DE2805357C2

DE2805357C2 - Fernsehkamera mit einer Blendenregelung und einer regelbaren Bildsignalverstärkungsschaltung

Info

Publication number: DE2805357C2
Application number: DE2805357A
Authority: DE
Inventors: Martinus Franciscus Adriana Maria Breda Geurts
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1977-02-21
Filing date: 1978-02-09
Publication date: 1984-10-31
Also published as: AU3335878A; ATA120278A; NL7701811A; FR2381429A1; AT363527B; GB1553964A; BR7801008A; IT1092672B; JPS53103317A; SE7801827L; DE2805357A1; FR2381429B1; US4174526A; CA1134025A; IT7820382A0; AU511360B2; JPS6022863B2

Description

:5 Die Erfindung bezieht sich auf eine Fernsehkamera mit einer Blendenregelung und einer regelbaren Bildsignalverstärkungsschaltung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Eine derartige Fernsehkamera ist in der DE-AS

jo 19 27 969 beschrieben worden. Das von der Bildsignal verstärkungsschaltung abgegebene Bildsignal wird mit dem mittleren Wert, dem Spitzenwert oder einem zwischenüegenden Wert in einer Signalvergleichsschaltung mit einem eingestellten gewünschten Signalwert verglichen, und bei einem Signalunterschied werden die Blendenregelung und/oder die Verstärkungsschaltung durch das Differenzsignal zur Verringerung des Unterschiedes gesteuert. Bei größeren Szenenlichtstärken wird nur die Blende durch das Differenzsignal geregelt, bei geringeren Szenenlichistärken wird nur die Ven-klrkungsschaitung durch das Differenzsignal geregelt, und bei einer mittleren Szenenlichtstärke gibt es einen Übergang von der einen auf die andere Regelung.

Bei der beschriebenen automatischen Regelung geht der Übergang von der einen auf die andere Regelung mit einer Diskontinuität in der Regelkennlinie des ganzen Regclsystems zum Konstanthalten des Bildsignalwertes einher. Die Diskontinuität beruht auf den völlig anderen Regelkennlinien bei der beispielsweise elektromechani-

5» sehen Blendenregelung und der elektronischen Regelung der Bildsignalverstärkungsschaltuiig, die beide, abhängig von der Art des betreffenden Regelsystems mit anderen Regelgeschwindigkcitcn und -eigenschaften arbeiten.

Die Erfindung hat die Aufgabe, eine Fernsehkamera zu schalTen, bei der das Diskontinuitätsproblem bei der automatischen Regelung beim Übergang von Blendenregclung auf die Regelung der Bildsignalverstärkungsschaltung nicht auftritt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Fernsch-

N) kamera der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs gelöst.

Bei einer derartigen Kamera wird vorteilhaft erreicht, daß bei einem ausgeschalteten automatischen Regelsystem die Fernsehkamera vom Kameramann auf günstige

ιό Weise bei wechselnden S/cncnlichlstärkcn betrieben werden kann.

Eine zur automatischen Regelung und zur Handsteuerung geeignete Kamera zum mehr oder weniger Kon-

itanthalten des Blindsignalwen.es weist dazu das Kennzeichen auf, daß die Kamera mil einem Schalter zum Aus- bzw. Einschalten der Blendenregelung versehen ist, wobei das Einstellelement für die Blendenöffnung mit ;inem Handbetätigungselement verschen ist.

Eine andere mögliche Ausführungsform weist das Kennzeichen auf, daß die Kamera mit einem Umschalter mit mindestens einem ersten and einem zweiten Wahlkontakt und einem Mutterkontakt versehen ist. wobei der Mutterkontakt mit dem Blendeneinstellelement zur Steuerung der Blende gekoppelt ist und wobei der erste, zu einer automatischen Regelung gehörende Wahlkoniakt über eine Signalvergkichsschaltung mit dem Ausgang der Bildsignalverstärkungsschaltung verbunden ist und der zweite, zu einer Handbetätigung gehörende Wahlkontakt an eine einstellbare Vorspannung gelegt ist. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß es möglich und günstig ist, ein einziges automatisches oder handbetätigbares Regelsystem zum mehr oder weniger Konstanthalten des Bildsignalwertes anzuwenden. Dabei wird nur die Blendenregelung unmittelbar beeinflußt und vom Einstellelement der Blendenöffnung wird Information für die (folglich indirekte) Regelung der Bildsignalverstärkungsschaltung erhalten.

Bei der automatischen Regelung wird die Regelinformation für die Blende am Ausgangssignal der Bildsignalverstärkungsschaltung entnommen, und diese Regelinformation wird dabei nachdrücklieb nicht, wie auf bekannte V/eise, unmittelbar der Verstärkungsschaltung zur Verstärkungsregelung zugeführt. Dadurch resultiert ein einziges Regelsystem mit einer kontinuierlichen Regelkennlinie statt der genannten zwei unabhängigen Regelsysteme mit verschiedenen Regelkennlinien, welche zu einer diskontinuierlichen Regelkennlinie für das ganze System führen.

Bei Handbetätigung des Einstellelementes der Blende wird, wie bemerkt, von diesem Element Information in bezug auf die Blendenöffnung erhalten, die als Regelinformation für die Verstärkungsregelung der Bildsignalverstärkungssch^:iltung benutzt wird. Das Resultat ist, daß bei Handbetätigung der Blende gleichzeitig die Bildsignalverstärkung in gewünschtem Sinne beeinflußt wird, so daß der Kameramann durch diese einzige Handlung gleichzeitig zwei Effekte in dem einzigen Regelsystem erhält, die zusammen zum gewünschten Konstanthalten des Bildsignal'vertes bei wechselnden Szrnenlichtstärken führen.

