DE1537332A1

DE1537332A1 - Vorrichtung zum Erzeugen von Farbbildsignalen

Info

Publication number: DE1537332A1
Application number: DE19671537332
Authority: DE
Inventors: Toshiro Watanabe
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1966-07-15
Filing date: 1967-07-14
Publication date: 1969-06-26
Also published as: US3524014A; GB1193713A

Description

^den 14. JULf mi

SONY COHPOEATION (SONY KABUSHIKIKAISHA)., Tokyo (Japan)

Vorrichtung zum Erzeugen von Farbbildsignalen

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Erzeugen von Farbbildsignalen, die aufeinanderfolgende Farbbildsignale erzeugt, die den Farbkomponenten eines Übertragungsgegenstandes entsprechen.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen an Vorrichtungen zum Erzeugen von Farbsignalen, wie sie in den deutschen Patentanmeldungen S 110 319 Villa/ 21a1 und S 110 320 VIIIa/21a1 vom H. Juni 1967 beschrieben sind.

Gemäß der Erfindung der zuerst genannten Anmeldung werden Punktfolge-Farbbildsignale durch die Verwendung

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einer einzigen Bildaufnahmeröhre erzeugt, aber die Teilung der Punktfolge-Farbbildsignale in Grundfarbsignale erfordert eine Einlagerung von Markierungssignalen in die Bildsignale. Dementsprechend ist die Konstruktion zum Einlagern der Markierungssignale und die Einrichtung zum Teilen der Bildsignale relativ kompliziert. Außerdem kann keine zufriedenstellende Farbteilung erzielt werden, wenn die Frequenzeigensohaften der Bildaufnahmeröhre nicht sehr weit sind, so daß die Erfindung gemäß der zuerst genannten Anmeldung nicht bei einer vereinfachten Vorrichtung angewendet werden kann.

Indessen wurde eine Vorrichtung der Art vorgeschlagen, daß eine Vielzahl von Farbbildsignalen verschiedener Mittelfrequenzen durch die Verwendung eines besonderen Farbfilters erhalten werden, wie es beispielsweise in der an zweiter Stelle genannten Anmeldung vorgeschlagen wurde, und die Farbbildsignale werden durch Bandfilter in Grundfarbsignale entschlüsselt. Das erfordert jedoch ein Frequenzband, das etwa dreimal breiter ist als das Frequenzband, das für ein Farbsignal notwendig i&t, und es ist unmöglich, eine Bildaufnahmeröhre billig herzustellen, die einer derartig hohen Frequenz entspricht.

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In Hinsicht auf das Obige·soll diese Erfindung eine Vorrichtung schaffen, durch die eine Vielzahl von Farbkomponenten eines Übertragungsgegenstandes in der Form eines zusammengesetzten Bildsignales erzeugt werden, das aus Signalen mit derselben Mittelfrequenz und unterschiedliehen Phasen, zusammengesetzt ist, und das zusammengesetzte Bildsignal wird phasendemoduliert, um in entsprechende Farbkomponenten geteilt zu werden.

Da somit das erforderliche Frequenzband schmal gehalten werden kann,-können Farbbildsignale ausreichender Auflösung selbst durch die Verwendung einer Bildaufnahmeröhre mit vergleichsweise schwachen Frequenzeigenschaften, wie z. B. eine Vidikon-Röhre, erhalten werden. Daher ist die Vorrichtung dieser Erfindung sehr gut geeignet zur Verwendung in einer Farbkamera fur industrielle oder häusliche Verwendung.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Beispiels einer Vorrichtung zum Erzeugen von Farbbildsignalen gemäß dieser Erfindung;

Fig. 2 eine sohematisohe perspektivische Ansicht eines Linserirasters;

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Fig. 3A bis 30 schematische Darstellungen eines Farbfilters zur Erläuterung desselben;

Fig. 4 eine vergrößerte scheniatische Darstellung, die die Farbteilung durch ein Farbfilter und eine zylindrische Linse in der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung erläutert;

Fig» 5A bis 5D Formen von Farbsignalwellen zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung;

.Fig. 6 und 7 schematische Darstellungen, die weitere Beispiele der Farbfilter zeigen, und

Fig. 8A bis 8D schematisohe Darstellungen verschiedener Beispiele des Idnsenrasters.

