DE1562273C

DE1562273C - Circuit for the beam current control of a television pickup tube

Info

Publication number: DE1562273C
Authority: DE
Inventors: Harpenden Hertford White Norman William (Großbritannien)
Original assignee: Marconi Instruments Ltd
Current assignee: Marconi Instruments Ltd
Publication date: 1971-09-30

Description

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Die Erfindung betrifft eine Strahlstromregelung von der Bildhelligkeit so regelt,. daß der Arbeitseiner Fernsehaufnahmeröhre mit Speicherschirm in punkt der Röhre auf der Kennlinie, die für eine b'eeiner Fernsehkamera, z. B. für ein Image-Orthikon stimmte Bildhelligkeit die Abhängigkeit der Videooder ein Vidikon. Bekanntlich ist bei solchen Röhren ausgangsspannung vom Strahlstrom darstellt, bei die Amplitude des erzeugten Videosignals von der 5 verschiedenen Werten der Bildhelligkeit stets dort Helligkeit des Aufnahmegegenstandes abhängig. Man liegt, wo die Videoausgangsspannung mit wachsendem ist daher bemüht, diese Helligkeit durch eine ent- Strahlstrom nicht weiter ansteigt,
sprechend angepaßte Beleuchtung weitgehend kon- Die Erfindung besteht darin, daß die Regelspanstant zu halten. nung.der Steuerelektrode über so bemessene nichtin vielen Fällen läßt es sich jedoch nicht vermeiden, ίο lineare Schaltungselemente zugeführt wird, daß die daß die Helligkeit stark schwankt. Beispielsweise Krümmung der Kurve, die die Abhängigkeit der an kann die Helligkeit bei industriellen Kurzschluß- der Steuerelektrode wirksamen Regelspannung von anlagen oder beim Röntgenfernsehen in der Größen- der Videoausgangsspannung darstellt, die Krümmung Ordnung von 1:1000 schwanken. Dabei tritt eine der Kurve, die die Abhängigkeit der Videoausgangs-Schwierigkeit auf, die zunächst an Hand der F i g. 1 15 spannung von dem einzuregelnden, optimalen Strahlder Zeichnung erläutert wird. strom für verschiedene Werte der Bildhelligkeit dar-The invention relates to a beam current control that regulates the image brightness. that the work of a television recording tube with storage screen in point of the tube on the characteristic curve, which for a b'eeiner television camera, z. B. for an image orthicon, the image brightness was correct depending on the video or a vidicon. It is known that the output voltage of such tubes is represented by the beam current, while the amplitude of the video signal generated is always dependent on the brightness of the object being recorded on the 5 different values of the image brightness. One lies where the video output voltage is increasing with increasing efforts, therefore, this brightness does not increase further by a de- beam current,
Speaking adapted lighting largely con- The invention consists in keeping the standard chip. In many cases, however, it cannot be avoided that linear circuit elements are supplied so that the brightness fluctuates greatly. For example, the curvature of the curve, which represents the dependence of the brightness in the case of industrial short-circuiting of the control electrode effective control voltage of systems or in the case of X-ray television in the magnitude of the video output voltage, the curvature order of 1: 1000 fluctuates. In this case, one of the curves occurs which shows the dependency of the video output difficulty, which is initially shown on the basis of FIGS. 1 15 voltage of the optimal beam to be adjusted in the drawing is explained. current for different values of the picture brightness

F i g. 1 zeigt die Abhängigkeit der Amplitude des stellt, annähernd ausgleicht.F i g. 1 shows the dependence of the amplitude of the represents, approximately compensates.

erzeugten Videosignals U₁ von dem in der Aufnahme- Es ist zwar bekannt (deutsche Auslegeschriftgenerated video signal U ₁ from the one in the recording It is known (German Auslegeschrift

röhre eingestellten Strahlstrom /, und zwar für ver- 1131 264), ein Videosignal über ähnlich ausgebildetetube set beam current /, namely for ver 1131 264), a video signal via similarly formed

schiedene Werte der Helligkeit des Aufnahmegegen- 20 nichtlineare Schaltungselemente zu führen. Dort trittto lead different values of the brightness of the recording counter-20 non-linear circuit elements. There kicks

