DE1095877B - Verfahren zur Erzeugung von Farbbildern - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erzeugung von Farbbildern durch elektrische Signale insbesondere für das Farbfernsehen.

Es ist bekannt, zur Projektion schwarzweißer Fernsehbilder ein lichtmodulierendes Medium zu benutzen, dessen Oberfläche durch Energiezuführung punktweise verändert und in ein elementares Beugungsgitter umgewandelt wird. Bei der Ausführung dieses Verfahrens wird die Wiedergabe des Bildes durch eine Beugungszonenlichtsteuerung vorgenommen, wobei eine Lichtblende zur Absperrung der Beugungszonen nullter Ordnung benutzt wird.

In der Hauptpatentanmeldung G 17297 VIII a/21 a¹ ist ein derartiges Verfahren beschrieben, bei dem die dem Bildflächenelement zugeführte Energie mit den Farbtonkomponenten der Bildflächenelemente derart moduliert ist, daß die elementaren Beugungsgitter einen ersten Gitterparameter in Form einer veränderlichen Gitterwellenlänge aufweisen, welche einem Beugungswinkel entspricht, der sich mit dem Farbton des Bildes in dem betreffenden Bildflächenelement ändert, während ein zweiter Gitterparameter in an sich bekannter Weise die Intensität des Lichtes steuert.

Wenn man bei einem derartigen Verfahren drei Primärfarben verwendet, d. h. wenn die Farbbilder aus drei Grundfarbensignalen zusammengesetzt werden sollen, treten Schwierigkeiten durch die Schwebungsfrequenzen zweier Farben, z. B. der blauen und grünen Signale auf, die innerhalb des Auflösungsvermögens des optischen Systems liegen und die Qualität der Auflösung verschlechtern.

Gemäß der Erfindung werden diese Schwierigkeiten dadurch beseitigt, daß der erste Gitterparameter, welcher den Farbton steuert, durch eine feste Frequenz der Deformation des Mediums und eine veränderliche Frequenz der Deformation bestimmt ist, von denen die erste einem ersten Grundfarbensignal und die zweite dem Quotienten der beiden anderen Grundfarbensignale entspricht, und daß der zweite Parameter, welcher die Intensität des Lichtes steuert, durch die Intensität des ersten Grundfarbensignals und die Summe der Intensitäten der beiden anderen Grundfarbensignale gegeben ist. Vorzugsweise werden dabei die Farben so gewählt, daß die eine Grundfarbe Rot ist, während die beiden anderen Grundfarben Blau und Grün sind.

Durch die Verwendung einer veränderlichen Farbe, d. h. eines Farbsignals mit einer veränderlichen Frequenz, werden Schwebungsfrequenzen, die bei einem Dreifarbensystem auftreten könnten, beseitigt. Die Schwebungsfrequenzen zwischen dem roten Farbsignal und dem Signal mit veränderlicher Frequenz gemäß der Erfindung sind derart, daß sie das Licht durch den Blendenschlitz beugen, d. h. durch den ersten nach außen liegenden Schlitz, wenn man von dem die Beugungsfiguren nullter Verfahren zur Erzeugung von Farbbildern

Zusatz zur Patentanmeldung G 17297 VIIIa/21 a¹
(Auslegeschrift 1 090 710)

Anmelder:

General Electric Company,
Schenectady, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. W. Reichel, Patentanwalt,
Frankfurt/M. 1, Parkstr. 13

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 7. Oktober 1957

William Ellis Glenn jun., Scotia, N. Y. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden

Ordnung ausblendenden Stab ausgeht. Da dies ein viel kleinerer Winkel ist als der, unter welchem die Beugungsfiguren erster Ordnung abgebeugt werden, wird das von der Schwebefrequenz erzeugte Licht weißes Licht liefern, insbesondere für hohe Intensitäten der veränderlichen und roten Signale und wenn die veränderliche Farbe bei 4930 Ä liegt. Dies ist der Fall, wenn die Szene weiß ist. Das ist besonders erwünscht, da die Hinzufügung von Weiß unter diesen Umständen eine höhere Lichtausbeute liefert. Die Farbe des durch die Schwebungen abgebeugten Lichtes führt, sofern die veränderliche Farbe nicht 4930 Ä beträgt, zu einer Steigerung der erzeugten Farbe.