Eine in der Praxis bewährte Kombination aus Blenden- und Verstärkungsregelung erfolgt bei einer Kamera, die das Kennzeichen aufweb!., daß die Bildsignalversiärkungsschaltung einen nicht-linear geregelten Verstärkungsfaktor bat.

Die optimale Kombination wird bei einer Kamera erreicht, die das Kennzeichen aufweist, daß der geregelte Verstärkungsfaktor einen nahezu hyperbolischen Verlauf hat.

Zur Verbesserung der Bildqualität bei Wiedergabe einer Szene mit geringen Lichtstärken weist eine Fernsehkamera nach der Erfindung das Kennzeichen auf, daß die genannte elektronische Regelschaltung außer dem genannten ersten, einen zweiten Signalausgang hat. der mil einem Ein-Ausschalt-Signaleingang eines Tiefpaßfilters verbunden ist, das in Reihe mit der Bildsignalverstiirkungsschaltung aufgenommen ist.

Weiter weist eine einfache Ausführungsform der Kamera das Kennzeichen auf, daß die elektronische Regelschaltung mit einer ersten .>nd einer zweiten Schwellenschaltung versehen ist. die mit dem ersten bzw. zweiten Signalausgang verbunden ist. wobei die Signalschwelle nach der ersten Schwellenschaltung zum Liefern eines Aiisgangssignals überschritten werden kann.
Eine optimale Bildqualitätsverbesserung tritt bei der Wiedeigabe eines Bildsignals auf. das durch eine Fernsehkamera erzeugt worden ist. die das Kennzeichen aufweist, daß das Tiefpaßfilter ein Frequenzband von 0 bis in die Größenordnung von etwa 3 MHz hat.
Eine für Farbfernsehen geeignete Fernsehkamera

to weist das Kennzeichen auf. daß in der mit mehreren Bildsignalkanälen versehenen Kamera jeder Signalkana! eine Bildsignalverstärkungsschaltung enthält, deren Regelsignaleingänge miteinander verbunden und an den Signalausgang gelegt sind.

υ Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 einen Schaltplan einer erfindungsgemäßen Farbfernsehkamera,

Fig. 2 eine Regelkennlinie bei der automatischen Regelung,

Fig. 3 eine Steuerkennlinie bei Handsteuerung.

In Fig. 1 ist 1 eine Szene, von der Licht herrührt mit einer Lichtstärke L. Das Szenenlicht mit der Stärke L wird über eine Blende 2 mit einer Blendenöffnung 3 auf ein optisches System 4 geworfen. In Fig. 1 ist das optische System 4 auf schematische Weise mit Licht eines bestimmten Farbtons durchlässigen bzw. reflektierenden

M) Spiegeln 5, 6 und 7 und lichtreflektierendea Spiegeln 8 und 9 dargestellt, wodurch rot (Λ), blau (B) und grün (G) gefärbtes Licht LR, LB bzw. LG auf die jeweiligen Fernsehaufnehmer I0_R, 10_B bzw. 10^ geworfen wird. Die Fernsehaufnehmer 10, das optische System 4 und die

.15 Blende 2 bilden einen Teil einer Farbfernsehkamera, von der nur zum Verständnis der Erfindung relevante Teile auf schematische Weise in Fig. 1 dargestellt sind. So wird in der Praxis das optische System 4 mi! einem prismatischen Farbspalter ausgebildet sein und werden den

■w Fernsehaufnehmern 10. die als Aufnahmeröhren oder als Feststoffaufnehmer ausgebildet sind, auf bekannte Weise Steuer-. Ablenk-. Fokussier- und Korrektursignale zugeführt.

Die Fernsehaufnehmer 10„. 10_B und 10^ sind mit bild-

4.Ί signalführenden Ausgängen versehen, die ί>η Eingänge von Signalvcrstärkungsschaltungen 11„, ll„ bzw. H₀ gelegt sind. Die Schaltungsanordnungen 11 umfassen je einen Vorverstärker. Signalverarbeitungs- und Korrekturschaltungen und geben am Ausgang Bildsignale ab

so mit einem auf bekannte Weise festgelegten Schwarzpegel. Die Ausgänge der Schaltungsanordnungen 11 sind mit Signaleingängen von Tiefpaßfiltern 12„, 12_e bzw. 12_G verbunden. Da die Signalkanäle in der Farbfernsehkamerj nt.ch Fig. 1 mit dem roten (R) blauen (B) und grünen (G) Bildsignal auf dieselbe Weise ausgebildet sind, ist nur das Tiefpaßfilter 12„ detailliert dargestellt.

Der Ausgang der Schaltungsanordnung \\_R ist im

Tiefpaßfilter 12„ mit einer Reihenschaltung nach Masse aus einem Widerstund 13, einem Kondensator 14 und

«) einem Transistor 15 verbunden. Die isolierte Torelektrode des Transistors !5 liegt am einen Ein-Ausschalt-Signaleingang 16_K des Filters 12_Ä. Der Verbindungspunkt des Widerstandes 13 und des Kondensators 14 ist mit dem ein Bildsignal VR führenden Ausgang des Filters 12„ verbundcn, der an einen Signaleingang einer Bildsignalverstärkungsschallung 17_R gelegt ist. Die Filter J2_fl und 12_C sind auf entsprechende Weise wie das Filter 12„ mit dem Eingang 16,, mit Ein- und Ausschaltsignaleingängen 16_B

und 16_C ausgebildet, welche drei Eingänge miteinander verbunden sind, während die ein Bildsignal VB bzw. VG führenden Signalausgänge mit den Verstärkungsschaltungen 17„ bzw. 17,_; verbunden sind.