Standes als Parameter. F i g. 1 zeigt, daß die dar- aber die der Erfindung zugrunde liegende AufgabeStandes as a parameter. F i g. 1 shows that the present but the underlying object of the invention

gestellten Kennlinien an einem Punkt χ von einer gar nicht auf, und es handelt sich auch nicht um eineThe characteristic curves at a point χ from one do not even appear, and it is not a question either

verhältnismäßig großen Steigung auf eine kleine Regelschaltung. Vielmehr erfolgt dort eine Verzer-relatively large slope on a small control circuit. Rather, there is a distortion

Steigung übergehen. Es ist nun zweckmäßig, die rung des Signalverlaufes, um bestimmte Amplituden-Pass the slope. It is now advisable to change the signal curve to certain amplitude

Aufnahmeröbre bei sich ändernder Helligkeit stets 25 bereiche zu dehnen oder zu komprimieren (z. B. im Punkt .γ zu . betreiben, d.h. den Strahlstrom/ Gammakorrektur). - ■Always stretch or compress 25 areas as the brightness changes (e.g. at point .γ to. operate, i.e. the beam current / gamma correction). - ■

je nach Helligkeit zu ändern. Links vom Punkt χ Die Erfindung beruht auf folgender Erkenntnis, würde man nicht die maximal mögliche Amplitude Wenn man aus F i g. 1 für die Maximalamplituden des Videosignals U₁ erhalten, und es können auch des Videosignals U₁ im Punkt χ den jeweils opti-Signalanteile verlorengehen, rechts vom Punkt χ 3° malen Strahlstrom I₀ darstellt, ergibt sich ein nichtwürde die Amplitude des Videosignals nicht mehr linearer Zusammenhang, der in F i g. 2 durch die nennenswert steigen, jedoch das Signal-Rausch-Ver- Kurve 17 dargestellt ist. Diese Kurve 17 ergibt sich hältnis verschlechtert.. aus der Kurvet in F i g. 1. Der optimale Strahl-Es ist bekannt, die Kamera mit manuellen Ein- strom I₀ ändert sich also mit steigender Amplitude Stellmitteln für den Strahlstrom zu versehen, die im 35 des Videosignals U₁ weniger stark. Bei Verwendung allgemeinen stufenweise mit einem Drucktastensatz einer bekannten linearen Regelschaltung wird keine erfolgt. Dieser wird von Hand so betätigt, daß bei- zufriedenstellende Regelung über den gesamten Bereich spielsweise bei einer Röntgenfernseheinrichtung das von / erreicht. Wählt man z. B. die Regelverstärkung Bild optimal ist. Diese Lösung ist aber zeitraubend bei größter Helligkeit (d. h. größtem I₀) gleich 1, so und insbesondere beim Röntgenfernsehen nachteilig, 4° ist sie bei kleinem I₀ zu klein.^weil sich dort der Strahlweil der Patient unnötig lange den Röntgenstrahlen strom in Abhängigkeit von U₁ gemäß dem unteren ausgesetzt ist. Teil der Kurve 17 stärker ändern muß. Es wird dann Es ist auch bekannt (USA.-Patentschrift 2 987 645), nicht die optimale Regelung erreicht. Wählt man die eine Regelschaltung·,für den Strahlstrom vorzusehen, Regelverstärkung bei geringster Helligkeit (d. h. kleindie selbsttätig bei den verschiedenen Werten der 45 stern Strahlstrom) gleich 1, so ist sie bei großem I₀ Helligkeit den Strahlstrom auf den Punkt .v einstellt. zu groß, und es besteht die Gefahr einer. Schwing-Bei dieser- Schaltung wird durch Gleichrichtung des neigung. Die erfindungsgemäße Regelschaltung hat von der Aufnahmeröhre, erzeugten Videosignals eine nun eine Kennlinie gemäß der gestrichelten Kurve 18 Rcgels'panriun'g gewonnen, die auf den Strahlstrom / in F i g. 2, d. h. die Regelspannung Ur ändert sich einwirkt und diesen bei sich ändernder Helligkeit 50 in Abhängigkeit von dem verstärkten Videosignal U₁ auf einer Kurve K regelt, so daß bei jeder Helligkeit bei steigendem U₁, d. h. steigendem .Z₀, weniger