Fig. 1 ist die schematische Darstellung des Projektionssystems für ein Farbfernsehgerät gemäß der Erfindung, bei dem gleichzeitige Beugungsfiguren auf Grund mehrerer elektrischer Farbsignale entstehen, von denen eins einer veränderlichen Farbkomponente entspricht;

Fig. 2 ist das Diagramm der spektralen Verteilung für ein Gerät mit drei Primärfarben.

009 680/212

3 4

Die Fig. 1 zeigt die Erfindung in Form des Projektions- Kathode der Entladungsröhre 12 liegt an Erde 21. Bei systems eines Farbfernsehgerätes, welches ein licht- einem Gerät, welches drei feste Farbkomponenten benutzt, steuerndes Medium 3 besitzt. Dieses kann Punkt für würden die grünen und blauen Bildsignale jeweils den Punkt von einem darüberstreichenden Elektronenstrahl Steuerelementen einer zusätzlichen Entladungsröhre entverformt werden, um Beugungsgitter zu liefern, welche 5 sprechend der Röhre 13 für das rote Bildsignal aufgeeine Information hinsichtlich der Farbkomponenten und drückt. Gemäß der Erfindung werden jedoch die grünen der Intensitäten dieser Farbkomponenten enthalten. Das und blauen Bildsignale zu einer Farbkomponente zu-Medium kann aus einer Gelatineschicht von etwa 3 Mil sammengefügt, deren Farbton sich im Verhältnis der (0,075 mm) Dicke auf einem durchsichtigen leitenden Intensitäten der grünen und blauen Signale ändert und Teil bestehen oder, wie in der hier schematisch dar- io deren Intensität sich mit der Summe der Intensitäten gestellten bevorzugten Form, dem bekannten Eidophor- der grünen und blauen Bildsignale ändert. Die grünen system zur Projektion von Schwarzweißbildern ent- und blauen Bildsignale werden mit einem spannungssprechen. Ein derartiges lichtsteuerndes Medium kann addierenden Widerstand 22 zusammengefügt, dessen einen durchsichtigen Träger 2, etwa aus Glas, enthalten, Mittelanzapfung 23 mit dem Steuergitter 24 einer elekauf dem ein dünner Ölfilm 3 aufgetragen ist, der die 15 trischen Entladungsröhre 25 verbunden ist. Das Gitter 24 gewünschte Leitfähigkeit besitzt. Die Temperatur des liegt außerdem über dem Widerstand 24' an Erde. Ölfilms wird durch eine geeignete Vorrichtung niedrig Dieses Steuergitter liefert die Information über die Farbgehalten, wie es aus dem Eidophorgerät bekannt ist. intensität gemäß der Summe der Spannungen der grünen Wie in der Zeichnung schematisch dargestellt, befindet und blauen Bildsignale. Ein zweites Steuergitter 26 der sich das Gebilde 1 in einer Kathodenstrahlröhre 4, die ao Entladungsröhre 25 wird von dem Ausgang eines mit außer dem lichtsteuernden Element 1 eine Elektronen- veränderlicher Frequenz schwingenden Oszillators 27 in quelle in Form einer Kathode 5, eine elektromagnetische Übereinstimmung mit einer Funktion gespeist, die gleich Bildstrahlablenkeinheit 6 und ein Paar elektrostatischer ist einer Konstanten plus dem Logarithmus der Intensität Ablenkungsplatten 7 besitzt, die in der speziell hier des blauen Signals dividiert durch die Intensität des gezeigten Ausführung dazu verwendet werden, die 25 grünen Signals. Die Frequenz ändert sich also gemäß der Geschwindigkeit, mit der der Strahl das lichtsteuernde Konstanten plus dem Logarithmus des blauen Signals Element überstreicht, in senkrechter Richtung zu modu- minus dem Logarithmus des grünen Signals. Das grüne lieren. Die schematische Darstellung der Fig. 1 kann Bildsignal wird einem Verstärker 28 zugeführt, das blaue hinsichtlich der Lage des Bildes bei einem gewöhnlichen Bildsignal einem Verstärker 29. Diese beiden Verstärker Fernsehschirm als Draufsicht betrachtet werden, d. h., 30 haben eine Kennlinie, nach der der Ausgangsstrom im die Bewegung des Strahls in senkrechter Richtung auf wesentlichen gleich dem Logarithmus der Eingangsdem Papier entspricht der horizontalen Ablenkung einer spannung ist. Derartige Verstärker sind bekannt und gewöhnlichen Fernsehbildröhre. Die Ablenkeinheit 6 können eine Verstärkerröhre enthalten, die eine derartige wird durch eine gewöhnliche Bildstrahlkippschaltung 9 Kennlinie zwischen Gitterspannung und Anodenstrom gespeist und ruft die bekannte Zeilensprungabtastung 35 hat. Die Ausgänge der Verstärker 28 und 29 werden mit hervor. Hilfe der Widerstände 30 und 31, die miteinander und

