DE3009507C2 - Einrichtung zur automatischen Regelung der Belichtung für eine Fernsehkamera - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur automatischen Regelung der Belichtung für eine Fernsehkamera der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Eine solche Einrichtung ist aus der DE-OS 25 50 773 bekannt und wird bei einer Fernsehkamera mit einer Kameraröhre mit einem photoelektrischen Wandler-Target verwendet, auf das Licht fällt; die Einrichtung weist eine Irisblende zur Einstellung der einfallenden Lichtmenge in Abhängigkeit von einem Steuersignal sowie eine Einrichtung zur Modulation der Wellenform des von dem Wandler-Target abgeleiteten Videosignals in Abhängigkeit von einem horizontalen oder vertikalen Synchronisationsimpuls sowie eine Einrichtung auf, die aus dem modulierten Videosignal den zeitlichen Mittelwert bildet und diesen als Steuersignal der Irisblende zuführt.

Bei dieser herkömmlichen Belichtungsregelung wird eine Rückkopplungsschaltung zur Einstellung der Irisblende verwendet, die die Mittenfläche der aufgenommenen Szene abtastet, während der Rest der Szene nicht berücksichtigt wird. Wenn nun die Videokamera zur Seite bewegt und ein sehr helles Objekt, wie beispielsweise eine Außenszene, die durch ein Fenster eines Raumes gesehen wird, in die Mitte des Wandler-Targets verschoben wird, so spricht das Rückkopplungssystem auf diese Änderung der Aufnahmebedingungen an, indem es rasch die Menge des einfallenden Lichtes verringert. Aufgrund der nicht zu vermeidenden Verzögerungszeit der Rückkopplungsschleife entstehen dabei jedoch in dem gesamten System Schwingungen, so daß der Lichtpegel für eine bestimmte Zeitspanne schwankt, bis ein npuer Gleichgewichtszustand erreicht ist. Im Übergangsbereich zu dem neuen Gleichgewichtszustand ist jedoch keine exakte Belichtungsregelung mehr möglich.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eint Einrichtung zur automatischen Regelung der Belichtung für eine Fernsehkamera der angegebenen Gattung zu schaffen, mit der auch beim Übergang von

ίο einer normalen Szene zu einer besonders hellen Szene eine Überbelichtung vermieden wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Zweckmäßige Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen zusammengestellt.

Der Grundgedanke liegt darin, eine Überbelichtung zu vermeiden, wenn bei der Einstellung der Belichtung in Abhängigkeit von der Mittenfläche des photoelektrisehen Wandler-Targets ein sehr helles Objekt in den IRandbereich des Wandler-Targets kommt, der während "der Kamerabev/egung vernachlässigt wird.

Zu diesem Zweck wird das von der Kameraröhre abgeleitete Videosignal mit einem Signal moduliert, dessen Amplitude allmählich, also graduell, über einen Bereich der Periode zwischen aufeinanderfolgenden horizontalen oder vertikalen Synchronisationsimpulsen abnimmt, so daß das modulierte Videosignal seine Amplitude als Funktion des Abstandes von der Mitte des Wandler-Targets verringert, Das modulierte Videosignal wird zu einem Gleichspannungssignal ausgemittelt, das den Mechanismus der Irisblende einstellt Dadurch wird praktisch ein allmählich variierender Abschattungseffekt auf einem Randbereich der wiedergegebenen Abbildung erzeugt, so daß das Rückkopplungssystem allmählich auf diese neue Szene ansprechen kann, wenn ein sehr helles Objekt bei einer Kamerabewegung in den abgebildeten Bereich gerät. Auf diese Weist lassen sich die erwähnten, unkontrollierten Schwankungen des Belichtungspegels vermeiden.