Beschreibung der bevorzugten Ausfuhrungsformen

Die vorliegende Erfindung verwendet eine Vorrichtung, die dieselbe ist, wie die in den oben erwähnten deutschen Patentanmeldungen S 110 319 und S 110 320 vorgesohlagenen mit Ausnahme der Konstruktion der Farbkamera und des Farbfilters. D. h. die vorliegende Erfindung verwendet als Bildaufnahmeröhre eine Vidikon-Köhre 7, wie

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sie beispielsweise in Fig. 1 gezeigt ist. Die Vidikon-Eö'hre 7 weist einen Schirmträger 2, der auf einen Übertragungsgegenstand ί geriohtet ist, eine an oder in der Nähe des Schirmträgers 2 vorgesehene transparente Elektrode 3» eine photoelektrische Umwandlungsschicht, beispielsweise eine auf der transparenten Elektrode 3 ausgebildete photoleitende Schicht 4, eine in der Nähe der photoleitenden Schicht 4 angeordnete Gitterelektrode 16, einen an ™ der den oben erwähnten Elementen gegenüberliegenden Seite angeordneten Elektronenstrahlerzeuger 5 und eine Ablenkvorrichtung 6 auf, die um die Röhre 7 herum angeordnet ist, um einen von dem Elektronenstrahlerzeuger 5 abgegebenen Elektronenstrahl zu veranlassen, abzutasten und sich auf der photoleitenden Schicht 4 scharf einzustellen. Außerdem ist ein Farbfilter 8, wie es später beschrieben wird, zwischen dem Gegenstand 1 und dem Schirmträger 2 der Vidikon-Röhre 7 in gegenüberliegender Beziehung zu | dieser angeordnet, und ein Linsenraster 9, das aus vielen zylindrischen linsen 9a besteht, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, ist vor dem Sohirmträger 2 derart angeordnet, daß die Längsachse jeder zylindrischen Linse 9a die horizontale Abtastrichtung der Vidikon-Röhre 7 kreuzt. Zwischen dem Linsenraster 9 und dem Farbfilter 8 ist eine Kamera- ■ linse 10 angeordnet, um ein reales Bild 11 des G-eg-en-

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Standes 1 auf das linsenraster 9 zu projizieren. Das vorliegende Beispiel verwendet ein Farbfilter 17, wie es in Fig. 3A dargestellt ist, das aus einer Vielzahl von Bereichen besteht, die durch zwei sinusförmige Kurven 15 und 16 unterteilt werden, die um 90° phasenverschoben sind, wobei eine Bezugslinie 14 in Richtung der Breite der zylindrischen linsen 9a verläuft. Das Farbfilter 17 ist in drei Bereiche 15a, 15b und 15c durch die Kurve 15 unterteilt, wie es in Fig. 3B gezeigt ist, und es ist weiterhin in vier Bereiche 16a, 16b, 16c und 16d durch die Kurve 16 unterteilt, wie es in Fig. 3C dargestellt ist. Wie es deutlich in Fig. 3A gezeigt ist, dient der überlappende Abschnitt der Bereiche 15a und 16b als Zyan-Farbfilterbereich 17C, während die anderen verbleibenden Abschnitte als grüne Farbfilterbereiche 17G-wirken, die überlappenden Absohnitte der Bereiche 15b> 16b und 16d dienen als transparente Bereiohe 17W, wobei der andere verbleibende Abschnitt als gelber Farbfilterbereich 17Y wirkt, und der überlappende Absohnitt der Bereiche 15c und 16d dient als Zyan-Farbfilterbereich 16G, wobei der andere verbleibende Abschnitt als grüner Farbfilterbereioh 17G wirkt. Außerdem ist ein opaker Bereich 17D auf dem Farbfilter wenigstens an einer Seite dessel-. ben in Richtung der Bezugslinie 14 vorgesehen. Das Farb-

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filter 17 ist so angeordnet, daß die Bezugslinie_ 14 der Kurven 15 und 16 die Längsachse der zylindrischen linsen 9a des Linsenrasters 9 rechtwinklig zu diesen kreuzt.