Gemäß der Erfindung wird die Schicht 3 verformt, um mit den Ausgängen dieser Verstärker verbunden sind, eine Farbinformation darzustellen, die punktweise mit voneinander abgezogen, so daß die Differenz der Logader Szene übereinstimmt, indem man den Elektronen- rithmen der Intensitäten der blauen und grünen Signale strahl mit zwei elektrischen Signalen steuert. Das eine 40 an dem Punkt 32 auftritt. Diese Spannung wird dem Signal hat eine feste Frequenz und entspricht einer Färb- Eingang eines Reaktanzröhrenkreises 33 zugeführt, komponente. Seine Amplitude ändert sich gemäß der welcher die Frequenz des mit veränderlichen Frequenz Intensität dieser Farbkomponente. Das zweite Signal schwingenden Schwingkreises 27 steuert. Der Reaktanzhat eine Frequenz, die sich gemäß dem Intensitäts- röhrenkreis kann als bekannt betrachtet werden und verhältnis zweier anderer Farbkomponenten ändert, und 45 stellt ein Mittel dar, um die Abstimmung des mit vereine Amplitude, deren Änderung von der Summe der änderlicher Frequenz schwingenden Oszillators 27 gemäß Intensitäten der beiden Farbkomponenten abhängt. In dem Eingangssignal des Reaktanzröhrenkreises zu verder vorliegenden Ausführung werden diese beiden elek- ändern. Der Punkt 32 ist über den Widerstand 34 geerdet, trischen Signale an die Ablenkungsplatten 7 und 8 gelegt Die Anode 35 der elektrischen Entladungsröhre 25 ist mit und modulieren die Abtastgeschwindigkeit des Elek- 50 der Anode 18 der Entladungsröhre 13 und den Ablenktronenstrahls in horizontaler Richtung. Die Quellen für platten 7 verbunden, um den Ablenkplatten 7 und 8 die roten, grünen und blauen Bildsignale, deren Amplitude gleichzeitig eine den Ausgängen der Entladungsröhre 13 sich mit diesen Farbkomponenten einer darzustellenden und 25 entsprechende Spannung aufzudrücken. Auf diese Szene verändern, sind mit den Ziffern 9, 10 bzw. 11 be- Weise entstehen zwei überlagerte Beugungsfiguren auf zeichnet. Da diese Signale von einem aufgenommenen 55 dem deformierbaren lichtsteuemden Element 3 gemäß Farbfernsehsignal über eine bekannte Apparatur erzeugt zweier Farbinformationssignale, welche die Abtastgewerden können, erübrigt sich eine ausführliche Beschrei- schwindigkeit des Elektronenstrahles verändern. Das bung dieser Apparatur. Die Signale ändern sich von erste Signal hat eine Frequenz, die der roten Farbe entPunkt zu Punkt in Übereinstimmung mit der abzubilden- spricht und eine Intensität, welche der Intensität der den Szene, und die Bewegung des Bildstrahls läuft mit 60 roten Farbe entspricht und bildet daher eine Phasenihnen synchron. Das rote Bildsignal wird an ein Steuer- beugungsfigur mit einer festen entsprechenden Wellengitter 12 einer Mischröhre 13 gelegt. Die Röhre 13 besitzt länge und einer Amplitude, die sich von Punkt zu Punkt ein zweites Steuergitter 14, welches aus einem Schwing- gemäß der Intensität der roten Komponente des abzukreis 17 gespeist wird, der mit einer festen Frequenz, bildenden Gegenstandes ändert. Das zweite Signal erentsprechend der Mittelfrequenz der roten Komponente 65 zeugt auf dem deformierbaren lichtsteuemden Element 3 oder etwa 14 MHz für das System der Fig. 1, schwingt. eine Beugungsfigur mit einer Frequenz f, die sich gemäß Die Anode 18 der Mischröhre 13 ist mit einer der Ablenk- der Gleichung
platten 7 verbunden, von denen die andere an Erde (19)

