DE888262C - Verbesserungen bei Kathodenstrahl-Abtasteinrichtungen fuer Bilduebertragungssysteme - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 81. AUGUST 1953

P 633p VIIIa121 α,ι

Die Erfindung behandelt Kathodenstrahl-Abtastanondnungen für Bildübertragungssysteme einr schließlich Fernsehen und Bildtelegnaphie, 'bei welchen ein Lichtpunkt benutzt wird, um das zu übertragene Bild abzutasten, wobei entsprechend der jeweiligen Helligkeitsverteilung hinter der Photozelle ein elektrisches Abbild entsteht, welches einem Verstärker in bekannter Weise zugeführt wird. Lichtpunkt-Abtasteinrichtungen können so ausgeführt werden, daß ein -sich bewegender oder fliegender Lichtpunkt erzeugt wird, welcher das zu übertragende Bild abtastet. Der bewegte Lichtpunkt kann auf verschiedenen Wegen erzeugt wenden, z. B. durch mechanische Methoden, jedoch üblicherweise unter Verwendung einer Kathodenstrahlröhre, deren Bildschirm durch den Elektronenstrahl abgetastet wird, wobei das so erzeugte Raster auf das abzutastende Bild projiziert wind. Für die Übertragung durchsichtiger Bilder, z. B. von Spielfilmen, wind der Leuchtfleck durch das durchsichtige Bild hindurch auf die Aufnahmeröhre projiziert. Bei einem nicht'durchsichtigen Bild wird¹ das reflektierte Licht von der Aufnahmeröhre aufgefangen. Lichtfleck-Abtasteinrichtungen können auch mit mechanischen Mitteln aufgebaut sein, welche Methode besonders bei der BiJdtelegraphie angewendet wird, bei welcher der Lichtfleck ruht und das Bild rotiert, wobei die Bildelemente nacheinander
wenden.

Es ist allgemein bekannt, daß bei jedem BiIdübertragungssystem, welches empfangsseitig als Wiedergalbeorgan eine Braunsche Röhre verwendet,

abgetastet

der Sender eine nichtlineare Signalamplitude-Licbt-Charakteristik aufweisen muß, wobei mit hohem Lichtpegel eine Abflachung der Amplitude einhergehen muß damit im übertragenen Bild die HaIbtöne richtig wiedergegeben werden. Bei Fernsehübertragungseinrichtungen besitzen z. B. die Aufnahmeröhren des Ikonoskop- und Bildikonoskoptyps diese Eigenschaft und eignen sich daher hervorragend für die Wiedergabe der Hal'btöne. Lichtpunkt-Abtasteinrichtungen besitzen jedoch diese Charakteristik nicht, wenn !dieselben mit stets gleichbleibender Helligkeit 'betrieben werden, wie es im allgemeinen üblich ist. Sollen aliso Lichtpunkt-A'btasteinrichtungen in Verbindung mit Bcaunschen Röhren auf der Empfangsseite betrieben wenden, so ist es erforderlich, das Gamma (d. h. die AmplitudencharakteriiStik) des erzeugten Bildsignals vor der Weiterleitung abzuändern. Entsprechend benötigen also· solche Lichtpunkt-Abtasteinrichtungen, die mit konstanter Helligkeit arbeiten, eine geeignete de-Gamtna-Charakteristik indem in Frage kommenden Verstärkungsglied, bevor 'das Bildsignal dem Übertragungskanal zugeführt wird.

Die Erfahrung hat indessen· gelehrt, daß bessere Ergebnisse erhalten werden, wenn der Sender bereits die gewünschte Signalamplitude-Licht-Charakteristik bei der Bilderzeugung selbst hervorbringt, als wenn in einer darauffolgenden Verstärkerstufe zur Erzielung der gewünschten Nichtlinearität eine entsprechende Korrektur vorgenommen wird.

Deshalb wurde früher bei· einem mit Kathodenstrahlröhren als Abtastorganen ausgerüsteten Fernsehübertragungssystem, in -welchem der durch den Film hindurch projizierte Lichtpunkt eine Photozelle anregt, wonach das gebildete Bildsignal in üblicher Weise verstärkt wind, vorgeschlagen, einen Bruchteil des verstärkten Bildstromes einem modulierenden Element der Kathodenstrahlröhre zuzuführen, wobei, die Helligkeit des Fluoreszenzflecks· punktweise dem gewünschten Übertragungsprinzip gemäß moduliert wird.