Bei einer derartigen Anordnung, wie sie oben beschrieben wurde, geht die grüne Farbkomponente des Lichtes von dem Gegenstand 1 durch den gesamten Bereich des Farbfilters 17 hindurch, die rote Farbkomponente geht durch die Filterbereiche 17W und 170 hindurch, nämlich nur durch den Bereich 15b, und die blaue Farbkomponente geht durch die Farbfilterbereiche 17W und 170 hindurch, nämlich nur durch die Bereiche 16b und 16d. Infolgedessen werden auf der photoleitenden Schicht 4 in einem Bereich, der jeder zylindrischen Linse 9a entspricht, eine grüne Farbkomponente 12G·, die gleichmäßig in der Breiten-Eichtung der zylindrischen Linse 9a verteilt wird, eine rote Färbkomponente 12R und eine blaue Farbkomponente 12B erzeugt, die sich sinusförmig an verschiedenen Stellen ändern, wie es in Fig. 4 gezeigt ist. In diesem Fall erreicht das Licht die photoleitende Schicht 4 nicht an Stellen, die den Grenzen zwischen angrenzenden zylindrischen Linsen 9a entsprechen, wie es bei 12D in dieser Figur dargestellt ist.

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Wenn mit der Vorrichtung gemäß dieser Erfindung ein Gegenstand Übertragen wird, so daß ein Farbbildsignal, wie es beispielsweise in Fig. 5A gezeigt ist, durch die Vorrichtung erhalten wird, wie sie in der oben erwähnten deutschen Patentanmeldung S 110 319 vorgeschlagen wurde, erzeugt das Abtasten der photoleitenden Schicht 4 von der transparenten Elektrode 3 in einer Abtastperiode T entsprechend jeder zylindrischen Linse 9a ein zusammengesetztes Signal, das aus einem grünen Farbsignal 19Gr, nämlich einem grünen Bildsignal 21G mit einem im wesentlichen konstanten Pegel, wie es in Fig. 5B gezeigt ist, einem roten Farbsignal 19R, wie es in Fig. 50 gezeigt ist, dessen Pegel sich einmal in sinusförmiger Weise ändert, einem blauen Farbsignal 19B-, wie es in Fig. 5D gezeigt ist, dessen Pegel sich einmal in sinusförmiger Weise ändert und gegen das rote Farbsignal 19R um 90 phasenverschoben ist, und aus einem Austastsignal 19D zusammengesetzt ist, das an der Grenze zwischen an- ■ grenzenden Abtastperioden erzeugt wird.

Um ein derartiges zusammengesetztes Farbsignal in Grundfarbsignale zu teilen, wird das zusammengesetzte Farbsignal in der Frequenz .geteilt durch Gleichrichten des Austastsignales 19D und anschließend in den Phasen getrennt. D. h. das von der Elektrode 3 ausgehende zu-

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sammengesetzte farbsignal wird auf ein Tiefpaßfilter 22 (das eine Trennfrequenz hat, die halb so groß ist wie das Produkt f, der Anzahl der zylindrischen linsen 9a und der Linientastfrequenz) und auf ein Hochpaßfilter 23 (das einen Durchlaßbereich von fj/2 bis 3/2f-r oder größer als fj/2 hat) aufgebracht, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Bei dieser Anordnung erzeugt das Tiefpaßfilter 22 ein Leuchtdichte - Signal Y, das aus dem grünen Farbsignal 19G- und den Niederfrequenzkomponenten der roten und blauen Farbsignale zusammengesetzt ist, während das Hochpaßfilter 23 ein zusammengesetztes Signal aus den roten und blauen Farbsignalen erzeugt, das auf Phasendemodulator kreise 24 und 25 aufgebracht wird. Indessen ist mit der Elektrode 3 ein Filterkreis 26 zum Gleichrichten eines Synchronisierungssignales verbunden, nämlich eines Signales mit einer Frequenz fχ, durch dessen Ausgang ein lokaler Oszillatorkreis 27 mit einer Frequenz f, damit synchronisiert wird. Zu diesem Zweck wird der Ausgang des Filterkreises 26 auf einen Mischkreis 28 aufgebracht, und der Ausgang eines Filterkreises 29» der eine Resonanzfrequenz von 2f.j. hat und den Ausgang der Elektrode 3 teilt, wird auf den Mischkreis 28 aufgebracht, so daß der lokale Oszillatorkreis 27 mit dem Filterkreis· 26 durch ein Signal mit einer Frequenz f-j. synchronisiert