Diese Funktionsweise ist besonders vorteilhaft bei Außenaufnahmen mit Fernsehkameras, bei denen der Himmel plötzlich mitabgebildet wird, wenn die Kamera zunächst zum Boden hin oder auf eine horizontale Linie gerichtet und dann plötzlich nach oben geschwenkt wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform einer Einrichtung zur automatischen Regelung der Belichtung für eine Fernsehkamera,

F i g. 2 eine Darstellung des photoelektrischen Wandler-Targets der Kamera-Röhre, wobei die Bereiche mit unterschiedlicher Verstärkung, die bei der Einrichtung nach F i g. 1 berücksichtigt werden, unterschiedlich schraffiert sind,

F i g. 3 ein schematisches Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform einer Einrichtung zur automatisehen Regelung der Belichtung für eine Fernsehkamera, F i g. 4 eine ähnliche Darstellung wie F i g. 2 der

Bereiche des Wandler-Targets mit unterschiedlicher Verstärkung für die Ausführungsform nach F i g. 3,

F i g. 5 ein Blockschaltbild einer dritten Ausführungsform einer Einrichtung zur automatischen Regelung der Belichtung für eine Fernsehkamera,

F i g. 6 eine ähnliche Darstellung wie in F i g. 2 und 4 der Bereiche mit unterschiedlicher Verstärkung für die

i ,' ι . Ii f, £lj,,r -

Ausführungsform nach F i g. 5,

F i g. 7 eine Darstellung der Wellenzüge, die bei den Ausfuhrungsformen nach den F i g. 1 und 5 auftreten, und

Fig.8 eine Darstellung von Wellenformen, die bei den Ausführungsformen nach den Fig.3 und 5 auftreten.

Die in F i g. 1 schematisch dargestellte erste Ausführung der Erfindung zeigt, wie ein Objekt i über sine Objektlinse 2 auf die Fläche eines photoelektrischen Wandler-Targets 5 einer Fernsehaufnahmeröhre oder Videoröhre 4 abgebildet wird, Die Belichtungsstärke wird mit eine» Irisblende 3 eingestellt, die über einen BelichtungseinsteHmechanismus 14 angetrieben wird. Dieser BelichtungseinsteHmechanismus 14 wird durch ein'Gleichstromsignal gesteuert, das von einer Glättungsschaltung 13 kommt, um automatisch die auf das Target 5 auffallende Lichtmenge, gesteuert durch eine Regelschaltung, einzustellen. Diese Regelschaltung enthält einen Vorverstärker 6, der mit dem Target 5 so verbunden ist, daß sich eine lineare Verstärkung des in ''bekannter Weise durch einen Abtast-Elektronenstrahl win Abhängigkeit von Horizontal- und Vertikalsynchronisierungsimpulsen abgeleiteten Videosignals ergibt. Das verstärkte Videosignal wird an eine bekannte Verarbeitungsschaltung 7 angelegt, durch die eine Amplitudensiebung (clipping), eine Verstärkung und eine Gamma-Kompensierung des Videosignals erreicht wird; das verarbeitete Signal kommt dann über eine Ausgangsklemme 8 zur zugehörigen und nicht dargestellten Schaltung der Fernsehkamera. Das Ausgangssignal der Amplitudensiebschaltung der Verarbeitungsschaltung 7 wird vorteilhafterweise für die vorliegende Erfindung ausgenützt und einem ersten Eingang eines Verstärkers 9 mit gesteuerter Verstärkung zugeführt, dessen Ausgang zur Ableitung des Gleichstrom-Steuersignals für die Belichtungssteuervorrichtung 14 mit einer Glättungsschaltung 13 verbunden ist Am zweiten Eingang des Verstärkers 9 liegt ein Modulationssignal an, das von einer Schaltung 12 stammt, um den Verstärkungsfaktor des Verstärkers 9 erfindungsgemäß zu beeinflussen.

Wenn kein Modulationssignal vorhanden ist, ändert sich das Gleichstromsignal zur Belichtungsregelung in seiner Größe entsprechend dem Durchschnittswert der auf den Gesamtbereich des Targets 5 einfallenden Lichtstärke. Damit kann eine aufgenommene Szene mit einem außerordentlich hellen Bereich ein Gleichstromsteuersignal von außerordentlicher Größe ergeben, das die einfallende Lichtmenge so reduziert, daß der dunkle Bereich des Targets unterbelichtet ist.

Erfindungsgemäß wird das am Verstärker 9 mit steuerbarer Verstärkung anliegende Eingangssignal mit einem Modulationssignal amplitudenmoduliert, um dieser Übersteuerung der Regelschaltung entgegenzuwirken und eine Unterbelichtung von relativ dunklen Bereichen der aufgenommenen Szene zu verhindern.