Die Verstärkungsschaltungen 17 sind auf entsprechende Weise ausgebildet, und bei der detailliert dargestellten Schallungsanordnung 17„ ist angegeben, daß der Signaleingang mit dem Bildsignal VR mit einem Eingang eines Signalverstärkers 18 verbunden ist. Ein zweiter Eingang des Verstärkers 18 und ein damit verbundener Eingang iines Signalverstärkers 19 liegen am Ausgang eines Diflerenzverstärkers 20. Ein zweiler Eingang des Verstärkers

19 liegt an einem Regelsignaleingang 21 „ der Schaltungsanordnung 17„. wobei der Ausgang des Verstärkers 19 mit dem invertierenden Eingang des Differenzverstärker*

20 verbunden ist, der mit dem nicht-inverticrcnden Eingang an einem Einstelleingang 22* der Schaltungsanordnung 17_X liegt. Auf entsprechende Weise sind die Schaltungsanordnungen 17„ und M₀ mit Regelsignaleingängen 21_S und 2I₀- ausgebildet, die mit dem Eingang 21 „ und mit Einstelleingängen 22„ und 22_ϋ verbunden sind, wobei die Eingänge 22,, 22_B und 22_C mit je einem anderen Ausgang einer sogenannten Weiß-Einstellschaltung 23 verbunden sind. Die Einstellschaltung 23 ist mit mehreren Eingängen zum Zuführen von Bildsignalen und Steuersignalen versehen, die bei der Beschreibung der Wirkungsweise der Farbfernsehkamera nach Fig. 1 näher beschrieben werden.

Die Schaltungsanordnungen 17*. 17, und 17,, mit den Verstärkungsfaktoren AR, AB und AG sind mit Ausgängen 24_Ä. 24₅ bzw. 24_(; versehen, an denen verstärkte Bildsignale A VR. A VB bzw. A VG auftreten. Die Bildsignale A VR, A VB und A VG sind zur weiteren Signalverarbeitung zum letzten Endes Erhalten von Bildsignalen, die bei Wiedergabe eine optimale Bildqualität ergeben werden, verfügbar. So kann Gammakorrektur. Aperturkorrektur usw. auf bekannte Weise angewandt werden. Zum Verständnis der Erfindung ist es wichtig, daß der Spitze-Spitze-Wert, der mittlere Wert oder ein gewählter zwischenliegender Wert der Bildsignale AVR, AVB und A VG nahezu auf einem Bezugswert (von beispielsweise 1 Volt) gehalten werden muß unabhängig von einer wechselnden Szenenlichtstärke L. Dazu werden in der Kamera nach Fig. 1 zur automatischen Regelung des Bildsignalwertes die Bildsignale A VR, A VB und A VG einer Signalvergleichsschaltung 25 zugeführt. Die Bildsignale A VR. A VB und A VG werden in der Schaltungsanordnung 25 den Basiselektroden der n/vj-Transistoren 26.27 bzw. 28 zugeführt. Die Kollektorelektroden der Transistoren 26. 27 und 28 sind miteinander verbunden und an eine Klemme mit einer Speisespannung + Vs\ einer weiter nicht bezeichneten Spannungsquelle gelegt, die mit mehreren Klemmen mit Speisespannungen ^i versehen ist. unter denen das Massepotential begriffen wird. Die Emitterelektroden der Transistoren 26,27 und 28 sind miteinander verbunden und über eine einstellbare Stromquelle 29 an eine Klemme mit der Speisespannung — V.%2 und über einen Kondensator 30 an Masse gelegt. Die einstellbare Stromquelle 29 ist auf schematische Weise dargestellt und kann von einer bekannten Ausführungsform sein. Für eine von außerhalb der Signalvergleichsschaltung 25 erfolgende Einstellung der Stromquelle 29 ist diese über einen Ein-Ausschaltcr31 mit dem Abgriff eines Potentiometers 32 verbunden, das zwischen einer Klemme mit der Spannung + Vam und Masse liegt. Der Schaller 31 hat in dem eingeschalteten Zustand einen mit der Stromquelle 29 verbundenen Kontakt ac. der am Poienliometerabgriff liegt, während im ausgeschalteten Zustand ein freiliegender Kontakt mcl mil der dann ausgeschalteten Stromquelle 29 verbunden ist.