Die Erfindung befaßt sich im besonderen mit Lichtpunkt-A)btastsvstemen,die eine zu einer moduliereniden ' Elektrode der Kathodenstrahlröhre führende negative Rückkopplung aufweisen, wobei entsprechende Vorrichtungen vorgesehen sind, um den Grad der Gegenkopplung zu ändern, womit also der Gammawert eingeregelt wenden kann. Darüber hinaus sind in dieser Anordnung Einrichtungen zur Regelung des Verstärkungsgrades untergebracht, wobei die beiden erwähnten Regelorgane so miteinander kombiniert weiden, daß eine Einregelung des Gammawertes selbsttätig eine Variation des Venstä?rkungsgrades in dem erforderlichen Umfang zur Folge hat.

Durch dieses Verfahren wird erreicht, daß unerwünschte -Nachleuehteffekte auf dem Bildschirm der Wiedergaberöhre weitgehend ausgeglichen werden.

In einem Ausiführungsbeispiel dieser Erfindung wird die Aufnahmeröhre (Photozelle mit oder ohne Sekundärelektronenverstärker) einer Lichtpunkt-Abtastanordnung über einen Belastuiiigswiderstand mit dem Eingang eines Vorverstärkers verbunden, dessen Ausgangsspannung einem zweiten Verstärker zugeführt wind. Ein negativer Rückkopplungsweg führt einen Teil der am Ausgang dös Vorverstärkers auftretenden· Bildspannung zur Lichtquelle zurück, wenn erforderlich unter Benutzung eines in den Rückkopplungskanal eingeschalteten Phasendrehgliedes. Im Rückkopplungsweg ist ferner eine Einrichtung zur Regelung des Rückkopplungsgrades untergebracht. Wenn e_Q die Ausgangespannung des Vorverstärkers, G die Gesamtverstärkung der Aufnabmeröhre einschließlich Belastungs-widonstand, Vorverstärker und Lichtfleckhelligkeit, T die Lichtdurchlässigkeit bzw. das Reflexionsvermögen des zu übertragenden Bildes und α den Gegenkopplungsgrad bedeuten, so kann nachgewiesen wenden, d'aß die Beziehung gilt:

Wenn α klein ist, ist e_Q proportional T, wenn aber α zunimmt, erhält das Verhältnis zwischen e_Q und T immer mehr nichtlinearen Charakter in dem ge-■ wünschten Sinn, wobei did größten Helligkeitswerte abgeschwächt werden. Auf diese Weise kann durch die Kontrolle des Rückkopplungsgrades α mittels der für diesen Zweck vorgesehenen Schaltvorrichtung die erforderliche Größe des Gammawertes eingestellt werden. Diese Regelvorrichtung wird innerhalb oder außerhalb des gegengekoppel ten Teiles der Verstätkeranordnunig 'derart mit dem Verstärkungsregler kombiniert, daß, wie oben erwähnt, am Ausgang des zweiten Verstärkers der Spitzenamplitudenbereich annähernd konstant bleibt.

Die Lichtpunktquelle kann beliebig 'beschaffen sein, nur muß, wie angegeben, eine Korrtrolknöglichkeit vorhanden sein. Zum Beispiel kann erstere aus einer gewöhnlichen Kathodenstrahlröhre bestehen, wobei der Rüokkopplungsweg zu einer der Elektroden der Röhre führt, z. B. der Kathode o'der dem Wehneltzylinder, welche die Intensität des Strahlstromes steuert.

Außer der beschriebenen Einführung desGammaeffektes kann auch diurch negative Rückkopplung eines Teiles der am Verstärkerauisganig auftretenden Bildsignalspanoungeine automatischeKompensation no für durch Niachleuchteffekte auf dem Bildschirm der Empfingerröhre bewirkten Bildverzerrungen erreicht wenden. Indessen wind für diese Korrektur ein größerer Gegenkopplunigsgradi als für die Gammakontrolle 'benötigt. Deshalb können, falls erwünscht, Vorrichtungen eingeführt wenden, um eine passende und möglichst auch einregelbare Amplitude-Frequenz-Charakteristik im Gegenkopplungskanal zum Ausgleich (der Nachleuehteffekte hervorzubringen. Solche Vorrichtungen im Gegenkopplungsweg können z. B. aus einem Verstärker (wie 'der Vorverstärker im oben beschriebenen Ausführungsbeispiel) oder einer Schaltanordnung bestehen, welche eine abgleichbare Frequenzcharakteristik besitzt zwecks Ausgleich der Nachleuchteffekte. Wenn solche vornehmlich zur Kompensation

des Nachleuchtens vorgesehenen Einrichtungen vorgesehen werden, so kann die Gegenkopplung auch für die Gammakorrektur verwendet und in idem geforderten beschränkten Umfang für diesen Zweck benutzt wenden. Entsprechend dient die Gegenkopplung, soweit die Kompensation der Nachleuchteffekte in Frage kommt, nur dazu, die Toleranzen bei dem Abgleich der Amplitude-Frequenz-Charakteristik der im Gegenkopplungs'zweig vorgesehenen ίο Nachleuchtkompensation auszugleichen oder die Genauigkeit de'r Nachleuchtkompensation zu verbessern und gleichfalls den Einfluß der Strahlintensität auf die Nachleuchtcharakteristik abzuschwächen.

