Spannungsteiler 28, 29 nicht
wesentlich geändert werden, d. h., daß die durch Parallelschaltung der Widerstände
28 und 29 erhaltene Impedanz klein sein soll gegenüber dem Wert des
Widerstandes 11. Dadurch können sich für die Widerstände 28 und
29 gegebenenfalls Werte ergeben, die eine unerwünschte Belastung der Speisequelle
mit sich bringen. Eine Verbesserung kann erreicht werden, wenn der Widerstand
11 weggelassen und durch eine direkte Verbindung ersetzt wird und wenn dafür
die unter Berücksichtigung des gewünschten Spannungsteilerverhältnisses bemessenen
Widerstände 28 und 29 entsprechend größere Werte
aufweisen.
Dadurch kann der die Speisequelle belastende Querstrom wesentlich vermindert werden.
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Die Anschaltung des Spannungsteilers 10, 11 an einen Schwarzpegelpotentialpunkt
kann auch dann vorteilhaft sein, wenn eine Steuerung des Photoleiters durch Raumlicht
fehlt. Eine Änderung des Schwarzpegels bei Regelung des Photoleiters 10 kann
auch dadurch vermieden werden, daß der Widerstand 11
nicht an den Pluspol,
sondern an einen dem Schwarzpegel entsprechenden Potentialpunkt angeschlossen wird.
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F i g. 2 und 3 zeigen eine Anordnung zur Änderung der
Belichtung des Photoleiters 10 mit Hilfe einer verstellbaren Blende
13.
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Auf einem Chassis 20 ist eine Glühlampe 12 angeordnet, die über Anschlußdrähte
21 mit der Stromquelle verbunden ist. In einer Wand 23, vorzugsweise der
Vorderwand, des Gerätegehäuses ist ein Photoleiter 10 angeordnet, dessen
Anschlüsse 22 in den betreffenden Spannungsteiler eingeschaltet sind. In der Wand
23 ist weiter eine Achse 24 gelagert, die einerseits einen Verstellknopf
25 und andererseits die Blendenscheibe 13 trägt. Die Kante der Blendenscheibe
ist etwa spiralförmig ausgebildet, wie insbesondere in F i g. 3 erkennbar
ist, die einen Schnitt senkrecht zur Achse 24 darstellt. Beim Bewegen des Knopfes
25 schiebt sich die Blende 13 derart zwischen die Lichtquelle 12 und
den Photoleiter 10, daß der Photoleiter zunehmend schwächer belichtet wird
und damit sein Widerstand ansteigt, so daß die erstrebte Änderung im Spannungsteiler
10, 11 eintritt.
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Es ergibt sich, daß die Belichtungen durch das Raumlicht und durch
die Glühlampe 12 sich gegenseitig nicht stören, so daß einerseits die erwünschte
Kontrastregelung in Abhängigkeit vom Raumlicht und andererseits eine zusätzliche
Kontraststellung durch den Benutzer des Fernsehempfängers möglich ist.
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Auch wenn die Glühlampe 12 über die Leitung 21 an eine Stromquelle
von Netzfrequenz angeschlossen ist, lassen sich die Wirkungen der Lichtschwankungen
beseitigen oder wenigstens wesentlich verringein, wenn zwischen der Lichtquelle
12 und dem Photoleiter 10 eine lichtdurchlässige Platte 26 angeordnet
ist, die eine Schicht phosphoreszierenden Materials 4 trägt. Diese Platte kann einen
gewissen Ausgleich der ,keitsschwankungen bewirken, so daß störende Hellig Widerstandsschwankungen
des Photoleiters 10 vermieden sind.