Der Verbindungspunkt der Transistoremitterelektroden, des Kondensators 30 und der Stromquelle 29 ist in der Schaltung 25 über einen Widerstand 33 mit dem invertierenden Eingang eines Differenzverstärker 34 verbunden. Der invertierende Verstärkereingang ist über einen Kondensator 35 mit dem Verstärkerausgang verbunden, während der nichl-invertierende Eingang mit

ίο einer Klemme 36 verbunden ist, der eine Bezugsspannung VrcJ zugeführt wird. Der Ausgang des auf diese Weise gebildeten integrierenden Verstärkers (33-36), der ebenfalls der Ausgang der Signalvergleichsschaltung 25 ist. liegt an einem ersten Wahlkontakt ac eines Umschaltcrs 37, der mit einem zweiten Wahlkontakt mcl ausgebildet ist, der mit dem Abgriff des Potentiometers 32 verbunden ist und mit einem Mutterkontakt, der am nicht-invertierenden Eingang eines Differenzverstärkers 39 liegt. Der Ausgang des Verstärkers 38 ist über einen

:o Ein-Ausschaltcr 39 mit einer nicht-dargesteüten Steuerwicklung eines Motors 40 verbunden, von dem durch 41 die Motorwelle bezeichnet ist. Der Schalter 39 ist mit einem Kontakt ac ausgebildet, der mit dem Ausgang des Verstärkers 38 verbunden werden kann oder mit einem

2f freiliegenden Kontakt mcl. Der Motor 40 ist mit einem Hundbctätigungselcmcni 42 versehen, wie beispielsweise mit einem über einen bestimmten Winkel ι verdrehbaren Blendenring, über den die Motorwelle 41 eine bestimmte Stellung bzw. eine bestimmte Anzahl Umdrehungen er-

w halten kann. Die Motorwelle 41 hat eine mechanische Kupplung 43 mit der Blende 2, wodurch die Blendenöffnung 3 eine bestimmte Öffnung, abhängig von der Anzahl Motorwellenumdrehungen und der Motorwellenlagc, hat. Die Einzelteile 40 bis einschließlich 43 bilden

j5 zusammen ein Einstellelement (40-43) für die Blendenöffnung 3. Das Einstellelement (40-43) ist zum Gebrauch bei einer Blendenausführungsform mit einem mechanischen Verschluß bzw. einer Flügeibiende beschrieben worden, aber auch eine elektronische Ausführungs-

4« form könnte bei Verwendung einer Blende 2, die mit einem mehr oder weniger Licht durchlässigen flüssigen Kristall abhängig von der daran angelegten Spannung ausgebildet ist. möglich sein.

Nach der Erfindung ist das Einstellelement (40-43) für die Blendenöffnung 3 mit einer elektronischen Regelschaltung 44 gekoppelt, welche Kopplung in Fig. 1 als mechanische Kupplung 45 mit der Motorwelle 41 dargestellt ist. Die Regelschaltung 44 ist mit einem ersten bzw. zweiten Signalausgang 46 bzw. 47 ausgebildet, die mit

m den Rcgelsignaleingängen 2I_x. 21 „ und 21_G der Schaltungsanordnungen 17 bzw. den Ein-Ausschaltsig'-jleingängen 16_R. 16„ und 16_G der Filter 12 verbunden sind. In der Ausfuhrungsform der Regelschaltung 44 nach Fig. 1 ist die mechanische Kupplung 45 mit einem dadurch angetriebenen Abgriff bzw. Schleifer eines Potentiometers 48. das zwischen einer Klemme mit der Spannung + Vm und Masse liegt, verbunden. Der Poventiometerabgriff mit einer Spannung Vp, abhängig von der Schleiferlage, hat eine elektrische Verbindung mit dem intervierenden Eingang des Differenzverstärkers 38 und mit der Basis eines n/vi-Transistors 49. Der Emitter des Transistors 49 ist über zwei Widerstände 50 und 51 in Reihe mit dem Emitter eines /jyvi-Transistors 52 verbunden. Der Kollektor des Transistors 52 liegt an einer

M Klemme mit der Speisespannung +Vs3, während die Basis mit einer KJemme 53 verbunden ist, an der eine Vorspannung + Vc+ Vd liegt. Der Verbindungspunkt der Widerstände 50 und 51 ist über einen Widerstand 54

mit einer Klemme mil der Speisespannung - Γ.ν4 verbunden. Der Kollektor des Transistors 49 liegt über einen Widerstand 55 an einer Klemm«: mit der Speisespannung + Kv5und liegt weiter an der Kathode einer Zener-Diode 56. Die Anode der Zener-Diode 56 liegt am Verbindungspunkt zweier Widerstände 57 und 58. die in Reihe zwischen einer Klemme mit der Speisespannung + I'.v6 und Masse liep»n. Die Anode der Zener-Diode 56 liegt unmittelbar am A usgang 46 der Regelschaltung 44 und ist über eine Schmitt-Triggerschaltung 59 mit dem Ausgang 47 verbunden. Zur Bezeichnung der Wirkungsweise der Regelschaltung 44 sei bemerkt, daß diese durch den beschriebenen Aufbau mit einer ersten Schwellcnschaltung (49-58) und einer zweiten Schwellenschaltung (49-59) ausgebildet ist, welche letztere gleichzeitig eine Begrenzerschaltung ist.

Die bei Fig. 1 beschriebene Farbfernsehkamera hat eine automatische Regelung der Blende 2 auf direkte Weise und bei niedrigen Lichtstarken L auch der Vcrstärkungsschaltungen 17„. 17_B und 17_<; auf indirekte Weise, wenn die Sehalter 31. 37 und 39 sich in der Lage mit verbundenen Kontakten ac befinden. Handsteuerung der Blende 2 und bei niedrigen Lichtstärken L auch indirekt der Verstärkungsschaltungen 17 ist auf zweierlei Weisen möglich: einerseits dadurch, daß der Schalter 39 ausgeschaltet wird, d.h. der freiliegende Kontakt mc\ wird verbunden, und andererseits dadurch, daß bei eingeschaltetem Schalter 39 von den Schaltern 31 und 37 die Kontakte mc! angeschlossen werden. Im ersten Fall (mc\) wird das Handbetätigungselcment 42 unmittelbar von eirrm Kameramann betätigt, und_ im zweiten Fall (ntcl) wird das Potentiometer 32 zum Ändern der Blendenöffnung 3 verdreht.

Die Schalter 31, 37 und 39 können als mechanische Schalter oder mit elektrisch oder elektronisch ausgebildeten Schaltelementen ausgebildet sein.

Die Wirkungsweise der Farbfernsehkamera nach Fig. 1 wird mit Hilfe der Regeikcnnünien nach Fig. 2 für die automatische Regelung ac und mit Hilfe der Steuerkennlinie nach Fig. 3 für die Handsteuerung mc beschrieben. Unabhängig von der Wahl des Betriebs ac oder mc sind die Verstärkungsschaltungen 17 wie folgt wirksam. Es wird vorausgesetzt, daß die identischen Verstärker 18 und 19 einen Verstärkungsfaktor P haben und die Differenzverstärker 20 einen Verstärkungsfaktor Q hat. Ausgehend von einer Ausgangsspannung V 20 des Differenzverstärkers 20 unter Zuführung einer Spannung VX bzw. ViR zu den Eingängen 21Λ und 22Λ folgt:

VlO = Q(ViR-P- VlVlO)
Aus(l) folgt:

νιο=- ^QV3R

AVR=¹^-VR

Aus (6) stellt es sich heraus, dali für den Verstärk ungslak-.| I H

tor AR - ,.„ der Schaltungsanordnung 17„ gilt:

I«

AR =

ViR Vl

Für die Verslärkungsschallungen 17 gilt im allgemeinen Sinne:

A =

V3

Vi

l+Q-P-Vl

Für die Ausgangsspannung des Verstärkers 18 folgt: AVR = P-VR- VlO (3)

Aus (2) und (3) folgt:

■ VR (4)

Es wird vorausgesetzt Q ■ P ■ Vl ■» 1. (5)

wonach aus (4) und (S) folgt:

In Fig. I ist vorausgesetzt, daß die Spannungen ViR, ViB und ViG von der Weiß-Einstellschaltung 23 getrennt geliefert werden. Dabei ist auf bekannte Weise die Spannung ViG eint bestimmte Gleichspannung, und die Schaltungsanordnung 23 liefert eine Einslellspannung ViR bzw. ViB, womit erreicht wird, daß bei einem weiß gefärbten Teil in der Szene 1 die Spitze-Spitze-Werte der Bildsignale Rot und Blau dem Spitze-Spitze-Wert des

"" grünen Bildsignals entsprechen. Die Einstellspannungen ViR und ViB bei einem Einstellvorgang für die Weiß-Bilanz bestimmt, wobei die Szene 1 ein Testbild mit einem weißen Teil enthält und dazu gehörende Tastsigna-Ic und die drei Bildsignale der Schaltungsanordnung 23

zugeführt werden. Nach dem Einstellvorgang, der von Hand oder automatisch vorgenommen sein kann, liefert die Schaltungsanordnung 23 die gewählte Gleichspannung ViG und die dazu gehörende Einstellspannungen ViR und ViB.

V3 Im allgemeinen Verstärkungsfaktor Λ = — ist die

Spannung Vi die Regelspannung, die von der Regelschaltung 44 herrührt. Die Regelspannung Vl wird durch

4,, die Spannung Vp am Abgriff des Potentiometers 48 bestimmt. Bei einer Spannung Vp kleiner als die Spannung Vc ist der Transistor 49 dadurch gesperrt, daß die Spannung + Vc+ Vd an der Basis des leitenden Transistors 52 ergibt, daß die Spannung am Verbindungspunkt der Wi-

Verstände 50. 51 und 54 höher ist als die Spannung Vp weniger der Basis-Emitter-Schwellenspannung des Transistors 49.1 m gesperrten Zustand des Transistors 49 ergeben die Widerstände 55, 57 und 58 und die Zener-Diode 56 abhängig von der Spannungsverteilung daran eine konstante Spannung (Vl) am Ausgang 46. Vom Spannungswert Vp = Vc an der Basis des Transistors 49 (mit Krfghich dem Spannungsabfall am Widerstand Sl) wird der Transistor 49 leitend, wodurch die Spannung am Verbindungspunkt des Kollektors des Transistors 49, des Widerstandes 55 und der Zener-Diode 56 sinkt, welche Spannungsverringerung gleich groß in der Spannung Vl

V3 auftritt. Für den Verstärkungsfaktor A=-— gilt, daß

dieser dadurch zunimmt, was bei Annäherung in der 6» Graphik log/1 als Funktion der Spannung Vp in Fig. 3 aufgetragen ist. Auf gleiche Weise ist die Graphik log A in Fig. 2 aufgetragen aber dort als Funktion von logL, wobei L die Szenenlichtstärke darstellt. In Fig. 2 ist log L an der Abszisse und sind an den Ordinate die Spanes nung Vp und log \jF² aufgetragen, wobei F die Blendeneinsteilung der Blende 2 aus Fig. 1 von einer minimalen Blendenöffnung 3 mit Fo = 16 bis eine maximale Blendenöffnung 3 mit FO = 2 angibt. Die Lichtstärke L ist

von einer minimalen Lichtstärke Lo bis zu einer maximalen Lichtstärke LO aufgetragen.