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wird, das durch Aufspalten des gemischten Ausgangs auf einem vorherbestimmten Pegel erhalten wird. Der Ausgang des lokalen Oszillatorkreises 27 wird auf einen Phasendetektorkreis 24 durch einen Phasenschieberkreis 30 aufgebracht (der eine Phasenverschiebung von 135° in diesem Beispiel bewirkt, wenn keine Verzögerung des Signales in dem Kreis berücksichtigt wird). Inzwischen"wird ein Teil des Ausgangs des Phasenschieberkreises 30 dem Phasendemodulatorkreis 24 durch einen 90 -Phasenschieberkreis 31 zugeführt. Infolgedessen erzeugen die Phasendemodulatorkreise 24 bzw. 25 das rote Farbsignal 19R bzw. das blaue Farbsignal 19B.

Gemäß dieser Erfindung können Farbsignale durch die Verwendung einer einzelnen Bildaufnahmeröhre erzeugt werden, wie es oben beschrieben wurde. Außerdem reicht

der Ausgang der Elektrode 3 von 0 bis ^fχ, und das Fre-

quenzband kann i? desjenigen zur Frequenzteilung des zusammengesetzten Farbsignals in die entsprechenden Farbkomponentensignale sein, wie in dem Beispiel der älteren deutschen Patentanmeldung. Daher kann, selbst wenn die Vidikon-Röhre mit relativ schwachen Frequenzeigenschaften verwendet wird, eine ausreichende Auflösung erzielt werden. Außerdem besteht eine Möglichkeit, daß, wenn der

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lokale Oszillatorkreis 27 durch das zusammengesetzte Signal angetrieben wird, das sich aus der Mischung der Signale mit den Frequenzen f-j. und. 2ίτ ergibt, die Phase der Komponente der Frequenz f, in dem Synchronisierungssignal durch die Intensität der roten und "blauen Komponenten des. Lichtes von dem Übertragungsgegenstand 1 "beeinflußt wird. Diese Möglichkeit kann ausgeschlossen werden durch Aufnehmen jedes anderen Spitzen-Abschnitts der ™ Frequenz 2f_L· D. h. eine stabile f^-Komponente ohne Phasenveränderung kann erzielt werden, um eine genaue Farbtrennung sicherzustellen.

Obwohl das Synchronisierungssignal durch Vorsehung des opaken Abschnitts 17D' in dem Farbfilter 17 im vorausgehenden Beispiel erhalten wird, kann dieser Zweck durch Aufbringung von opaken Streifenelementen oder leuchtenden Elementen 32 erzielt werden, wie z. B. Elektrolumineszenz auf der Oberfläche oder der Rückseite des Linsenrasters 9 " an Stellen, die abwechselnden Grenzen von angrenzenden zylindrischen Linsen entsprechen, wie es in Fig. 8A und 8B dargestellt ist. Die Schatten der dunklen Abschnitte

Lichter/

12D oder der leuchtenden Elemente 32 werden auf die photoleitende Schicht 4 an entsprechenden Stellen projiziert. Es ist auch möglich, diesen Zweck durch Verwendung eines

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Linsenrasters zu erfüllen, wie es beispielsweise in Fig. dargestellt ist, indem die Stellen der abwechselnden Grenzen zwischen angrenzenden zylindrischen Linsen tiefer sind als die anderen, um die von jedem Paar von Linsen gebildeten Lichtbilder geringfügig z.u überlappen, so daß die dunklen Abschnitte 12D auf der photoleitenden Schicht .4 an Stellen erscheinen, die den oben erwähnten abwechseln-■den Grenzen entsprechen. Außerdem kann ein Linsenraster zu diesem Zweck verwendet werden, wie es in Fig. 8D gezeigt ist, bei dem zylindrische Linsen 9b auf der Rückseite des Linsenrasters ausgeformt sind, und zwar jede für zwei zylindrische Linsen 9a, um dunkle Abschnitte 12D an Stellen zu bilden, die den Grenzen zwischen angrenzenden zylindrischen Linsen 9b entsprechen, so daß die dunklen Abschnitte 12D oder helle Abschnitte auf der photoleitenden Schicht 4 an Stellen erscheinen, die den abwechselnden Grenzen zwischen angrenzenden zylindrischen Linsen 9a entsprechen. Auf diese Weise können die Synchronisierungssignale 19D erzielt werden. In diesen Fällen wird eine Komponente von fj/2 aus dem zusammengesetzten Farbsignal entnommen, das aus der Elektrode 3 austritt, und dann zweimal frequenzverstärkt, wodurch der lokale Oszillatorkreis 27 mit dem Filterkreis 26 synchronisiert wird. Um das Synohronisierungssignal genau gleichzurichten, sind eine Vielzahl von

