DE1196698B - Farbfernsehkamera - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

H04n

Deutsche Kl.: 21 al -34/31

Nummer: 1196 698

Aktenzeichen: E 25833 VIII a/21 al

Anmeldetag: 7. November 1963

Auslegetag: 15. Juli 1965

Bei Fernsehaufnahmeröhren bedingt die endliche Ausdehnung des Abtastfleckes einen Verlust an Auflösung des Bildes und eine Verringerung der höheren Frequenzkomponenten im erzeugten Videosignal. Außerdem entsteht in Aufnahmeröhren mit einer Halbleiterfotoschicht ein weiterer Auflösungsverlust durch die Nebenleitfähigkeit des Fotohalbleitermediums. Dies gilt auch für die Helligkeitsaufnahmeröhre einer Farbfernsehkamera.

Bei Farbfernsehkameras ist es bekannt, eine erste Aufnahmeröhre zur Erzeugung eines Helligkeitssignals hoher Auflösung und eine oder mehrere weitere Aufnahmeröhren zur Erzeugung von Farbsignalen geringerer Auflösung vorzusehen. Für die Farbsignale wird keine hohe Anforderung an das Auflösungsvermögen gestellt, weil diese zur Scharfzeichnung des Bildes nicht wesentlich beitragen. Bei dem Helligkeitssignal großer Auflösung, das für die Scharfzeichnung des Bildes verantwortlich ist, bewirken jedoch die genannten Nachteile eine Verringerung der Schärfe des wiedergegebenen Bildes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Farbfernsehkamera der letztgenannten Art das Helligkeitssignal hoher Auflösung so zu beeinflussen, daß die Schärfe des wiedergegebenen Bildes erhöht wird und die genannten Nachteile vermieden werden.

Die Erfindung besteht darin, daß aus den Farbsignalen ein zweites Helligkeitssignal mit geringerer Auflösung gebildet wird, das von dem ersten Helligkeitssignal in an sich bekannter Weise derart subtrahiert wird, daß ein resultierendes Helligkeitssignal mit überbetonten Kanten und Übergängen entsteht.

Es ist zwar bekannt, ein Videosignal mit geringem Auflösungsvermögen einem Videosignal mit hohem Auflösungsvermögen so hinzuzufügen, daß dadurch ein Videosignal entsteht, das ein schärferes und kontrastreicheres Bild schreibt. Diese bekannten Anordnungen erfordern aber für die Gewinnung des Videosignals geringer Auflösung zusätzliche Mittel. Beispielsweise ist eine zusätzliche, unscharf fokussierte Kamera erforderlich. In einem anderen Fall muß das Bild zusätzlich mit einem grob fokussierten Abtaststrahl abgetastet werden, der das Videosignal geringer Auflösung erzeugt. Bei einer anderen bekannten Anordnung ist ein zusätzlicher Aufnahmezweig vorgesehen, der defokussiert wird und ein Signal geringer Auflösung erzeugt, welches die üblichen Nutzsignale, z. B. Farbsignale, im Sinne einer gewünschten /-Korrektur beeinflußt. Bei der Erfindung sind solche zusätzlichen Mittel zur Gewinnung des Videosignals geringer Auflösung nicht erforderlich, weil die ohnehin vorhandenen Farbsignale Farbfernsehkamera

Anmelder:

Electric & Musical Industries Limited, Hayes, Middlesex (Großbritannien)

Vertreter:

Dr .-Ing. B. Johannesson, Patentanwalt, Hannover, Göttinger Chaussee 76

Als Erfinder benannt:

Ivanhoe John Penfound James, London

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 9. November 1962 (42 515), vom 4. November 1963

geringer Auflösung in vorteilhafter Weise zur Verbesserung des Helligkeitssignals hoher Auflösung ausgenutzt werden.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung erfolgt die Subtraktion des Helligkeitssignals geringer Auflösung von dem Helligkeitssignal hoher Auflösung mittels einer Subtrahierstufe, die auf die beiden Signale mit großer und kleiner Auflösung gleicher Amplitude anspricht und daraus ein Differenzsignal erzeugt, sowie einer Addierstufe, in der zu dem Signal großer Auflösung ein Teil dieses Differenzsignales zugefügt wird.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 und 2 zeigen je ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispieles der Erfindung;

F i g. 3 zeigt Kurvenformen zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltungen nach den Fig. 1 und 2.