In Fig. 2 ist als Regelkennlinie die Graphik log '.₂

aufgetragen, wobei log 1/F² = <1 ■ Vp mit el gleich einer Konstante. Bei dieser Rcgelkennlinie ist ausfgetragen, daß bei einem bestimmten Wert Lu der Szenenlichtstärke L eine Blendeneinstellung F= 5,6 auftritt, was bedeutet, daß im stabilen Zustand des Regelsystems ein gewünschter Wert in einem der Bildsignale A VR. AVB oder A VG auftritt. Wird vorausgesetzt, daß der Abgriff des Potentiometers 32 in der Nähe vom Massepotential eingestellt ist, und daß dabei die Stromquelle 29 einen sehr kleinen Strom führt, so ist die Schaltungsanordnung mit den Transistoren 26, 27 und 28, der Stromquelle 29 und dem Kondensator 30 als Spitzenwertdetektor für die drei Bildsignale A VR, A VB und A VG wirksam. Der Spitzenwert des größten Bildsignals weniger der Basis-Emitter-Schwellenspannung V_tK des Transistors 26, 27 oder 28, tritt dabei am invertierenden Eingang des Differcnzverstärkers 34 auf, und dieser wird im stabilen Zustand des Regelsystems der Spannung Vref an dem nicht-invcrtierenden Eingang des Verstärkers 34 gleich sein müssen. Für einen gewünschten Bildsignal-Spitze-Spilze-Wert von beispielsweise 1 Volt, folgt Vref= I Γ- V_eK.

Eine Verringerung der Lichtstärke L vom Wert La wird dazu führen, daß in erster Instanz die Spannung am Kondensator 30 und folglich die Spannung am invertierenden Eingang des Verstärkers 34 kleiner wird als die Spannung Vref wodurch mit dem Spannungsunterschied über den Leistungsverstärker 38 der Motor 40 gesteuert und dabei die Blendenöffnung 3 vergrößert wird, d.h. F wird verringert, bis der größte Spitzenwert der Bildsignale AVR, AVB und AVG wieder die Spannung Vref am invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 34 ergibt.

Das Verschieben des Abgriffes des Potentiometers 32 aus der Nähe vom Massenpotentia! in eine höhere positive Spannung bedeutet, daß die Stromquelle 29 mehr Strom führen wird. Dadurch wird keine Spitzenwertdetektion mehr erfolgen, aber der mittlere Wert oder ein zwischenliegender Wert wird dann detektiert und vom Regelsystem der Spannung Vref entsprechend gehalten. Wie bereits beschrieben wurde, erfolgt für höhere Lichtstärken L nur die Blendenregelung. Mit der Lichtstärke Lc ist in Fig. 2 die Lichtstärke bezeichnet, bei der im Regelsystem die Potentiometerspannung Vp der Spannung Vc gleich wird. Bei niedrigeren Lichtstärken als Lc erfolgt nicht nur die Blendenregelung, sondern über die Kupplung 45 wird die Regelschaltung 44 aus Fig. 1 zur Regelung des Verstärkungsfaktors A = VS/ Vl wirksam. Die Folge ist, daß durch den Beitrag der Verstärkungsschaltung 17 die Blendenöffnung 3 weniger vergrößert zu werden braucht um am invertierenden Eingang des Di fferenzverstärkers 34 die Spannung Vref zu erhallen. Für die Regelkennlinie aus Fig. 2 die zum stabilen Zustand des Regelsystems gehört, gilt, daß diese ohne Diskontinuität verlaufen wird, was mit der Graphik log A/F² aufgetragen ist. Bei maximaler Öffnung mit FO=2 der Blende und der dabei auftretenden maximalen Signalverstärkung (12 dB bei der Graphik \ogA) ist erreicht worden, daß die Blendeneinstellung virtuell vergrößert ist bis zum Wert FO', welche virtuelle Vergrößerung durch die Vergrößerung des Verstärkungsfaktors A mit Hilfe der Schwellenschaltung (49-58) in der Regelschaltung verursacht wird.

Ausgehend von einer Kamera, bei der die Verstärkungsregelung fehlt, wird für diese Kamera in der Praxis beispielsweise vorausgesetzt, daß bei einer Blendeneinstellung F= 2 die Szenenlichlsta'rke etwa 500 lux sein muß, also wie in Fig. 2 angegeben Li' = 5001ux. Mit der Kamera nach Fig. 1 ist erreicht worden, daß eine virtuels Ie Vergrößerung der Blendeneinstellung auftritt bis F=I. Da die Lichtstärke des durch die Blendenöffnung 3 durchgerissenen Lichtes von der Blendenänderung (proportional 1/F²) quadratisch abhängig ist. folgt, daß für /.«•gilt: Lo = (\)- ■ 500= 125lux, während für LO folgt: in /.O = C,")²-500 = 32000 lux. Es stellt sich heraus, daß mil der Kamera nach der Erfindung noch bei geringen Lichtstärken L ein Bildsignal erzeugt werden kann mit dem gewünschten Spitzenwert, dem Mittlerenwert oder einem anderen Wert.