liegt. Außerdem ist die Anode 18 über einen Widerstand20 f = K + log intensität

mit einer positiven Spannungsquelle B verbunden. Die 70 grüne Intensität

ändert, wobei K eine Konstante und gleich einer Frequenz ist, die einer zwischen blau und grün liegenden Wellenlänge oder etwa 4930 Ä entspricht. Für das in Fig. 1 dargestellte System beträgt die Frequenz etwa 19 MHz. Da

, blaue Intensität log _ .

grüne Intensität

gleich Null ist, wenn die blauen und grünen Signale gleich groß sind, ist in diesem Falle f — K. Die Amplitude dieser Beugungsfigur ändert sich mit der Summe der grünen und blauen Intensität.

In der obigen Beschreibung werden die elektrischen Farbsignale zusammengefügt und an die Ablenkplatten 7 und 8 gelegt, um die Abtastgeschwindigkeit und damit die Verformung des Elementes 3 gemäß diesen Signalen zu verändern. Diese Deformationen können ebensogut dadurch erzeugt werden, daß man den Träger der Farbsignale an das Steuergitter eines gittergesteuerten Strahlerzeugungssystems anlegt.

In der vorstehenden Beschreibung haben die Verstärker 28 und 29 eine logarithmische Beziehung zwischen Eingang und Ausgang. Da die empfangenen Bildsignale schon eine logarithmische Beziehung zwischen Amplitude und der Intensität der entsprechenden Farbkomponente haben können, sind diese nichtlinearen Verstärker unter Umständen unnötig. Eine Kompensation oder Korrektion der Nichtlinearität kann in dem System dadurch erreicht werden, daß man Verstärker oder andere Schaltelemente benutzt, die eine kompensierende Nichtlinearität besitzen.

Das lichtsteuernde Element behält die Deformation genügend lange, z. B. für die Dauer eines Bildes von ¹Z₃₀ Sekunde, und diese Verformungen entsprechen Punkt für Punkt der dem lichtsteuernden Element mit Hilfe des roten Signals von fester Frequenz und des blaugrünen Signals von veränderlicher Frequenz zugeführten Farbinformation.

Ein geeignetes optisches System für die Projektion von Licht durch das lichtsteuernde Element 3 und die Übertragung von Beugungsfiguren der ersten Ordnung und Unterdrückung der Beugungsfiguren nullter Ordnung kann zusammen mit diesen Beugungsgittern verwendet werden und ist in Fig. 1 schematisch dargestellt, wobei eine Lichtquelle 36 benutzt wird. Dieses Licht geht durch die öffnungen eines Stabgitters 38 in Form von parallelen Lichtstrahlen, dann durch die Sammellinse 39, an zwei Stellen 3' und 3" durch das lichtsteuernde Element 3 und wahlweise durch ein zweites Stabgitter 40, welches mit dem ersten, 38, zusammenwirkt und die Beugungsfiguren der ersten Ordnung hindurchläßt, während es die Beugungsfiguren der nullten Ordnung ausblendet. Das durch die Schlitze des Systems 40 gehende Licht wird von der Linse 41 gesammelt und bildet den Punkt 3' des Elementes 3 auf den Schirm 42 ab.

Der Teil 3' des lichtsteuernden Elementes, durch den der obere Lichtstrahl hindurchgeht, enthält Helligkeitsunterschiede, welche die von den Farbsignalen erzeugte Beugungsfigur darstellt. Dieser Lichtstrahl wird entsprechend gebeugb und geht durch die Schlitze A des Stabgitters 40. Diese Schlitze sind, von dem mittleren Stab aus gesehen, die zweiten Schlitze nach außen. Diese Strahlen werden von der Linse 41 gesammelt und beleuchten den Schirm 42 an dem Punkt I und erzeugen ein Farbbild entsprechend dem Punkt 3' des lichtsteuernden Elementes. Dieser Punkt entspricht in Farbe und Intensität der vereinigten Wirkung der am Punkt 3' vorhandenen Beugungsfigur, die ihrerseits einen entsprechenden Punkt des darzustellenden Bildes auf Grund der elektrischen, die Farbinformation enthaltenden Signale darstellt. Der nicht verformte Punkt 3" des steuernden Elementes 3 beugt das Licht nicht. Dieses Licht trifft auf den Mittelstab im Punkt 0, entsprechend dem durch den mittleren Schlitz des Stabgitters 38 gehenden Licht. Da das gesamte Steuerelement 3 überlagerte Beugungsfiguren enthält, die punktweise einer abzubildenden farbigen Szene entsprechen und außerdem von dem durch das Stabgitter gehende Licht beleuchtet werden, welches wahlweise durch das Stabgitter 40 weitergeht, wird die Szene auf den Schirm 42 abgebildet.