stark, der optimale Strahlstrom I₀ eingestellt wird. Die Krümmung der Kurve 17, bedingt durch die Es hat sich gezeigt, daß diese bekannte Schaltung Eigenart der Aufnahmeröhre, wird also durch Krürnnicht einwandfrei arbeitet. Je nach Größe der Regel- mung der Kurve 18, hergestellt durch die erfindungsvcrstärkung ist entweder die Regelung nicht aus- 55 gemäße Regelschaltung, ausgeglichen. Über die gereichend oder die Regelschaltung neigt zu Schwin- samte Regelschleife entsteht dadurch eine lineare gungen. Regelung, wie symbolisch durch die Gerade 20 dar-to change depending on the brightness. To the left of the point χ The invention is based on the following knowledge if one would not obtain the maximum possible amplitude. 1 for the maximum amplitudes of the video signal U ₁ , and the video signal U ₁ can also lose the respective opti-signal components at point χ , to the right of point χ represents 3 ° of the beam current I ₀ , the amplitude of the video signal no longer results linear relationship that is shown in FIG. 2 through which rise appreciably, but the signal-to-noise curve 17 is shown. This curve 17 results from the ratio deteriorated .. from the curve in FIG. 1. The optimal beam - It is known that the camera with manual inflow I ₀ changes with increasing amplitude to provide adjusting means for the beam current, which in 35 of the video signal U _{1 is} less pronounced. When using general stepwise with a push button set of a known linear control circuit none is done. This is operated by hand in such a way that if the regulation is satisfactory over the entire range, for example in the case of an X-ray television device, the /. If you choose z. B. the control gain image is optimal. However, this solution is time-consuming with the greatest brightness (i.e. the greatest I ₀ ) equal to 1, so and especially disadvantageous with X-ray television, 4 ° it is too small with a small I ₀ of U ₁ is exposed according to the lower one. Part of the curve 17 must change more. It is then also known (US Pat. No. 2,987,645) that optimal control is not achieved. If one chooses the one control circuit to provide for the beam current, control gain at the lowest brightness (i.e. small which is automatically equal to 1 for the various values of the 45 star beam current), then with a high I ₀ brightness it sets the beam current to point .v. too big and there is a risk of one. Oscillating in this circuit is made by rectifying the inclination. The control circuit according to the invention has obtained from the video signal generated a characteristic curve according to the dashed curve 18 Rcgels'panriun'g, which is based on the beam current / in FIG. 2, ie the control voltage Ur changes and controls this with changing brightness 50 as a function of the amplified video signal U ₁ on a curve K , so that with every brightness with increasing U ₁ , ie increasing .Z ₀ , the optimal beam current I _{0 is} set. The curvature of the curve 17, caused by the It has been shown that this known circuit peculiarity of the pickup tube, is therefore not working properly by Krürn. Depending on the size of the regulation of the curve 18, produced by the reinforcement according to the invention, either the regulation, which is not the correct regulation circuit, is compensated. This creates a linear movement over the sufficient or the control circuit tends to oscillate. Control, as symbolically represented by the straight line 20

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese gestellt ist.The invention is based on the object, this is set.

