DE1247375B

DE1247375B - Circuit arrangement for automatic control of the output level of a television camera

Info

Publication number: DE1247375B
Application number: DEC34500A
Authority: DE
Inventors: Pierre Jappe
Original assignee: Compteurs Schlumberger SA
Current assignee: Compteurs Schlumberger SA
Priority date: 1963-11-29
Filing date: 1964-11-28
Publication date: 1967-08-17
Also published as: FR1384848A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. Cl.:Int. Cl .:

H04nH04n

Deutsche Kl.: 21 al - 32/35German class: 21 al - 32/35

Nummer: 1247375Number: 1247375

Aktenzeichen: C 34500 VIII a/21 alFile number: C 34500 VIII a / 21 al

Anmeldetag: 28. November 1964Filing date: November 28, 1964

Auslegetag: 17. August 1967Opened on: August 17, 1967

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Fernsehkameras und betrifft eine Schaltungsanordnung zur selbsttätigen Regelung des - Ausgangspegels des Videosignals.The present invention relates to television cameras and relates to circuitry for automatic control of the - output level of the video signal.

Wenn die Helligkeit der aufzunehmenden Szene in weiten Grenzen schwankt, ist es bekanntlich not wendig, eine entweder von Hand betätigte oder selbsttätig arbeitende Regelung vorzusehen, mit der das von der Kameraröhre gelieferte Videosignal auf einem annähernd konstanten Pegel gehalten werden kann.If the brightness of the scene to be recorded fluctuates within wide limits, it is known to be necessary Manoeuvrable to provide an either manually operated or automatically operating control with the the video signal supplied by the camera tube can be kept at an approximately constant level can.

Für eine selbsttätige Regelung des Signalpegels ist es bekannt, die Vorspannung der Signalplatte der Kameraröhre mittels einer Spannung zu steuern, die ' proportional dem Mittelwert des Videosignals ist. Diese Lösung hat den Nachteil, daß sie nur für eine mittlere Beleuchtungsstärke geeignet ist, so daß eine Korrektur der Regelung notwendig wird, sobald sich die Beleuchtungsstärke ändert. Außerdem weist diese Art der Regelung eine relativ große Ansprechzeit auf. - - .For automatic control of the signal level, it is known to adjust the bias of the signal plate of the To control the camera tube by means of a voltage which is proportional to the mean value of the video signal. This solution has the disadvantage that it is only suitable for a medium illuminance, so that a Correction of the regulation becomes necessary as soon as the illuminance changes. Also has this type of regulation has a relatively long response time. - -.

Es ist auch schon bekannt, die Vorspannung der Signalplatte der Aufnahmeröhre mittels einer Regelspannung zu ändern, die dem Mittelwert des einen vorgegebenen Pegel überschreitenden Anteils des Videosignals entspricht, wobei dieser vorgegebene Pegel einstellbar sein kann.It is also already known to bias the signal plate of the pickup tube by means of a control voltage to change the mean value of the portion of the exceeding a predetermined level Video signal corresponds, it being possible for this predetermined level to be adjustable.

Diese Art der Regelung liefert gute Ergebnisse, soweit es die Bildqualität betrifft. Sie besitzt jedoch ebenfalls den Nachteil, daß die Ansprechzeit verhältnismäßig lang ist; sie kann etwa 5 Sekunden betragen. Von dem Zeitpunkt, in dem sich die Helligkeit auf der Signalplatte ändert, bis zu dem Zeitpunkt, in dem die Vorspannung der Signalplatte den Wert annimmt, welcher der geänderten Helligkeit entspricht, vergehen einige Sekunden, in denen die Kamera Bilder mäßiger Qualität liefert, bis der Regelvorgang beendet ist. Im Studiobetrieb kann man dies hinnehmen; wenn sich aber die Beleuchtung andauernd ,ändert, wie das beim Industriefernsehen der Fall sein kann, kann auf diese Weise eine korrekte Regelung nie erreicht werden.This type of control gives good results as far as image quality is concerned. However, she owns also the disadvantage that the response time is relatively long; it can be about 5 seconds. From the point in time when the brightness changes on the signal plate to the point in time in which the bias of the signal plate assumes the value that corresponds to the changed brightness, It takes a few seconds, in which the camera delivers images of poor quality, until the Control process is finished. One can accept this in the studio; but when the lighting ongoing, changes, as can be the case with industrial television, can in this way correct regulation can never be achieved.

Die Ursache für diesen, den bekannten Lösungen anhaftenden Nachteil ist in erster- Linie die Zeitkonstante der Integrationsschaltung. Diese Zeitkonstante kann nicht verringert werden, ohne daß Bildfehler auftreten.The cause of this disadvantage inherent in the known solutions is primarily the time constant the integration circuit. This time constant cannot be reduced without Image errors occur.

Wenn der Vorverstärker der Kamera noch eine Frequenz von 50 Hz überträgt, ist es nicht möglich, eine kurze Ansprechzeit der Regelung zu erreichen. Die niedrigen Frequenzen werden über die Regelschleife übertragen, wobei für einige Frequenzen die Schaltungsanordnung zur selbsttätigen Regelung
des Ausgangspegels einer FernsehkameraIf the preamplifier of the camera still transmits a frequency of 50 Hz, it is not possible to achieve a short response time of the control. The low frequencies are transmitted via the control loop, with the circuit arrangement for automatic control for some frequencies
the output level of a television camera

Anmelder:Applicant:

Compagnie des Compteurs,
Montrouge, Seine (Frankreich)Compagnie des Compteurs,
Montrouge, Seine (France)

Vertreter:Representative:

Dr.-Ing. W. Lampert, Patentanwalt,
Stuttgart W, Breitscheidstr. 4Dr.-Ing. W. Lampert, patent attorney,
Stuttgart W, Breitscheidstr. 4th

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Pierre Jappe,Pierre Jappe,

Fontenay-aux-Roses, Seine (Frankreich)Fontenay-aux-Roses, Seine (France)

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

Frankreich vom 29. November 1963 (955 499)France of November 29, 1963 (955 499)

Verstärkung größer als Eins ist, wenn ihre Phasenverschiebung in der Integrationsschaltung 180° erreicht. Es entstehen dann Regelschwingungen sehr niedriger Frequenz. Diese können nur unterdrückt werden, indem man den zu übertragenden Frequenzbereich durch Erhöhung der Zeitkonstante der Integrationsschaltung auf niedrige Frequenzen begrenzt, was lange Ansprechzeiten in der Größenordnung von mehreren, z.B.'5 Sekunden zur Folge hat.Gain is greater than unity if its phase shift reached 180 ° in the integration circuit. There are then a lot of control oscillations low frequency. These can only be suppressed by changing the frequency range to be transmitted limited to low frequencies by increasing the time constant of the integration circuit, which results in long response times in the order of magnitude of several, e.g. 5 seconds Has.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Ansprechzeit der selbsttätigen Regelung für die Vorspannung der Signalplatte zu verkürzen.
. Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Schaltungsanordnung zur selbsttätigen Regelung des von einer Fernseh-Aufnahmeröhre vom Fotoleitfähigkeitstyp gelieferten Videosignals durch Änderung der Vorspannung der Signalplatte der Aufnahmeröhre mittels einer aus dem durch eine Integrationsschaltung gebildeten Mittelwert des verstärkten Videosignals abgeleiteten Regelspannung erfindungsgemäß am Ausgang der Aufnahmeröhre ein Videoverstärker vorgesehen, dessen Frequenzgang eine Übertragung der tiefsten Frequenzen verhindert, dem eine mit zeilenfrequenten Impulsen getastete Anordnung zur Wiedereinführung der Gleichstromkomponente und eine Integrationseinrichtung folgt und an die sich ein Gleichstromverstärker anschließt, der die Regelspannung aus der Differenz des Videosignahnittel-It is the object of the present invention to shorten the response time of the automatic control for the bias of the signal plate.
. To solve this problem, in a circuit arrangement for the automatic control of the video signal supplied by a television pickup tube of the photoconductivity type by changing the bias voltage of the signal plate of the pickup tube by means of a control voltage derived from the mean value of the amplified video signal formed by an integration circuit, according to the invention, a video amplifier is provided at the output of the pickup tube provided, the frequency response of which prevents the transmission of the lowest frequencies, which is followed by an arrangement gated with line-frequency pulses for reintroducing the direct current component and an integration device, and to which a direct current amplifier is connected, which generates the control voltage from the difference in the video signal mean.