F i g. 1 zeigt eine Farbfernsehkamera mit vier Aufnahmeröhren, von denen eine eine Helligkeitsaufnahmeröhre zur Erzeugung eines die Helligkeit eines Bildes darstellenden Signals ist. Das von diesem Bild gelieferte Licht ist durch den Pfeil 1 dargestellt. Die drei anderen Aufnahmeröhren der Kamera sind Farbaufnahmeröhren. In dem dargestellten Beispiel ist die Helligkeitsaufnahmeröhre 5 eine A¹Iz Zoll Orthiconröhre, und die drei Farbaufnahmeröhren 9,12,13 sind Vidiconröhren, die den blauen, roten und grünen Anteilen des Bildes entsprechende Ausgangssignale erzeugen. Die Kamera kann bei-

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spielsweise in Verbindung mit Übertragungsgeräten entstehen. In der Ebene des reellen Bildes der

benutzt werden, die ein Videosignal mit den Korn- Linse 2 kann eine Feldlinse angeordnet sein, um

ponenten eine gleichmäßigere Bildbeleüchtung der Schirme der

ι ι ι ! χ Farbaufnahmeröhren zu erzielen. Vor den Röhren 9,

γ? R? _ γν. und B* Y* ⁵ ^ ™^ ^ können zusätzlich Bildiriasken vorgesehen

' sein, um dem auf den Schirmen der Farbaufnahmeübertragen. Das Helligkeitssignal kann auch andere röhren entstehenden Bildern eine scharfe Umrandung Formen als zu geben und so durch die Röhre bedingte Störungen

zu vermeiden.

•y, ίο Der Spiegel 3 ist ein reflektierender Spiegel und

hat eine kleinere Abmessung als der axiale Strahl

haben, z. B. der Linse 2 an der Stelle, an der sich der Spiegel 3 ! ι befindet. Der Spiegel 3 liegt in der Achse der Linse 2, ■ γΫ _ a ' ' _nu · λ — Y* — ν so daß das der Helligkeitsaufnahmeröhre 5 zugeführte ¹W ^aL> ^{WODei n}L - ¹N ¹N ₁₅ Licht nur von der der Achse benachbarten Zone der ist und die Indizes Wund iVbreitbandige und schmal- Linse 2 entnommen wird. Dadurch wird eine maxibandige Signale bezeichnen. Gemäß der Erfindung male Auflösung der Aufnahmeröhre 5 gewährleistet, wird das Helligkeitssignal bei" diesem Beispiel so um- Die Linse 2 ist für eine Öffnung von ungefähr f/4 geformt, daß es die Form bemessen und wird normalerweise oberhalb dieser ι so öffnung betrieben. Das Licht der Randzone des Y* — Δ — Δ " Objektivs kann deshalb an dem Spiegel 3 vorbei- *" ^{L LW} gehen und den Farbzerlegungsteil der Kamera erhat, wobei - reichen. Es ist bekannt, daß zur Farbwiedergabe die

I₁ χ χ FaFbinformation eine geringere Auflösung und

Δ =α·\Υ* — Y*) ^a5 S^cnärfe haben kann als die Helligkeitsinfonnation.

tw ' \ w Nf Wenn also wegen der Tatsache, daß die Randzone

ist und α eine Konstante bedeutet. der verhältnismäßig weiten Objektivöffnung zur BiI-

Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel der in dung der Bilder auf den Schirmen der Farbauf-

Fig. 1 dargestellten Anordnung liegen die Achsen nahmeröhre 9, 12, 13 ausgenutzt ist, die Auflösung

der drei Vidiconröhren 9, 12, 13 in einer gemein- 30 der Farbbilder für Teile des Bildes verhältnismäßig

samen horizontalen Ebene und die Orthiconauf- gering ist, so entstehen dadurch keine unerwünschten

nahmeröhre 5 oberhalb dieser Ebene. Die Achsen Verzerrungen im wiedergegebenen Bild. Andererseits

aller dieser Röhren sind jedoch in der Zeichnung in ist die Lichtintensität, die durch diese Anordnung an

einer gemeinsamen Ebene dargestellt. Die Kamera den Schirmen der Röhren 9, 12 und 13 erzielt wer-

hat beispielsweise eine Linse vom Typ »Varotal III«, 35 den kann, groß genug, um die Nachteile und Fehler

die von der Firma Rank Taylor-Hobson Division of der Farbröhren auf einen genügend kleinen Wert zu

the Rank Organisation, Leicester, England, herge- halten.

stellt wird. Die rückwärtige Brennweite der Linse Die Farbsignale von den Aufnahmeröhren 9, 12

beträgt annähernd 12 Zoll. Der axiale Strahl von der und 13 werden in Korrekturschaltungen 14, 15, 16

Ausgangsöffnung der Linse 2 wird an einem 40 gammakorrigiert und Ausgangsklemmen 17, 18, 19

Spiegel 3 reflektiert, dessen Durchmesser kleiner ist zugeführt, wo sie zur Bildung des Farbfernsehsignal

ab der des Strahls von der Linse 2 und eine Öffnung für die Übertragung zur Verfügung stehen. Die Aus-

von //8 hat. Der Strahl wird danach an einem gangssignale der Schaltungen 14, 15, 16 werden

Spiegel 4 reflektiert und gelangt von dort auf den außerdem einer Matrixschaltung 20 zugeführt, die

Schirm einer Aufnahmeröhre 5. Die Achse der Auf- 45 die Farbkomponenten zu einem Helligkeitssignal mit

nahmeröhre 5 liegt parallel' zu der der Linse 2. Ein einer kleinen Auflösung zusammensetzt. Dieses

ringförmiger Teil des Strahls von der Linse 2 trifft Helligkeitssignal mit kleiner Auflösung wird einem

den Spiegel 3 nicht und bildet ein reelles Bild im Eingang einer Subtrahierstufe 21 zugeführt. Das

Abstand von etwa 12 Zoll von der Linse 2. Dieses Helligkeitsvideosignal von der Aufnahmeröhre 5,

Bild wird mit einer Abbildungslinse 6, die eine 50 das eine verhältnismäßig große Auflösung hat, wird

8-Zoll-Linse ist, auf den Farbzerlegungsteil der nach einer Gammakorrektur in der Schaltung 22 dem

Kamera geworfen. Dieser Teil der Kamera enthält zweiten Eingang der Subtrahierstufe 21 zugeführt,

zusätzlich zu den Röhren 9,12 und 13 reflektierende Die Subtrahierstafe 21 bildet ein Ausgangssignal, das

Spiegels und 11 sowie balbdurcblässige Spiegel 7 gleich der Differenz zwischen dem Signal großer Auf-

und 10. Der Spiegel 7 wirft die blaue Komponente 55 lösung von der Röhre 5 und dem Videosignal kleiner

des Lichtes über einen Spiegel 8 auf den Schirm der Auflösung von den Röhren 9, 12 und 13 ist. Die

Aufnahmeröhre 9. Die rote und grüne Komponente Eingangssignale der Subtrahierstufe 21 haben gleiche

dte* Lichtes wswlea 'mit des» Spiegel 7 zum Spiegel 10 Amplitude, so daß das Ausgangssignal der Subtra-

öbertrageo, der «tea loten Anteil des· Lichtes über Merstafe für eine gleichbleibende Eingangsintensität

einen Spiegel 11 wrf die rote Aufnahmeröhre 12 60 an der Kamera gleich Null ist. Das Ausgangssignal

■wirft. De* giüee Teil des anfaUeadien Lichtes wird der Sebtrahferstufe 21 steht über einem Potentio-

fiber den Spiegel 1β au! de» Schirm der grönen Auf- meter 23, dessen Schleifer 24 mit einem Eingang

na&tneröhre 13 geworfen. Die Vidiconröhren 9, 12, einer Addierstufe 25 verbunden ist, deren anderen

IS haben Objektive mit einer öffnung von //1,4 und Eingang das Videosignal hoher Auflösung von der

eine B&refKmehe von 8 cm. 65 Röhre 5 zugeführt wird. Das Ausgangssignal der

Die Brennweiten der einzelnen Kameralinsen sind Addierstufe 25 wird einer Äusgangsklemme 26 zu-

so bemesse», daß für die einzelnen Aufnahme- geführt und steht dort als Helligkeitsvideosignal zur

röhren 5, 9,12 aad 13 Bilder von geeigneten Größen Verfügung.

F i g. 3 dient zur näheren Erläuterung der Wirkungsweise der Fig. 1. Die Kurvenform α zeigt die Ausgangsspannung der Röhre 5 bei einem bestimmten Helligkeitssprung. Die Kurve δ zeigt die in der Polarität umgekehrte Ausgangsspannung der Matrixschaltung 20 für den gleichen Helligkeitssprung. Ein Vergleich der Kurvenformen α und b zeigt, daß das Videosignal mit der kleineren Auflösung von der Matrixschaltung 20 in Kurvenform b einen flacheren Verlauf hat. Die Summe der Kurvenformen α und b ist bei c dargestellt. Diese Spannung ist die Ausgangsspannung der Subtrahierstufe 21. Wenn die Ausgangsspannung der Subtrahierstufe, wie bei c dargestellt, dem Videosignal großer Auflösung α von der Röhre 5 in der Addierstufe 25 hinzugefügt wird, so entsteht die Kurvenform d. Diese zeigt nicht nur einen steileren Anstieg als die Kurve von Fig. 3, a, sondern enthält auch einen kleinen Betrag von Überschwingen, der die scheinbare Schärfe der durch die Kurvenform dargestellten Kante im Bild erhöht.

Diese Versteilerung der Kanten findet auch in vertikaler Richtung statt, d. h. von Zeile zu Zeile, da die von den Röhren 9, 12 und 13 kommende Leistung sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung kleiner ist als die von der Röhre 5.

Das Potentiometer 23 ist zu dem Zweck vorgesehen, um den Anteil des Differenzsignals von der Subtrahierstufe 21, der dem von der Röhre 5 kommenden Videosignal großer Auflösung in der Addierstufe 25 hinzugefügt wird, verändern zu können. Wenn der Abgriff 24 am geerdeten Ende des Potentiometers 23 steht, wird kein Differenzsignal hinzugefügt, und es entsteht keine Steilheitserhöhung an den Kanten des Videosignals der Röhre 5. Bei einer Erhöhung des Anteils des Differenzsignals werden die Kanten stetig schärfer. Ein Vorteil der beschriebenen Anordnung besteht darin, daß die an den Kanten dem Videosignal zugeführte Versteilerung ohne Änderung der Verstärkung der Kamera geändert werden kann.

F i g. 2, bei der gleiche Schaltungsteile wie in Fig. 1 mit gleichen Bezugsziffern versehen sind, zeigt eine ähnliche Anordnung wie Fig. 1. Die getrennten Farbaufnahmeröhren9, 12, 13 von Fig. 1 sind dabei durch eine einzelne Farbvidiconröhre 27 ersetzt. Eine solche Aufnahmeröhre wurde in den Berichten des »Institute of Radio Engineers on Electron Devices«, Juli 1960 von Weimer u. a. bereits beschrieben. Diese Aufnahmeröhre enthält Filter mit Farbstreifen und eine in Streifen aufgeteilte Schirmelektrode, wobei sich in der Röhre ungefähr neunhundert Streifen befinden. Die Röhre 27 erzeugt die drei Farbsignale gleichzeitig, und die getrennten Ausgänge werden in derselben Weise weiterverarbeitet wie die Ausgangsspannungen der getrennten Farbaufnahmeröhren 9, 12 und 13 in Fig. 1. Die übrigen Teile der Schaltung nach Fig. 2 sind ähnlich wie die in Fig. 1.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel kann an Stelle der drei Vidiconröhren 9, 12, 13 von F i g. 1 oder der Farbvidiconröhre 27 von F i g. 2 auch eine Anordnung nach dem britischen Patent 714 514 benutzt werden.

Die beschriebene Anordnung ist nicht auf die Anwendung von Orthicon- und Vidiconaufnahmeröhren beschränkt. Insbesondere können Plumbiconaufnahmeröhren an Stelle von Orthicon- und Vidiconröhren Verwendung finden. Die Erfindung ist von besonderem Wert bei der Verwendung von Plumbiconkameras, in denen das Auflösungsvermögen durch die Schicht begrenzt ist.

Die Gammakorrekturschaltungen 14, 15, 16 und 22 können von bekannter Form sein. Für die Matrixschaltung 20 sind ebenfalls eine Reihe von Schaltungen bekannt. Die Subtrahierstufe 21 und die Xddierstufe25 können beide aus Schaltungen mit zwei Verstärkerstufen mit gemeinsamen Widerstand bestehen, wobei die Eingangssignale jeweils der Basis von Transistoren zugeführt werden und das Ausgangssignal der Addierstufe 25 von dem gemeinsamen Emitter-Widerstand und das Ausgangssignal der Subtrahierstufe 21 von dem Kollektor des Transistors abgenommen wird, dessen Basis mit der Matrixschaltung 20 verbunden ist.

Es können auch andere optische Systeme als die in den Zeichnungen dargestellten Verwendung finden. Bei einer gewöhnlichen Optik können die Farbaufnahmeröhren optisch oder elektronenoptisch defokussiert werden, um das Signal mit der kleineren Auflösung zu gewinnen.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Farbfernsehkamera mit einer ersten Aufnahmeröhre zur Erzeugung eines Helligkeitssignals hoher Auflösung und einer oder mehreren weiteren Aufnahmeröhren zur Erzeugung von Farbsignalen geringerer Auflösung, dadurch gekennzeichnet, daß aus den Farbsignalen ein zweites Helligkeitssignal mit geringerer Auflösung gebildet wird, das von dem ersten Helligkeitssignal in an sich bekannter Weise derart subtrahiert wird, daß ein resultierendes Helligkeitssignal mit überbetonten Kanten und Übergängen entsteht.

2. Farbfernsehkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie für die Erzeugung der Farbsignale je eine Aufnahmeröhre für Rot, Grün und Blau enthält.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 1123 410;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1039 842;
schweizerische Patentschrift Nr. 304 909;
USA.-Patentschriften Nr. 2 641 643, 2750 439.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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