Falls erwünscht, kann aber auch ein höherer Gegenkopplungsgrad vorgesehen werden, z. B. zur Erreichung einer größeren Stabilität im Betrieb oder eines hölberen Grades der Nachleuchtkompensation. Da der angewendete Gegenkopplungsgrad in ao diesem Fall für die Gammakorrektur als mehr als ausreichend bezeichnet werden kann, müssen in den darauffolgenden Verstärkern weitere Korrekturglieder vorgesehen sein, um diesen Überschuß auszugleichen außerhalb des Rückkopplungseystems, welches .das Bildsignal bei (der Übertragung passiert. Im Fall, daß ein Sender oder Empfänger auf einem geschlossenen Kreis arbeitet, können weitere Gammakorrekturglieder natürlich auch im Empfänger eingebaut werden. Die Methode, einen größeren Gegenkopplungsgrad vorzusehen als es für die Gammakorrektur erforderlich ist, hat auch den weiteren Vorteil, daß bei dem Abgleich der Amplitude-Frequenz-Charakteristik der im Gegenkopplungszweig vorgesehenen Nachleuchtkompensation weniger Sorgfalt aufgewendet zu werden braucht.

Zum besseren Verständnis der Erfindung soll unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, welche zwei typische Schaltanordnungen wiedergeben, das Verfahren näher erläutert wenden.

Fig. ι zeigt eine Schaltanordnung, in welcher eine Gamma- und Verstärkerkontrolle innerhalb des Rückkopplungsweges vorgesehen sind;

Fig. 2 zeigt eine Anordnung, bei der eine Verstärkungsregelung außerhalb des Gegenkopplungs-Z'weiges vorgenommen wird.

In Fig. ι ist eine Schaltanordnung dargestellt, bei welcher eine Gamma- und Verstärkungsregelung innerhalb des Gegenkopplungskanals vorgesehen sind. Eine Liehtnedt-Abtasteinridhtung ist bei 1 angedeutet, welche eine Kathodenstrahlröhre und die üblichen Fokussier- und Ablenkspulen 2 und 3 enthält. Die Anordnung ist derart ausgelegt, daß ein Leuchtfleck hervorgebracht wird, der entweder eine einzige Zeile in horizontaler Richtung oder, falls erwünscht, ein vollständiges Raster schreibt. Soll ein einzelnes stehendes Bild übertragen werden, so wird die Anordnung so beschaffen sein, daß der Taststrahl ein komplettes Raster schreibt, im Fall eines bewegten Films dagegen nur eine einzige Zeile in horizontaler Richtung. Wie gezeigt, wird der Lichtfleck mittels der Linse S auf das 'durchsichtige Bild 6 projiziert. Die Kondensorlinse 7 sammelt das entsprechend dem jeweiligen Bildinhalt in der Intensität schwankende Licht und führt dasselbe der photoelektrischen Aufnahmeröhre 8 zu, welche, wie gezeigt, vorzugsweise auis einem Sekundärelektronen^ vervielfacher besteht, obschon diese Ausführunigsart für die Durchführung des Erfindiungsgedankens nicht unbedingt erforderlich ist. Die Ausgangs-Spannung der Aufnahmeröhre 8 wird über den Belastungswiderstand 9^α dem Vorverstärker 9 zugeführt, die an diesem abgenommene Ausgangsspannung führt zu einem zweiten Verstärker mit den Röhrenstufen ι ο und 11. So weit es den normalen Betrieb der Stufen 9, 10 undi 11 angeht, braucht nur hervorgehoben zu werden, daß diese Verstärkerstufen, wie gezeigt, eine gebräuchliche Widerstandskoppliung aufweisen, deren Dimensionierung nach den üblichen Richtlinien zu erfolgen hat, ohne daß besondere Kunstgriffe anzuwenden wären. In den Kathodenkreisender Röhrenstufen 9 und 10 werden veränderliche Kapazitäten 12 und 13 zur Kompensation des Nachleuchteffektes vorgesehen. Ein veränderlicher Widerstand 14 im Katbodenkreis· der Röhrenstufe 9 dient dazu, die Gittervorspannung der Röhre einzustellen.