Es läßt sich sagen, daß beispielsweise bei der Lichtstärke Le die Regelspannung Kl der Regelschaltung 44 aus Fig. 1 soweil gesunken ist. daß die Schmitt-Trigger-Schaltung 59 in der Schwellenschaltung (49-59) umkippt, wodurch die Spannung K2 am Ausgang 47 gegen- ;o über dem Masscpoicniiai eine positive Spannung wird und die Transistoren 15 in den Tiefpaßfiltern 12 leitend und dadurch die Filier 12 eingeschaltet werden. In ihrer Frequenz beschränkte Bildsignale VR, VB und VG sind das Resultat. Eine unmittelbar danach auftredendc Vergrößerung der Lichtstärke L hat erst bei einem Wert Lf ein Zurückkippen zur Folge, welcher Hysteresc-Effckt Unstabilitätcn mil einem wiederholten Umkippen vermeidet. Die Verwendung der einschaltbaren Tiefpaßfilter 12 ist vorteilhaft, wenn bei geringen Lichtstärken L ein M) verbessertes Signal-Rausch-Verhältnis bei Wiedergabe erwünscht ist. In der Praxis stellt es sich heraus, daß eine Frequenzbeschränkung bis in die Größenordnung von etwa 3 MHz bei Wiedergabe einen akzeptierbaren Qualitätsvorteil ergibt. Statt dessen, daß die Filter 12 den j5 Schaltungsanordnungen 17 vorgeschaltet werden, können sie denselben auch nachgeschaltet werden.

Die Kamera nach Fig. 1 ist als Farbfernsehkamera gegeben, aber bei einer Schwarz-Weiß-Fcrnschkamera kann mit gleichem Vorteil die Regelschaltung 44 angewandt werden; die Signalkanäle B und G fehlen dabei einfach. Bei der Farbfernsehausbildung gibt es das zusätzliche Problem der Weiß-Bilanz wobei die eingestellten einander nicht gleichen Verstärkungsfaktoren AR, AB und AG je mit demselben Verhältnis ändern müssen. In der erfindungsgemäßen Kamera ist dieses Problem auf einfache Weise gelöst worden mit demselben Multiplikationsfaktor l/Kl für alle drei Verstärkungsschaltungen 17„. 17_fl und 17₀.

Statt dessen, daß Verstärkungsschaltungen 17 mit Ver-Stärkungsfaktor A = 13/ Kl angewandt werden, können Schaltungsanordnungen mit einem anderen Verstärkungsfaktor, beispielsweise A= VA- VS verwendet werden. Da es sich jedoch in der Praxis als vorteilhaft herausstellt, einen nicht-linear geregelten Verstärkungsfaktor anzuwenden, bedeutet dies, daß die Regelspannung VA oder K5 nicht linear ändern muß. Der nicht-lineare Verlauf ergibt, daß in einem kleinen Blendenregelbereich von F= 2, 3 bis 2 eine Verstärkungsänderung von 12 dB auftreten kann, wobei die Verstärkungsregelung auf fließende Weise nicht abrupt eingeschaltet und wirksam wird. Die Anwendung des Verstärkungsfaktors A = K3/ Kl mit Vl als geregelte Spannung, ergibt, daß bei einer aufcinfache Weise verwirklichbaren linearen Spannungsänderung, wie diese bei der Regelschaltung 44 beschrieben wurde, der Verstärkungsfaktor A automatisch nicht-linear ändert und zwar hyperbolisch. Der hyperbolische Verlauf der Verstärkungsregelung ergibt annähernd innerhalb etwa einer Abweichung von + oder

Π

- 1 dB einen logarithmischen Verlauf, was bei den Fig. 2 und 3 aufgetragen ist.

Die Ausbildung der Bildsignalverstärkungsschallung .7 mit dem Rcgeleingang 21 für die Verstärkungsregelung und dem Einstcllcingang 22, der außer für eine statisch auch für eine dynamisch erfolgende Einstellung benutzt werden kann, bietet die Möglichkeil, über den Einstelleingang 22 weitere Korrekturen durchzuführen, wie beispielsweise eine multiplikative UngleichmüLligkeitskorrektur (shading). id

In Fig. 3 ist für die Handbetätigung mc die Slcucrkennlinie F, F' gegeben, wobei an der Ordinate log XjF¹ mit F entsprechend der Blendeneinstellung und an der Abszisse die Potentiometerspannung Vp = el ■ 2 aufgetragen ist mit el entsprechend einer Konstante und α = die υ Winkelverdrehung des Blendenringes als Bedienungselemcnt 42 aus Fig. 1. Aus Iogl/F²=<·· 1 · Vp folgt, daß log1/F² = r3-2 mit r3 entsprechend einer Konstante.

Bei einer ersten Art {.w!) der Handbetätigung mc wird der Schalter 39 ausgeschaltet. Durch Änderung des Win- :n kels α mit den*, Blendenring als Handbetätigmigselement 42 wird die Einstellung der Blende 2 entsprechend der Graphik F aus Fig. 3 geändert. Bei einem Winkel a entsprechend der Schwellenspannung Vc ergibt eine Vergrößerung des Winkels α, daß nicht nur die Blendenöffnung 3 weiter vergrößert wird, sondern das gleichzeitig über die Regelschaltung 44 mit der Ausgangsspannung Kl der Verstärkungsfaktor A der Bildsignalverstärkungsschaltung 17 vergrößert wird. D:;s Resultat ist. daß die Graphik F' befolgt wird, so daß die Steuerkennlinie F, F' Mi auftritt. Es ist eine virtuelle Verringerung der Blendeneinstellung vom wirklich minimal möglichen Wert FO = 2 auf den virtuellen Wert FO'= 1 erreicht worden.