bekannte Regelschaltung so weiterzubilden, daß sie Die Erfindung wird im folgenden an einem in eine einwandfreie Regelwirkung hat und unerwünschte 60 F i g. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel erläutert.
Schwingungen vermieden werden. In F i g. 3 wird ein Röntgenschirmbild S von Die Erfindung geht aus von einer Schaltung zur einer Kamera mit einer Orthikon-Aufnahmeröhre 1 Strahlstromregelung einer Fernsehaufnahmeröhre, bei aufgenommen. Das Videosignal am Ausgang der der von dem Spitzenwert des erzeugten Videosignals Röhre 1 wird in einem Verstärker 2 verstärkt und eine Regolspannung mit einer gegenüber der Ab- 65 nach einer weiteren Verstärkung in einem Verstärtastung eines Speicherelementes großen Zeitkonstante ker 3 einem Wiedergabegerät 21 zugeführt. Der Verabgeleitet wird, die an einer Steuerelektrode der Röhre stärker 3 hat eine steuerbare Verstärkung, die mit einer die Intensität des Abtaststrahles in Abhängigkeit über eine Leitung 22 zugeführten Spannung veränder-further develop known control circuit in such a way that the invention is described below in a proper control effect and undesirable 60 F i g. 3 illustrated embodiment explained.
Vibrations are avoided. In Fig. 3 is an X-ray screen image S of The invention is based on a circuit for a camera with an orthicon recording tube 1 beam flow control of a television recording tube, recorded at. The video signal at the output of the tube 1 from the peak value of the video signal generated is amplified in an amplifier 2 and a control voltage with a time constant ker 3 which is large compared to the output 65 after further amplification in a memory element is amplified is fed to a playback device 21. Which is administered, which is stronger at a control electrode of the tube 3, has a controllable gain, which changes with a voltage fed to the intensity of the scanning beam as a function of a line 22.

bar ist. Die Ausgangsspannung' des Verstärkers 2 wird nach einer weiteren Verstärkung in einem Verstärker 4 mit von Hand einstellbarer Verstärkung einem Spitzengleichrichter 5 zugeführt, der eine Zeitkonstante hat, die lang ist gegenüber der Zeit, die der Abtaststrahl in der Röhre 1 zum Abtasten eines Speicherelementes des Speicherschirmes benötigt. Die Zeitkonstante hat z. B. die Dauer von 10 bis 20 Bildern. Die Ausgangsspannung des Gleichrichters 5 wird einem Kathodenfolgerverstärker 6 zugeführt. Die am Ausgang des Verstärkers 6 auftretende Regelspannung wird erfindungsgemäß mit einer Spannungsverformungsschaltung mit einem einstellbaren Widerstand 9, einer Diode 10 und einer einstellbaren Spannungsquelle mit einem Potentiometer 13 gemäß der Kurve 18 von Fig. 2 umgeformt. Die Diode 10 wird bei steigender Regelspannung Ur mehr leitend und formt dadurch die Regelspannung Ur gemäß Kurve 18. Periodische Impulse 23 von der Zeilenablenkschaltung werden dem Steuergitter einer Röhre 7 zugeführt, deren Anode über einen Kondensator 14 und einer Diode 8 mit der Ausgangsklemme des Kathodenfolgerverstärkers 6 verbunden.ist. Dort werden sie von der Regelspannung amplitudenmoduliert und kapazitiv über einen Koppelkondensator 15 einem Spitzengleichrichterll zugeführt, dessen gleichgerichtete Ausgangsspannung einer einstellbaren Vorspannung von einem Potentiometer 16 überlagert wird. Die Modulation der Impulse 23 mit der Regelspannung hat den Vorteil, daß die Gleichspannungsschaltungen 6 und 11 galvanisch durch den Kondensator 15 getrennt werden und daher einander weniger stören können. Die Ausgangsspannung des Gleichrichters 11 dient als Regelspannung Ur zur Steuerung des Strahlstroms an einer Elektrode in der Röhre 1.is cash. The output voltage 'of the amplifier 2, after further amplification in an amplifier 4 with manually adjustable gain, is fed to a peak rectifier 5 which has a time constant which is long compared to the time taken by the scanning beam in the tube 1 to scan a storage element of the storage screen needed. The time constant has z. B. the duration of 10 to 20 images. The output voltage of the rectifier 5 is fed to a cathode follower amplifier 6. The control voltage occurring at the output of the amplifier 6 is converted according to the invention with a voltage deformation circuit with an adjustable resistor 9, a diode 10 and an adjustable voltage source with a potentiometer 13 according to the curve 18 of FIG. The diode 10 becomes more conductive with increasing control voltage Ur and thereby forms the control voltage Ur according to curve 18. Periodic pulses 23 from the line deflection circuit are fed to the control grid of a tube 7, the anode of which is connected to the output terminal of the cathode follower amplifier 6 via a capacitor 14 and a diode 8 connected is. There they are amplitude-modulated by the control voltage and capacitively fed via a coupling capacitor 15 to a peak rectifier, the rectified output voltage of which is superimposed on an adjustable bias voltage by a potentiometer 16. The modulation of the pulses 23 with the control voltage has the advantage that the DC voltage circuits 6 and 11 are galvanically separated by the capacitor 15 and can therefore interfere less with one another. The output voltage of the rectifier 11 serves as the control voltage Ur for controlling the beam current at an electrode in the tube 1.