Die Konstruktion des Stabgitters schließt einen Kompromiß zwischen Lichtintensität, Auflösungsvermögen und Farbreinheit ein. Vom Standpunkt der Helligkeit des Schirms aus gesehen, ist es erwünscht, die Schlitze beider Gitter 38 und 40 so breit wie mögüch zu machen; ebenso wegen der an den Rändern der Schlitze auftretenden Beugung. Je größer die Schlitze sind, um so besser ist das Auflösungsvermögen. Andererseits verschlechtert sich die Farbreinheit oder die Farbauswahleigenschaft des Blendsystems, wenn die Schlitze breiter werden. In einem typischen System, bei dem die Stabgitter beide etwa 15,25 cm von dem Steuerelement entfernt sind, ist die Entfernung der Mitte der Stäbe in jedem Gitter etwa 1,25 mm, die Schlitze des Gitters 38 betragen ein Sechstel dieser Entfernung oder etwa 0,2 mm. Die Schlitze des Stabgitters 40 sind doppelt so breit. Die Abmessungen und Zwischenräume hängen für eine bestimmte Auflösung und Farbreinheit von der Geometrie des ganzen Systems, einschließlich der Abmessungen des Steuerelementes, der Abtastfrequenz und ähnlichem ab.

Fig. 2 zeigt ein typisches Dreifarbensystem mit den Farben Blau, Grün und Rot und den Mittelwellenlängen 4450, 5250 und 6700 Ä. Die Kurve zeigt die spektrale Verteilung in Prozent als Funktion der Wellenlänge in Ä-Einheiten. Die Breite χ der Farbkomponenten bei 50 °/₀ wird durch die Breite der Schlitze χ des Ausgangsgitters 40 bestimmt. Die Breite y des Abfalls ist für eine bestimmte Geometrie des restlichen Systems bestimmt durch die Breite der Schlitze y des Eingangsgitters 38.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Erzeugung von Farbbildern aus drei Grundfarbensignalen nach Patentanmeldung G 17297 VIII a/21 a¹, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Gitterparameter, welcher den Farbton steuert, durch eine feste Frequenz der Deformation des Mediums und eine veränderliche Frequenz der Deformation bestimmt ist, von denen die erste einem ersten Grundfarbensignal und die zweite dem Quotienten der beiden anderen Grundfarbensignale entspricht, und daß der zweite Parameter, welcher die Intensität des Lichtes steuert, durch die Intensität des ersten Grundfarbensignals und die Summe der Intensitäten der beiden anderen Grundfarbensignale gegeben ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Farbfernsehsignal je einer einer Farbe zugeordneten festen Frequenz auf moduliert sind, deren Amplitude sich entsprechend der Intensität der Farbe ändert, dadurch gekennzeichnet, daß mit den Farbsignalen von zwei Farbkomponenten ein variables Signal erzeugt wird, dessen Frequenz sich entsprechend dem Verhältnis der Intensitäten der beiden Farbkomponenten ändert und deren Amplitude sich entsprechend der Summe der Intensitäten der beiden Farbkomponenten ändert, und daß die Wellenlänge des Phasenbeugungsgitters durch die einander überlagerten Signale der drei Farbkomponenten und

gleichzeitig durch die relative Intensität der beiden anderen Farbkomponenten gesteuert wird.

3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Farben Rot ist, die anderen beiden Farben Grün und Blau sind.

4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die veränderliche Frequenz f, die

den Farbton steuert, dem Verhältnis

blaue Intensität

f = K + log

grüne Intensität

entspricht, wobei K eine Konstante ist, die einer Frequenz zwischen Blau und Grün entspricht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen