DE4117325A1 - Automatische verstaerkungsregelungsvorrichtung fuer eine videokamera - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine automatische Verstärkungsregelungs-(AVR-)Vorrichtung für eine Videokamera gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine derartige AVR-Vorrichtung für Videokameras ist bekannt und in Fig. 4 dargestellt. Sie umfaßt in der Regel eine Linse 1, eine erste und eine zweite Abtast-Halte-Schaltung 2, 3, eine automatische Verstärkungsregelungs-(AVR-)Schaltung 4, eine Korrekturelektronik (Prozessor) 5, eine Matrixschaltung 6, einen Farbcoder 7, einen AVR-Detektor 8, eine Irisblenden- Treiberstufe 9, eine CCD-Treiberstufe 10, einen Synchronisator 11, einen CCD-Bildwandler 12, eine Irisblende 17 sowie einen Irisblendenmotor 18.

Das vom CCD-Bildwandler 12 aufgenommene Bild wird photoelektrisch derart in ein elektrisches Signal umgewandelt, daß es sich für ein Videosignal eignet. Das derart erhaltene Signal wird mittels eines 9,54 MHz-Abtast-Halte-Pulses in der ersten Abtast-Halte-Schaltung 2 sowie mittels eines zweiten Abtast-Halte-Pulses in der zweiten Abtast-Halte-Schaltung 3 abgetastet und das derart gewonnene Signal der AVR-Schaltung 4 aufgeprägt.

Demgemäß ist das Ausgangssignal der AVR-Schaltung 4 zweifach mit einem Abtastsignal korreliert, wodurch zwei 4,77 MHz- Signale (Sp1 und Sp2) erzeugt werden.

Auf diese Weise wird vom abzutastenden Signal das Farbartsignal abgetrennt, das der Korrekturelektronik 5 zugeführt wird. Das Farbartsignal wiederum wird in der Matrixschaltung 6 in das RGB-Signal umgewandelt, und dieses im Farbcoder 7 in die Y-, R-Y- und B-Y-Signale aufgetrennt, die als Video-Ausgangssignal zum Videorecorder weitergeleitet werden.

Eine herkömmliche Videokamera umfaßt die AVR-Schaltung 4 deswegen, weil sich der Videosignalpegel gelegentlich verändert, was diese verhindern soll. Hierzu ist vorgesehen, daß dem ersten Eingang der AVR-Schaltung 4 das Videosignal und dem zweiten Eingang das Ausgangssignal des AVR-Detektors 8 aufgeprägt wird.

Der AVR-Detektor 8 vermindert die Verstärkung in der AVR- Schaltung 4, um den Signalpegel abzusenken, falls ein höherer Eingangssignalpegel als der Standardpegel anliegt. Andererseits erhöht der AVR-Detektor 8 die Verstärkung, falls ein niedrigerer Eingangssignalpegel als der Standardpegel anliegt.

Auf diese Weise wird der AVR-Detektor 8 während des Kamerabetriebes ständig aktiviert, um das Videosignal zu überwachen, während die AVR-Schaltung 4 direkt auf die auf die Irisblende 17 einfallende Strahlungsintensität reagiert.

In Fig. 5 ist ein gebräuchliches automatisches Irisblendensystem gezeigt, wobei die Irisblende 17 derart angesteuert wird, daß sie sich automatisch an die Intensitätsänderungen der einfallenden Strahlung anpaßt, um den Videosignalpegel der Kamera konstant zu halten.

Zu diesem Zweck wird die Irisblende 17 von zwei Signalen gesteuert, nämlich vom NAM-(Nicht-Additives Misch-)Signal und vom Luminanz-(Y-)Signal. Das NAM-Signal vereinigt die R-, G- und B-Signale mit gleichem Signalpegel, wodurch der Maximalpegel für das jeweilige R-, G- und B-Signal überschritten wird.

Beim Luminanz-(Y-)Signal wird berücksichtigt, daß der Mischanteil des jeweiligen Farbsignals gleich 0,6 G + 0,3 R + 0,1 B beträgt. Dadurch erfolgt die Regelung der Irisblende 17 durch Gleichspannungsmittelung des dem hochfrequenten Seitenbandanteil entsprechenden Spitzenwertes.

Jedoch ist es in einer Videokamera herkömmlicher Bauart praktisch unmöglich, sowohl den idealen Videosignalpegel als auch den idealen AVR-Verstärkungspegel aufrecht zu erhalten, wie in Fig. 6A gezeigt wird.

Bei Veränderung des Videosignalpegels durch Schwankungen der Lichtintensität gibt der AVR-Detektor 8 ein Regelsignal, das proportional zur Differenz zwischen dem aktuellen Videosignalpegel und dem Standardpegel ist, an die AVR- Schaltung 4 ab, wodurch die Verstärkung in der AVR-Schaltung 4 vermindert und der Normalstatus wieder erreicht wird.