709 637/476709 637/476

3 43 4

wertes und einer vorgegebenen Bezugsspannung der Signalplatte der Röhre 10 über ein Filter 18 -zubildet, geführt wird. Durch diese selbsttätige Regelungvalue and a predetermined reference voltage of the signal plate of the tube 10 via a filter 18 - to be formed, to be led. Through this automatic regulation

Dadurch ist es möglich, bei der Durchführung der. nimmt die Signalplattenspanhung ab, wenn die BeIntegration die Ansprechzeit der Schaltungsanord- leuchtung zunimmt und umgekehrt, so daß die Amnung herabzusetzen und eine wesentlich kürzere An- 5 plitude des Videosignals am Ausgang der Röhre bei Sprechzeit in der Größenordnung von 1 Sekunde zu jeder beliebigen Beleuchtung annähernd konstant erreichen. bleibt.This makes it possible to carry out the. the signal plate tension decreases when the BeIntegration the response time of the circuit lighting increases and vice versa, so that the Amnung and a significantly shorter amplitude of the video signal at the output of the tube Talk time in the order of 1 second almost constant at any lighting reach. remain.

Wenn der Vorverstärker der Kamera die tiefsten F i g. 2 stellt die letzte Stufe des Videoverstärkers Frequenzen des Videosignals nicht überträgt, ist es 14 dar, der mit der Einrichtung 15 zur Wiedereinfuhmöglich, den Frequenzbereich der Integrations- ίο rung der Gleichstromkomponente verbunden ist. In schaltung durch Verkleinerung seiner Zeitkonstante dieser ist eine Einrichtung zur Kompensation des zu erhöhen und folglich entsprechend die Ansprech- Einflusses der Temperaturänderungen auf die Kenngeschwindigkeit der Regelung zu vergrößern. Zur linie des benutzten Transistors innerhalb eines Tem-Wiedereinfuhrung der Gleichstromkomponente ist peraturbereichs von —15 bis + 60° C vorgesehen, es jedoch erforderlich, daß diese bei einer hohen 15 Die letzte Stufe des Verstärkers 14 wird von einem Frequenz vorgenommen wird, z. B. mit Zeilen- Transistor 20 gebildet, z. B. vom pnp-Typ, dessen frequenz. Basis, mit dem Kollektor eines ersten Transistors 21When the camera's preamplifier has the lowest F i g. 2 represents the final stage of the video amplifier Frequencies of the video signal does not transmit, it is possible 14 with the device 15 for re-insertion, the frequency range of the integration ίοation of the direct current component is connected. In circuit by reducing its time constant this is a device to compensate for the to increase and consequently the response influence of the temperature changes on the characteristic speed to enlarge the scheme. To the line of the used transistor within a tem re-introduction the direct current component is intended for a temperature range of -15 to + 60 ° C, however, it requires that this be at a high level of 15 Frequency is made, e.g. B. formed with row transistor 20, for. B. of the pnp type, its frequency. Base, with the collector of a first transistor 21

Auf der anderen Seite ermöglicht die Verwendung vom npn-Typ der Einrichtung 15 verbunden ist. Der eines Gleichstromverstärkers, daß bei einer plötz- Basis des Transistors 21 werden Impulse mit Zeilenlichen Änderung der Beleuchtung vom Minimalwert 20 frequenz zugeführt; sein Emitter ist mit dem Schalauf den Maximalwert der gesamte Bereich der tungspunkt 23 verbunden.. Dieser gehört zu einer Signalplattenspannung, z. B. von 70 bis 10 V, mit Widerstands-Teileranordnung 24, 25, 26, die zwieiner sehr kleinen Änderung, z. B. um 0,25 V, der sehen der negativen Spannungsquelle und Masse dem Signalmittelwert entsprechenden integrierten liegt und das Klemmpotential auf einen geeigneten Signalspannung, bestrichen wird. Es ist also nicht 25 Wert festlegt. Ein zweiter Transistor 22 des gleichen mehr erforderlich, daß der Kondensator der Inte- Typs wie Transistor 20 ist zu der vorher genannten grationsschaltang vollständig umgeladen wird; seine Widerstands-Teileranordnung parallel geschaltet und Ladung entspricht übrigens dem linearen Teil seiner hat die Aufgabe, bei Temperaturänderungen den Exponentialkurve. Da die Ladung und Entladung Ruhestrom des Transistors 20 des Verstärkers derart des Kondensators der Integrationsschaltung nur teil- 30 zu kompensieren, daß das an seinem Kollektor lieweise entsprechend einer Spannungsänderung um gende Videosignal auf einem konstanten Niveau gez. B. 0,25 V erfolgt, ist die Ansprechzeit sehr viel halten,wird. Wenn, sich der Ruhestrom des Trankürzer als die Zeitkonstante der Integrationsschal- sistors 22 mit der Temperatur erhöht, entsteht am tang, deren Wert aus den vorgenannten Gründen be- Widerstand 24 ein Spannungsabfall, der über die reits verringert werden konnte. 35 Widerstands-Teileranordnung 24, 25, 26 die Span-Weitere Einzelheiten und Besonderheiten der Er- nung am Widerstand 26 herabsetzt,
findung gehen aus der folgenden Beschreibung und In F i g. 3 ist ein Äusführungsbeispiel eines Gleichden Figuren hervor; es zeigt Stromdifferenzverstärkers dargestellt. Der VerstärkerOn the other hand, the use of the NPN type enables the device 15 to be connected. That of a direct current amplifier that with a sudden base of the transistor 21 pulses with line changes of the lighting from the minimum value 20 frequency are supplied; its emitter is connected to the scarf at the maximum value of the entire area of the connection point 23. This belongs to a signal plate voltage, e.g. From 70 to 10 volts, with resistor-divider arrangement 24, 25, 26, the two very small change, e.g. B. by 0.25 V, which see the negative voltage source and ground is integrated corresponding to the signal mean value and the clamping potential is swept to a suitable signal voltage. So it is not setting 25 value. A second transistor 22 of the same more required that the capacitor of the Inte type as transistor 20 is completely reloaded to the aforementioned grationsschaltang; Its resistance-divider arrangement connected in parallel and the charge corresponds to the linear part of its charge, by the way, has the task of creating the exponential curve in the event of temperature changes. Since the charge and discharge of the quiescent current of the transistor 20 of the amplifier can only be partially compensated for by the capacitor of the integration circuit so that the video signal at its collector is at a constant level, e.g. 0.25 V, corresponding to a voltage change will keep the response time very much. If the quiescent current of the potion increases with temperature for less than the time constant of the integration switch 22, a voltage drop occurs at the tang, the value of which, for the reasons mentioned above, is a voltage drop that has already been reduced. 35 resistor divider arrangement 24, 25, 26 which reduces the span-Further details and peculiarities of the er- ation at the resistor 26,
Finding go from the following description and in F i g. Figure 3 is an embodiment similar to the figures; it shows current differential amplifier shown. The amplifier

F i g. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen besteht aus drei in Kaskade geschalteten TransistorenF i g. 1 is a block diagram of the invention consists of three cascaded transistors

Einrichtung, 40 31, 32, 33, die abwechselnd vom pnp- und npn-TypDevice, 40, 31, 32, 33, alternating between PNP and NPN types

F i g. 2 ein Ausführungsbeispiel eines Teiles der sind, was ihre galvanische Kopplung vereinfacht. DerF i g. Figures 2 are an embodiment of part of Figure 2, which simplifies their galvanic coupling. Of the

Schaltang mit einer Kompensationseinrichtung für Verstärker verstärkt den Spannungsunterschied zwi-Switching with a compensation device for amplifiers increases the voltage difference between

Temperaturänderungen, sehen der Gleichspannung U₁ der IntegratörschaltungTemperature changes, see the DC voltage U _{1 of} the integrator circuit

F i g. 3 ein Ausführungsbeispiel für die Schaltang 16, die der Basis des Eingangstransistors 31 zu-F i g. 3 an embodiment for the Schaltang 16, which the base of the input transistor 31 to-

eines Differenzverstärkers. 45 geführt wird, und der Bezugsspannung U_n Diesea differential amplifier. 45 is performed, and the reference voltage U _n This

In Fig. 1 bedeutet 10dieFernseh-Aufnahmeröhre, wird dem Emitter des Transistors 31 zugeführt und z. B. ein Vidikon, und 11 den Vorverstärker für die durch einen Spannungsteiler mit den Widerständen am Widerstand 12 auftretende Videosignalspannung. 34, 35 zwischen der negativen Spannungsquelle und Der Vorverstärker 11 ist so ausgebildet, daß er die Masse auf ein geeignetes Potential gebracht. Dieses niedrigen Videofrequenzen nicht überträgt und als 50. Potential, das durch Änderung eines der Wider-Hochpaßfilter wirkt. Am Eingang des Regelkreises stände .34 oder 35 eingestellt werden kann, legt den wird dem Videoverstärker 14 ein mit dem Potentio- Schwellwert des Verstärkers fest, da der Transistor meter 13 einstellbarer Betrag des verstärkten Video-' 31 nur leitend ist, wenn die integrierte Videosignals zugeführt. Der Verstärker 14 ist mit einer spannung U₁ höher ist als dieser Wert. Die Spannung Schaltangsanordnung zur Wiedereinführung der 55 U₁ bis U_r wird erneut verstärkt durch die Transi-Gleichstromkomponente 15 verbunden, der Impulse stören 32 und 33; diese sind vorzugsweise Siliziummit Zeilenfrequenz zugeführt werden. Das verstärkte transistoren, um den Temperatureinfluß zu verrin-Videosignal wird in der Integrationsschaltang 16 gern. Im Kollektorkreis des Ausgangstransistors 33 integriert. liegt eine Zenerdiode 36, die als Spannungsstabili-In Fig. 1, 10 denotes the television pick-up tube, is supplied to the emitter of the transistor 31 and e.g. B. a vidicon, and 11 the preamplifier for the video signal voltage occurring through a voltage divider with the resistors at the resistor 12. 34, 35 between the negative voltage source and the preamplifier 11 is designed so that it brings the ground to a suitable potential. This does not transmit low video frequencies and acts as the 50th potential by changing one of the cons high-pass filters. At the input of the control loop stands .34 or 35 can be set, the video amplifier 14 sets a with the potentio threshold of the amplifier because the transistor meter 13 adjustable amount of the amplified video '31 is only conductive when the integrated video signal fed. The amplifier 14 has a voltage U ₁ which is higher than this value. The voltage switching arrangement for reintroducing the 55 U ₁ to U _r is again amplified by the transi direct current component 15, the pulses interfere with 32 and 33; these are preferably silicon supplied at line frequency. The amplified transistors, in order to reduce the influence of temperature, video signal is used in the integration circuit 16. Integrated in the collector circuit of the output transistor 33. is a Zener diode 36, which acts as a voltage stabilizer

Gemäß der Erfindung wird die Ausgangsspannung 60 sator wirkt. Der Transistor 33 hat eine Kollektor-According to the invention, the output voltage 60 acts sator. The transistor 33 has a collector

U₁ der Integrationsschaltung 16 einem Gleichstrom- Basis-Grenzspannung von z. B. 120 V, und sein KoI- U _{1 of} the integration circuit 16 a direct current base limit voltage of z. B. 120 V, and its coil

differenzverstärker 17 zugeführt, der den p'ositiven lektor ist mit der Signalplatte der Aufnahmeröhredifferential amplifier 17 supplied, which is the positive lector with the signal plate of the pickup tube

Spannungsunterschied zwischen der integrierten verbunden, an die er die Regelspannung liefert.Voltage difference between the integrated connected to which it supplies the control voltage.

Spannung U₁ und einer Bezugsspannung U₁. ver- Wenn die integrierte Spannung U₁ niedriger ist als dieVoltage U ₁ and a reference voltage U ₁ . ver If the integrated voltage U _{1 is} lower than the

stärkt. 65 Bezugsspannung U_n die den Schwellwert des Ver-strengthens. 65 Reference voltage U _n which corresponds to the threshold value of the

Die verstärkte Spannungsdifferenz, welche eine stärkers bestimmt, ist der Transistor 33 gesperrt, undThe amplified voltage difference, which determines a stronger, the transistor 33 is blocked, and

zur Eingangsspannung der Einrichtung entgegen- die Signalplatte erhält eine Grenzspannung, dieagainst the input voltage of the device - the signal plate receives a limit voltage that

gesetzte Richtung hat, bildet die Regelspannung, die durch die Zenerdiode 36 bestimmt wird, anstatt derHas set direction, forms the control voltage, which is determined by the Zener diode 36, instead of the

positiven Spannung der Stromversorgung. Wenn sich die Spannung U,- bei Zunahme der Beleuchtung erhöht, wird der vom Transistor 33 gelieferte Strom größer, seine Kollektorspannung sinkt und folglich verringert sich die Signalplattenspannung der Aufnahmeröhre. positive voltage of the power supply. If the voltage U, - increases with increasing lighting, the current supplied by transistor 33 increases, its collector voltage decreases and consequently the signal plate tension of the pickup tube decreases.

Die vom Ausgangstransistor 33 gelieferte, verstärkte Regelspannung kann auch dazu benutzt werden, um zusätzlich über eine Zwischenstufe in an sich bekannter Weise einen die Blende des Kamera-Objektivs regelnden Blendenmotor zu steuern.The amplified control voltage supplied by the output transistor 33 can also be used to in addition to the aperture of the camera lens via an intermediate stage in a manner known per se regulating shutter motor.

Claims

Patent claims:

1. Circuit arrangement for the automatic control of the from a television pick-up tube video signal supplied by the photoconductivity type by changing the bias of the signal plate of the pickup tube by means of one of the derived mean value of the amplified video signal formed by an integration circuit Control voltage, characterized that at the output of the pickup tube (10) a video amplifier (11) is provided, whose Frequency response a transmission of the lowest frequencies prevents this one with line frequencies Impulse keyed arrangement (15) for reintroducing the direct current component and an integration device (16) follows and a direct current amplifier (17) which connects the control voltage from the difference between the video signal mean value (Ϊ7, ·) and a predetermined reference voltage (E / ,.).

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the arrangement for Reintroduction of the direct current component (15) one to the transistor (20) of the video amplifier (14) complementary transistor (21) of the same basic type, contains its collector is connected to the base of the transistor (20), and that by means of a further transistor (22) the influence of temperature changes on the characteristics of the two transistors (20, 21) is compensated for by changing the clamping potential (23).

3. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the input stage of the direct current amplifier (17) is formed by a transistor (31), the base of which is the integrated video voltage (U ₁ ) and the emitter of which is the reference voltage (Z7 _r ) via a voltage divider (34) , 35) is supplied.

4. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the output transistor (33) of the direct current amplifier (17) contains a Zener diode (36) in the collector circuit which is connected to the signal plate of the pickup tube (10) in such a way that the bias of the signal plate is limited if the input voltage (Uf) of the DC amplifier is lower than the specified reference voltage (U _r ).

Considered publications:
German Auslegeschrift No. 1170 453;
French Patent No. 1262729;
U.S. Patent No. 2,451,640.

1 sheet of drawings