Der Ausgang des Verstärkers 6 ist außerdem über den Kondensator 15 mit einem Gleichrichter 12 verbunden, dessen Ausgangsspannung eine Regelspannung zur automatischen Verstärkungsregelung des Verstärkers 3 bildet. Diese Regelspannung verringert die Verstärkung dieses Verstärkers 3 beim Ansteigen der Amplitude der modulierten Impulse. Dadurch wird die Amplitude des Videosignals am Ausgang des Verstärkers 3, die sich bei ändernder Helligkeit gemäß F i g. 1 ändert,. konstant gehalten.The output of the amplifier 6 is also connected to a rectifier 12 via the capacitor 15, whose output voltage is a control voltage for the automatic gain control of the Amplifier 3 forms. This control voltage reduces the gain of this amplifier 3 when it rises the amplitude of the modulated pulses. This will adjust the amplitude of the video signal at the output of the amplifier 3, which when the brightness changes according to FIG. 1 changes. kept constant.

Der Widerstand 13 wird nun so eingestellt, daß in F i g. 2 die Krümmung der Kurve 18 die Krümmung der Kurve 17 annähernd ausgleicht. Die Regelschaltung arbeitet dann bei allen Helligkeitswerten mit optimaler Regelverstärkung, jedoch ohne Gefahr einer Schwingneigung derart, daß der Strahlstrom stets annähernd im optimalen Punkt χ liegt. Zu diesem Zweck ist die Regelverstärkung über die Schleife 1-2-4-5-6-15-11 in dem Teil der Kurven in F i g. 1 unterhalb des Punktes x, also links von I₀, größer als'1 und in dem Teil der Kurven oberhalb vom Punkt λ:, also rechts von I₀, kleiner als 1 bemessen.The resistor 13 is now set so that in FIG. 2 the curvature of curve 18 approximately compensates for the curvature of curve 17. The control circuit then works with optimal control gain for all brightness values, but without the risk of a tendency to oscillate in such a way that the beam current is always approximately at the optimal point χ . For this purpose the control gain is via the loop 1-2-4-5-6-15-11 in the part of the curves in FIG. 1 below point x, i.e. to the left of I ₀ , larger than 1 and in the part of the curves above point λ: i.e. to the right of I ₀ , smaller than 1.

Claims

Patent claims:

1. Circuit for beam current control of a television pickup tube, in which a control voltage with a time constant that is large compared to the scanning of a memory element is derived from the peak value of the video signal generated. Controls the image brightness so that the operating point of the tube on the characteristic curve, which represents the dependence of the video output voltage on the beam current for a certain image brightness, is always at different values of the image brightness where the video output voltage does not increase further with increasing beam current, characterized in that the control voltage [Ur) of the control electrode is supplied via non-linear circuit elements (9, 10, 13) dimensioned in such a way that the curvature of the curve (18), which determines the dependence of the control voltage (Un) effective at the control electrode, on the video output voltage (U ₁ ) shown, the curvature of the curve (17), which represents the dependence of the video output voltage (U ₁ ) on the adjusted, optimal beam current (Z ₀ ) for different values of the image brightness, approximately compensates.

2. Circuit according to claim 1, characterized in that the non-linear circuit elements are shunted to the control voltage path (4, 5, 6, 15, 11) and are out of the series connection a resistor (9), a diode (10) and a voltage source (13) consist ...

3. Circuit according to claim 2, characterized in that that the resistor (9) and / or the voltage value of the voltage source (13) is adjustable is.

1 sheet of drawings