In der Praxis muß die Irisblende 17 geöffnet sein, und der Videosignalpegel muß mittels der AVR-Schaltung 4 konstant gehalten werden. In dem Fall, in dem der Aufnahmevorgang unter normalen Lichtverhältnissen bei geöffneter Irisblende 17 erfolgt, und sich plötzlich die Lichtintensität vermindert, wird jedoch der Bildschirm momentan verdunkelt, da die Ansprechzeit des Irisblendenmotors 18 relativ hoch ist und dieser obendrein ein Hystereseverhalten zeigt (vgl. Fig. 6B).

Im umgekehrten Fall, in dem der Aufnahmevorgang bei schwacher Beleuchtung erfolgt und sich plötzlich die Lichtintensität erhöht, wird die Irisblende geschlossen (vgl. Fig. 6C).

Wenn die Aufnahme bei hoher Belichtungsstärke erfolgt und sich die Lichtintensität plötzlich stark vermindert, wird die Bildschirmhelligkeit momentan stark erhöht, um danach zum Normalzustand zurückzukehren, da die Verstärkung in der AVR- Schaltung 4 erhöht wird. Dadurch steigt der Videosignalpegel aufgrund der Ansprechzeit des Irisblendenmotors 18 und seiner Hysterese bis zum Wendepunkt an. Diese Erscheinung tritt insbesondere bei hoher Beleuchtungsstärke auf.

Wie oben erläutert, weisen sowohl die gebräuchlichen Camcorder als auch professionelle Videokameras den Nachteil auf, daß die Videosignalqualität aufgrund des Überschwingverhaltens der AVR-Schaltung 4, die die Irisblende 17 regelt, vermindert wird, was durch die unterschiedlichen Ansprechzeiten der AVR- Schaltung 4 und des Irisblendenmotors 18 verursacht wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diesen Nachteil gebräuchlicher Videokameras durch Schaffung einer verbesserten AVR-Schaltung zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche gelöst.

Das allgemeine Lösungsprinzip der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß der Ausgangssignalpegel der AVR-Schaltung mittels eines Mikrocomputers anhand der abgefragten Betriebsgeschwindigkeit und des augenblicklichen Betriebszustandes des Irisblendenmotors bis zum Normalbetriebszustand der Irisblende berechnet und sodann durch Rückkopplung des Ausgangssignals auf einen Eingang der AVR-Schaltung dieser konstant gehalten wird.

Auf diese Weise wird eine wesentlich schnellere und genauere AVR-Vorrichtung für Videokameras verwirklicht.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen automatischen Verstärkungsregelungs-(AVR-)Vorrichtung für eine Videokamera;

Fig. 2A, 2B und 2C jeweils einen Graphen, der das Regelverhalten bezüglich des Videosignalpegels einer erfindungsgemäßen AVR-Vorrichtung darstellt;

Fig. 3A und 3B einen Programmablaufplan für die Regelung einer erfindungsgemäßen AVR-Vorrichtung;

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer herkömmlichen automatischen Verstärkungsregelungsvorrichtung für eine Videokamera;

Fig. 5 ein Blockschaltbild einer herkömmlichen automatischen Irisblenden-Vorrichtung;

Fig. 6A einen Graphen, der den Videosignalpegel und den AVR- Verstärkungspegel für einen Idealfall in einer herkömmlichen Videokamera darstellt;

Fig. 6B einen Graphen, der den Videosignalpegel und den AVR- Verstärkungspegel für den Fall, daß die Irisblende gerade eben geöffnet worden ist, in einer herkömmlichen Videokamera darstellt;

Fig. 6C einen Graphen, der den Videosignalpegel und den AVR- Verstärkungspegel für den Fall, daß die Irisblende gerade eben geschlossen worden ist, in einer herkömmlichen Videokamera darstellt.

Wie in Fig. 1 dargestellt, umfaßt die erfindungsgemäße AVR- Vorrichtung eine Linse 1, eine erste und eine zweite Abtast- Halte-Schaltung 2, 3, eine AVR-Schaltung 4, eine Korrekturelektronik 5, eine Matrixschaltung 6, einen Farbcoder 7, einen AVR-Detektor 8, eine Irisblenden-Treiberstufe 9, eine CCD-Treiberstufe 10, einen Synchronisator 11, einen CCD- Bildwandler 12, eine Irisblende 17 sowie einen Irisblendenmotor 18. Die AVR-Vorrichtung umfaßt weiterhin einen Mikrocomputer 14, der mit einem Irisblendendetektor 13 und dem Ausgang der AVR-Schaltung 4 verbunden ist, eine Klemmschaltung, die der AVR-Schaltung 4 nach- und der Korrekturelektronik 5 vorgeschaltet ist, sowie eine Analogschaltstufe 16, die, vom Mikrocomputer 14 angesteuert, die Verbindung zwischen der AVR-Schaltung 4 und dem AVR- Detektor 8 herstellt bzw. auftrennt.