Die Modulatorschaltung 12 besteh· aus einem ersten Integrator 121, der die in F i g. 7 als Welienzug a) dargestellten Horizontal-Synchronisationsimpulse von einem Horizontal-Synchronisationsgenerator 10 der Fernsehkamera erhält und daraus eine Folge von Sägezahnwellenformen nach F i g. 7b schafft. Diese Sägezahnwellen oder -impulse werden einem zweiten Integrator 122 mit einem gegenüber dem ersten Integrator unterschiedlichen Zeitkonstantenwert zugeführt, so daß aus dem Sägezahnwellenzug ein Zug von parabolischen Wellenimpulsen nach Fig.7c entsteht.

Damit erfährt das Eingangssignal, das am Verstärker 9 anliegt und das vom rechten oder linken Randbereich des Targets 5 stammt, eine geringere Verstärkung als das Signal, das vom Mittelbereich stammt. Die Verstärkung nimmt allmählich in Abhängigkeit vom Abstand zur rechten oder linken Kante des Targets 5 zu bzw. ab, wie es durch die unterschiedlich schraffierten Bereiche in Fig.2 dargestellt ist. Diese Ausführung ist besonders vorteilhaft einzusetzen bei der Aufnahmt· einer Szene in Räumen, bei denen Tageslicht durch eh Fenster an der rechten oder linken Seite des Bildes einfällt und einen scharfen Kontrast mit den sonstigen Bereichen des Bildes ergibt.

Eine zweite Ausführung der Erfindung ist in Fig.3 dargestellt; hier empfängt der Verstärker 9 mit gesteuerter Verstärkung sein Modulationssignal aus einem Wellengenerator 120 für pseudo-parabolische Wellen. Dieser Generator besitzt einen ersten Integrator 123, der vertikale Synchronisationsimpulse nach Fig.8a vom vertikalen Synchronisationsgenerator 11 der Fernsehkamera empfängt und aus diesen vertikale Sägezahnwellenimpulse nach Fig.8b erzeugt. Diese vertikalen Sägezahnwellenimpulse werden einem zweiten Integrator 124 zugeführt, der während jedes vertikalen Abtastintervalls parabolische Wellenimpulse nach Fig.8c erzeugt und sie an den ersten Eingang einer Kombinationsschaltung 126 anlegt. Die vertikalen Sägezahnimpulse werden direkt einer Inverterschaltung 125 zugeführt, die Sägezahnimpulse mit umgekehrter

jo Steigung ergibt Der Ausgang dieser Inverterschaltung 125 ist mit einem zweiten Eingang der Kombinationsschaltung 126 verbunden und es ergibt sich ein kombiniertes Ausgangssignal nach F i g. 8d, das an den Steuereingang des Verstärkers 9 angelegt wird. Damit wird während jedes Vertikal-Abtastintervalls das Lichtintensitäts-Eingangssignal des Verstärkers 9, das vom oberen Bereich des Targets 5 stammt, geringer verstärkt als das vom unteren Teil des Targets abgeleitete Signal. Diese Verstärkung nimmt allmählich als Funktion des Abstandes von der oberen Kante des Targets 5 zu, wie es durch die verschieden schraffierten Bereiche in F i g. 4 dargestellt ist. Diese Ausführung ist besonders vorteilhaft bei der Fernsehaufnahme einer Tageslicht-Aaßenszene einzusetzen, in der der helle Himmel einen scharfen Bildkontrast mit dem Rest des - aufgenommenen Bildes ergibt

Eine dritte Ausführung der Erfindung ist in F ί g. 5 dargestellt, in der die Eigenschaften der beiden Ausführungen nach F i g. 1 und F i g. 3 kombiniert sind.