Um den Spitzenpegel der von der Anordnung verstärkten Bildspannung einigermaßen konstant z<u halten, ist ein Potentiometer 15 im Anodenkreis der Röhre 10 vorgesehen, wobei ein Teil der Bildspannung vom Kathadenkreis der Röhre 11 mittels des Potentiometers 16 negativ zurückgekoppelt und¹ die am Potentiometer 16 abgegriffene Spannung dem Steuergitter der Kathodenstrahlröhre zugeführt wird.

Die beiden Potentiometer 15 und 16 werden miteinander kombiniert oder 'auf eine gemeinsame Achse gesetzt, so daß die mittels des Potentiometers 16 bewirkte Gammakorrektur automatisch dien Ver- i°° Stärkungsgrad (der Anordnung in dem gewünschten Sinn beeinflußt.

Ein GlättungskondensatoT 17 ist im Rückkopplungskanal gleichzeitig mit einer Schaltanordnung zur Wiederherstellung des Gleichstrommittelwertes vorgesehen. Falls erwünscht, kann ein gesonderter Verstärker konstanten Verstärkungsgrades 19 im Gegenkopplungsweg angeordnet werden.

Fig. 21 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens bei welchem sich der Verstärkunigs- no regler außerhalb des Gegenkopplungskanals befindet. In dieser Figur bezeichnen die Zahlen jeweils Schaltelemente gleicher oder ähnlicher Wirkungsweise. In dieser Figur wird das am Ausgang der Aufnahmeröhre 8 abgenommene Bildsignal über den Belastungswiderstand 20° einem Vorverstärker 20 üblicher Bauart zugeführt und die verstärkte Spannung den Verstärkeranordnungem 21, 2:2 und 23 zugeführt.

In 'diesem 'besonderen Fall wind die rückkoppelnde Spannung andern im Kathodenkreis der Verstärkerröhre 21 liegenden Potentiometer 24 abgegriffen; der Verstärkungsgrad des Verstärkers als Ganzes wird dagegen mittels des Potentiometers 25 einferegelt, welches im Kathodenkreis der Röhre 26 iegt. Auch hier wieder werden die Potentiometer 24

und 25 miteinander kombiniert bzw. mittels gemeinsamer Achse angetrieben, wodurch der Gammawert sowie der Verstärkungsgrad in Abhängigkeit voneinander eingestellt wenden können·.

Ähnlich der in Fig. 1 gezeigten Anordnung wind ein Glättungskondensatoi 17 zusammen· mit einer Röhre zur Wiederherstellung des Gleichistromwertes 18 im Rückkopplungszweig angeordnet, und ebenso, falls erwünscht, ein zusätzlicher Verstärker 19 vorgesehen.

Bei allen Anordnungen gemäß dem Erfindungsgedanken wird zur Vermeidung von Instabilitäten durch positive Rückkopplung die Frequenzkurve in den kritischen Gelbieten abgebrochen.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Liohtpunkt-Abtasteinrichtung für Bildübertragungssysteme mit einer Kathodenstrahlröhre, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildschirm der Röhre abgetastet wird, eine Aufnahmeröhre vorgesehen ist, welche die durch die Abtastung des Bildes entstehenden Helligkeitsuntersdhiede auswertet, woran sich ein Verstärker anschließt, der das von der Aufnahmeröhre gelieferte Bildsignal verstärkt und mit Einrichtungen ausgerüstet ist, om einen Teil des verstärkten Bildsignals zu einer Steuerelektrode der Kathodenstrahlröhre zurückzuführen, und daß weiter der Gradl der Gegenkopplung verändert werden kann, wodurch der Gammawert eingeregelt wird, ferner daß KontroUeinrichtungen angeordnet sind, um den Veretärkuogsgraddes Bildsignalverstärkers zu, ändern, wobei die beiden Regeleinrichtungen miteinander kornbiniiert oder gleichzeitig angetrieben werden, womit bei einer Änderung des Gammawertes automatisch der Verstärkungsgrad des Bildsignalverstärkers in der erforderlichen Richtung •beeinflußt wind.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Verstärkungsregler innerhalb des Gegenkopplungszweiges· befindet.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenkopplungskanal einen gesonderten Verstärker konstanten Verstädcungsgradeis enthält.
4. 4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, «dadurch gekennzeichnet, daß die Regeliglieder als Potentiometer ausgeführt werden, die auf gemeinsamer Achse montiert sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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