Die Ansprechzeit des Irisblendenmotors 18, Signalpegelschwankungen sowie die Fehlfunktion der AVR- Schaltung 4 werden durch den Einsatz der Klemmschaltung 15 für die Regelung des Mikrocomputers 14 und der Analogschaltung 16 minimiert.

Wie im Programmablaufplan der Fig. 3A und 3B dargestellt, wird die Veränderung des AVR-Pegels, die die Verschlechterung bzw. Verzerrung des Videobildes verursacht, mittels Pegelvergleichs, Bewertung und Regelung im Mikrocomputer 14 minimiert.

Hierzu bestimmt der Mikrocomputer 14 im ersten Schritt S1 den Videosignalpegel am Ausgang der AVR-Schaltung 4 (Fig. 3A).

Im zweiten Schritt S2 wird abgefragt, ob der Videosignalpegel dem Standardwert entspricht.

Ist dies der Fall, wird im dritten Schritt S3 die Analogschaltstufe 16 angesteuert, so daß im vierten Schritt S4 die Videokamera mit der Normal-AVR-Einstellung betrieben wird. Hierzu werden die Schaltkontakte a und b der Analogschaltstufe 16 (Fig. 1) mittels eines Ansteuersignals aus dem Mikrocomputer 14 miteinander verbunden.

Wird im zweiten Schritt S2 festgestellt, daß der Videosignalpegel nicht dem Standardwert entspricht, bestimmt der Mikrocomputer 14 im fünften Schritt S5, ob der Videosignalpegel im erlaubten Toleranzbereich liegt. Falls ja, wird im dritten Schritt S3 wie oben geschildert verfahren.

Andernfalls wird im sechsten Schritt S6 (Fig. 3B) bestimmt, ob der Videosignalpegel an der oberen Grenze des erlaubten Toleranzbereiches liegt.

Ist dies der Fall, berechnet der Mikrocomputer 14 im siebten Schritt S7 den niedrigeren AVR-Verstärkungsfaktor.

Im achten Schritt S8 fragt der Microcomputer 14 ab, ob diese Berechnung abgeschlossen ist. Falls diese Frage negativ beantwortet wird, ist der siebte Schritt S7 so lange im Zyklus zu durchlaufen, bis die Berechnung abgeschlossen ist.

Im Bejahungsfall wird im neunten Schritt S9 die Analogschaltsufe 16 dergestalt angesteuert, daß die Schaltkontakte a und b miteinander verbunden werden, wonach die Verstärkung in der AVR-Schaltung geregelt wird.

Im zehnten Schritt S10 erfolgt die Ausgabe des Verstärkungsfaktors der AVR-Schaltung 4.

Im elften Schritt S11 wird bestimmt, ob der Videosignalpegel im erlaubten Toleranzbereich liegt. Ist dies der Fall, wird die Videokamera im Normalbereich betrieben.

Ist dies nicht der Fall, werden die Schritte S5 bis S11 im Zyklus durchlaufen, bis der Videosignalpegel wieder im erlaubten Toleranzbereich liegt.

Wird im sechsten Schritt S6 festgestellt, daß der Videosignalpegel nicht an der oberen Grenze des erlaubten Toleranzbereichs liegt, prüft der Mikrocomputer 14 im zwölften Schritt S12, ob der Videosignalpegel an der unteren Grenze des erlaubten Toleranzbereichs liegt und berechnet bei Bejahung sodann im dreizehnten Schritt S13 den höheren AVR- Verstärkungsfaktor.

Falls sodann im Schritt S8 festgestellt wird, daß die Berechnung des höheren AVR-Verstärkungsfaktors im dreizehnten Schritt S13 abgeschlossen ist, werden die Schritte S8 bis S11 durchlaufen.

Falls die Berechnung in S13 hingegen noch nicht beendet ist, wird der Schritt S13 im Zyklus durchlaufen.

Falls im zwölften Schritt S12 festgestellt wird, daß der Videosignalpegel nicht an der unteren Grenze des erlaubten Toleranzbereiches liegt, werden die Schritte S5 bis S11 bzw. die Schritte S5, S12, S13, S8 bis S11 im Zyklus durchlaufen.