Bei der zweiten Art («κ·2) von Handbetätigung mc sind in den Schaltern 31 und 37 die Kontakte mcl durchver- κ blinden, während der Schalter 39 die Stellung hat mit dem Kontakt ac verbunden. Das Potentiometer 32 ist nun als Handbetätigungselement wirksam, womit über den Leistungsverstärker 38 die Steuerwicklung des Motors 40 gespeist wird, bis erreicht ist, daß die Spannung Vp am Abgriff des Potentiometers 48 der Spannung am Abgriff des Potentiometers 32 entspricht. Die Steuerkennlinie F, F' aus Fig. 3 gilt auch für die Handbetätigungsart mcl. Die zweite Art von Handbetätigung mcl kann beispielsweise bei Fernsteuerung der Einstellung der Blende 2 günstig sein.

Bei der Handbetätigung mc hat der Kameramann den Vorteil, daß durch einfaches Verstellen des Winkels α des Blendenringes als Betätigungselement 42 oder des Abgriffes des Potentiometers 32 gleichzeitig bei geringen Lichtstärken die Blenden- und Verstärkungsregelung und die Bandbreitenbegrenzung beeinflußt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche

1. Fernsehkamera mit einer Blendenregelung und einer regelbaren Bildsignalverstärkungsschaltung zum nahezu Konstanthalten eines Bildsignalwertes bei wechselnden Szenenlichtstärken, wobei die Blendenöffnung über ein Einstellelement verstellbar ist, wobei die Blendenregelung im wesentlichen bei einer aufzunehmenden Szene mit größeren Lichtstärken wirksam ist und die Regelung der Bildsignalvcrstärkungsschaltung im wesentlichen bei geringen Szenenlichtstärken erfolgt, wobei das Einstellelemenl für die Blendenöffnung mit einer elektronischen Regelschaltung gekoppelt ist, von der ein Signalausgang mit einem Regelsignaleingang der Bildsignalverstärkungsschaltung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Einstellelement (40—43) für die Blendenöffnung (3) eine Eingangskupplung (45) zu der elektronischen Regelschaltung (44) hat, wobei die dem Ausgangssignal der Bildsignalverstärkungsschaltung (17) entnommene Regeiinformaiion als Regelinformation für die Blende (2) benutzt wird, so daß eine automatische Regelung der Blende (2) auf direkte Weise und bei niedrigen Lichtstärken auch der Bildsignalverstärkerschaltung (17) auf indirekte Weise erfolgt, wobei eine Verstellung der Einstellelemente und eine sich daraus ergebende Vergrößerung bzw. Verkleinerung der Blendenöffnung, über die Regelschaltung gleichzeitig eine entsprechende Vergrößerung bzw. Verkleinerung des Verstärkungsfaktors der Bildsignal /erstärkungsschaltung ergibt.

2. Fernsehkamera n^ch Anbruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kamera mit einem Schalter (39) zum Aus- {met) bzw. Einscb Hten (ac) der Blendenregelung versehen ist. wobei das Einstellelemenl (40-43) für die Blendenöffnung (3) mit einem Handbetätigungselement (42) versehen ist.

3. Fernsehkamera nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Kamera mit einem Umschalter (37) mit mindestens einem ersten (ac) und einem zweiten (mc2) Wahlkontakt und einem Muucrkontakt versehen ist, wobei der Mutterkontakt mit dem Blendeneinstellelement (40-43) zur Steuerung der Blende (2) gekoppelt ist und wobei der erste, zu einer automatischen Regelung gehörende Wahlkontakt (ac) über eine Signalvergleichsschaltung (25) mit dem Ausgang der Bildsignalverstärkungsschaltung (17) verbunden ist und der zweite, zu einer Handbetätigung gehörende Wahlkontakt (nu-2) an eine einstellbare Vorspannung (Vam) gelegt ist.

4. Fernsehkamera nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildsignalverstärkungsschaltung (17) einen nicht-linear geregelten Verstärkungsfaktor hat.

5. Fernsehkamera nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der geregelte Verstärkungsfaktor einen nahezu hyperbolischen Verlauf hat.

6. Fernsehkamera nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte elektronische Regelschaltung (44) außer dem genannten ersten (46) einen zweiten (47) Signalausganghat.dermit einem Ein-Ausschalt-Signaleingang (16) eines Tiefpaßfilters (12) verbunden ist, das in eine Rcihcnschalt'ing mit der Bildsignalverslürkungsschaltung (17) aufgenommen ist.

7. Fernsehkamera nach Anspruch 6. dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Regelschaltung

(44) mit einer ersten (49-58) und einer zweiten (49-59) Schwelienschaltung versehen ist, die mit dem ersten (46) und bzw. zweiten (47) Signalausgang verbunden ist, wobei die Signalschwelle der zweiten Schwellenschaltung (49-59) nach der der ersten Schwellenschaltung (49-58) zum Liefern eines Ausgangssignals (V\ bzw. Vl) überschritten werden kann.

8. Feinsehkamera nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Tiefpaßfilter (il) ein Frequenzband von 0 bis in die Größenordnung von etwa 3 MHz hat.

9. Fernsehkamera nach einem der vorstehenden Ansprüche für Farbfernsehen, dadurch gekennzeichnet, daß in der mit mehreren Bildsignalkanälen (R, B, G) versehenen Kamera jeder Signalkanal eine Bildsignalverstärkungsschaltung (17,,, 17_B, 17_C) enthält, deren Regelsignaleingänge (21_K, 21_B. 2I₀) miteinander verbunden und an den Signalausgang (46) der Regelschaltung (44) gelegt sind.