Zu diesem Zweck ist ein kombinierter Wellenformgenerator 220 vorgesehen, der hintereinandergeschaltete Integratoren oder Integratorslufen 221 und 222 umfaßt, die jeweils identisch mit den Integratoren 121 bzw. 122 der F i g. 1 sind, und parabolische Wellenimpulse in Abhängigkeit von den Horizontal-Synchronisationsimpulsen erzeugt, die von einem Horizontal-Synchronisationsgenerator 210 abgeleitet werden. Diese parabolischen Wellenimpulse liegen am ersten Eingang einer Kombinationsschaltung 226 an. An den beiden anderen Eingängen der Kombinationsschaltung 226 sind die Ausgangssignale der hintereinandergeschaiteten Integratoren 223 und 224 sowie das Ausgangssignal des Inverters 225 angelegt. Diese Integratoren 223 und 224 entsprechen den Integratoren 123 und 124 nach F i g. 3, während der Inverter 225 dem Inverter 125 nach F i g. 3 entspricht Wie in der Ausführung nach F i g. 3 erhält der Integrator 223 ein Eingangssignal, das von dem Vertikal-Synchronisationsgenerator 211 stammt und

gibt die bei ihm erzeugten Sägezahnwellenimpulse an
den Integrator 224 und den Inverter 225 ab. Das in der
Kombinationsschaltung 226 erzeugte Ausgangssignal
nach F i g. 8e wird dem Steuereingang des Verstärkers 9
mit gesteuertem Verstärkungsfaktor zugeführt. Der
Verstärkungsgrad des Verstärkers 9 ändert sich dann so,
wie es durch die unterschiedlichen Schraffierungen in
Fig.6 dargestellt ist, so daß das zu modulierende
Eingangssignal des Verstärkers 9, das von den rechten,
linken und oberen Randbereichen des Targets 5 stammt,
eine geringere Verstärkung erfährt, als das vom Rest
Jiles'TargetrabgeJeitete Signal.

S Damit ergibt sich eine aütomatische.Belichtungssteu-

cer vorrichtungfürFernsehkameras, die einen Verstärker

9.mit gesteuertem Verstärkungsfaktor enthält, der ein

Videosignal'empfängt, das vom Target der Aüfnahme-

röhre abgeleitet ist. Ein Generator 12 erzeugt Modulationswellenformen, die als Modulationssignal am Steuereingang des Verstärkers 9 angelegt sind und eine Amplitudenmodulation des Videosignals ergeben. Das modulierte Videosignal wird in eine Glättungsschaltung 13 eingespeist, die ein Gleichstromsignal ergibt, dessen Größe dem Durchschnittswert des anliegenden Signals entspricht und einem elektromechanischen Wandler 14 zugeführt wird, der eine Irisblende zur Einstellung der Belichtung antreibt. Das Modulationssignal wird entweder von den horizontalen oder von den vertikalen Synchronisationsimpulsen erzeugt, so daß das von einem vorbestimmten Bereich des Targets abgeleiteteVideosignal geringer als das von den anderen Bereichen des Targets abgeleitete Signal verstärkt wird.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur automatischen Regelung der Belichtung für eine Fernsehkamera mit einer Kamera-Röhre mit einem photoelektrischen Wandler-Target, auf das Licht fällt, mit einer Irisblende zur Einstellung der einfallenden Lichtmenge in Abhängigkeit von einem Steuersignal, mit einer Einrichtung zur Modulation der Wellenform des von dem Wandler-Target abgeleiteten Videosignals in Abhängigkeit von einem horizontalen oder vertikalen Synchronisationsimpuls und mit einer Einrichtung, die aus dem modulierten Videosignal den zeitlichen Mittelwert bildet und diesen als Steuersignal der Irisblende zuführt, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulationseinrichtung eine Anordnung (121, 122) zur Erzeugung eines periodischen modulierenden Signals, dessen Amplitude zwischen zwei horizontalen und oder zwischen zwei vertikalen Synchronisationsimpulsen zur Mitte hin stetig zu- und anschließend wieder stetig abnimmt, und einen Verstärker (9) für das Videosignal aufweist, dessen Verstärkungsfaktor mit dem modulierenden Signal eingestellt wird.

2. Einrichtung zur automatischen Regelung der Belichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenform des modulierenden Signals im wesentlichen Parabel-Form hat.

3. Einrichtung zur automatischen Regelung der Belichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das modulierende Signal aus dem Synchronisationsimpulssignal durch in Kaskade geschaltete Integratoren gebildet wird.