Claims (2)

1. Automatische Verstärkungsregelungs-(AVR-)Vorrichtung für eine Videokamera, bestehend aus einer Linse (1), einer ersten und einer zweiten Abtast- Halte-Schaltung (2, 3), einer AVR-Schaltung (4), einer Korrekturelektronik (5), einer Matrixschaltung (6), einem Farbcoder (7), einem AVR-Detektor (8), einer Irisblenden- Treiberstufe (9), einer CCD-Treiberstufe (10), einem Synchronisator (11), einem CCD-Bildwandler (12), einer Irisblende (17) sowie einem Irisblendenmotor (18), dadurch gekennzeichnet,

• - daß ferner ein Irisblendendetektor (13), ein Mikrocomputer (14), eine Klemmschaltung (15) sowie eine Analogschaltstufe (16) vorgesehen sind;
• - daß der Mikrocomputer (14) mit dem Irisblendendetektor (13) sowie einem Ausgang der AVR-Schaltung (4) verbunden ist;
• - daß die Klemmschaltung (15) zwischen einem Ausgang der AVR-Schaltung (4) und einem Eingang der Korrekturelektronik (5) geschaltet ist;
• - daß die Analogschaltstufe (16) zwischen einem Eingang der AVR-Schaltung (4) und einem Ausgang des AVR-Detektors (8) geschaltet ist und
• - daß der Videosignalpegel in der AVR-Schaltung (4) dadurch konstant gehalten wird, daß der Mikrocomputer (14) die AVR-Schaltung (4) über die Analogschaltstufe (16) in geeigneter Weise regelt.

2. Verfahren zum Betreiben einer automatischen Verstärkungsregelungs-(AVR-)Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Mikrocomputer (14) folgende Schritte nacheinander, insgesamt bzw. teilweise bzw. gegebenenfalls im Zyklus mehrfach, durchlaufen werden:

• - im ersten Schritt (S1) wird der Videosignalpegel am Ausgang der AVR-Schaltung (4) bestimmt;
• - im zweiten Schritt (S2) wird abgefragt, ob der Videosignalpegel einem vorbestimmten Standardwert entspricht;
• - im dritten Schritt (S3) wird die Analogschaltstufe (16) angesteuert, falls im zweiten Schritt (S2) die Antwort positiv ist;
• - im vierten Schritt (S4) wird die Videokamera mit der Normal-AVR-Einstellung betrieben, wozu die Schaltkontakte (a, b) der Analogschaltstufe (16) miteinander verbunden werden;
• - im fünften Schritt (S5) wird bestimmt, ob der Videosignalpegel, falls er nicht dem Standardwert entspricht, im erlaubten Toleranzbereich liegt, ist dies der Fall, wird der dritte Schritt (S3) angeschlossen; andernfalls wird
• - im sechsten Schritt (S6) bestimmt, ob der Videosignalpegel an der oberen Grenze eines vorbestimmten erlaubten Toleranzbereiches liegt;
• - im siebten Schritt (S7) wird, falls im sechsten Schritt (S6) die Antwort positiv ausgefallen ist, ein niedrigerer AVR-Verstärkungsfaktor berechnet;
• - im achten Schritt (S8) wird abgefragt, ob die Berechnung des Verstärkungsfaktors abgeschlossen ist, wobei im Verneinungsfall der siebte Schritt (S7) so lange im Zyklus durchlaufen wird, bis die Berechnung beendet ist;
• - im neunten Schritt (S9) wird die Analogschaltstufe (16) derart angesteuert, daß die Schaltkontakte (a, b) miteinander verbunden werden, wonach die Verstärkung in der AVR-Schaltung (4) geregelt wird;
• - im zehnten Schritt (S10) erfolgt die Ausgabe des Verstärkungsfaktors der AVR-Schaltung (4);
• - im elften Schritt (S11) wird bestimmt, ob der Videosignalpegel im erlaubten Toleranzbereich liegt, wobei in diesem Fall die Videokamera im Normalbereich betrieben wird, andernfalls werden die Schritte S5 bis S11 im Zyklus durchlaufen, bis der Videosignalpegel wieder im erlaubten Toleranzbereich liegt;
• - im zwölften Schritt (S12) wird geprüft, falls im sechsten Schritt (S6) festgestellt worden ist, daß der Videosignalpegel nicht an der oberen Grenze des erlaubten Toleranzbereiches liegt, ob der Videosignalpegel an der unteren Grenze eines vorbestimmten erlaubten Toleranzbereiches liegt, wobei im negativen Fall die Schritte S5 bis S11 bzw. die Schritte S5, S12, S13, S8 bis S11 im Zyklus durchlaufen werden;
• - im dreizehnten Schritt (S13) wird ein höherer AVR- Verstärkungsfaktor berechnet, wobei im nachfolgenden achten Schritt (S8) geprüft wird, ob diese Berechnung abgeschlossen ist; falls dies nicht der Fall ist, wird der dreizehnte Schritt (S13) im Zyklus bis zum Abschluß der Berechnung durchlaufen, woraufhin sich die Schritte S8 bis S11 anschließen.