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leuchtenden Streifenelementen in vorherbestimmten Abständen parallel zu der Linie 14 der Kurven 15 und 16 des Farbfilters 17 vorgesehen, und in diesem Pail wird es vorgezogen, die leuohtenden Streifenelemente so anzuordnen, daß im wesentlichen kein Licht von den leuohtenden Elementen auf die photoleitende Schicht an den dunklen Abschnitten 12D der Synchronisierungskomponenten geworfen wird, um Gitterlichter (bias-lights) außer an den Abschnitten der Synchronisierungssignale 19D zu überlappen.

Außerdem wird es in der Praxis vorgezogen, ein Farbfilter 17 zu verwenden, wie es in Fig. 6 dargestellt ist, das eine Vielzahl von Streifen-Farbfilterelementen aufweist, die in Richtung der Bezugslinie 14 der Kurven 15 und 16 langgestreckt sind. Es ist auch möglich, ein Farbfilter 17 zu verwenden, wie es in Fig. 7 gezeigt ist, in dem die Farbfilterbereiche durch gerade Linien, statt durch die Kurven 15 und 16 getrennt sind. D. h. wie es in der Zeichnung gezeigt ist, ist das Farbfilter 17 in vier Bereiohe duroh drei Linien 15^f» 16' und 15' unterteilt, die parallel zu den Aohsen der zylindrischen Linsen 9a verlaufen, wobei die vier Bereiohe als Zyan-Farbfilterbereich 170, als transparenter Bereich 17W, als

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gelber Farbfilterbereioh 17Y und als grüner Farbfilterbereioh 17G dienen. In diesem Fall wird eine Hochfrequenzkomponente ein wenig in dem zusammengesetzten Signal er zeugt, das von der Elektrode 3 erhalten wird, aber sie ergibt keine Störung der anderen.

Um eine Farbteilung aus dem zusammengesetzten Signal zu bewirken, ist es auch möglich, daß rechtwinklige Wellen aus den geteilten Synchronisierungssignalen erzeugt werden, die mit den Synchronisierungssignalen synchronisiert und gegeneinander um 90° phasenverschoben sind, und der Ausgang des Filterkreises 23 wird durch die rechtwinkligen Wellen ausgetastet, um die Farbtrennung zu bewirken.

Außerdem wird das Lichtbild durch das Filter 17 in die roten, grünen und blauen Komponenten im obigen Fall geteilt, aber es kann auch in andere Farbkomponenten geteilt werden.

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Claims

Patentansprüche :

Vorrichtung zum Erzeugen von Farbbildsignalen, mit einer Bildaufnahmevorrichtung, die eine Abtastvorrichtung aufweist und wirksam ist, um auf die Bildaufnahmevorrichtung projiziertes Licht photoelektrisch in einen elektrischen Ausgang umzuwandeln, der aus aufeinanderfolgenden Signalen zusammengesetzt ist, die den Intensitäten des Lichtes entsprechen, die nacheinander von der Abtastvorrichtung in einer Linienabtastrichtung angetroffen werden,' einem Raster aus Trennlinsen zum ' Teilen eines Bildes eines Übertragungsgegenstandes in Bildelemente, die auf entsprechende Bereiche der Bildabtastvorrichtung projiziert werden, und Filterelementen, die optisch zwischen den Übertragungsgegenstand und das Raster eingefügt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterelemente (8 bzw. 17) mehrere Bereiche (17G, 17D, 1-7G, 17W, 17Y) aufweisen, die jeweils Licht von unterschiedliohen Wellenlängenbereionen durchlassen, wobei wenigstens zwei dieser Bereiche dieselben Anzahlen der Veränderungen der Intensität von Farbkomponenten jedes Bildelementes und eine unterschiedliche Phase von Veränderungen, in der Linienabtastrichtung betrachtet, schaffen, wodurch die den jeweiligen Farbkomponenten ent-

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sprechenden Signale leicht aus dem elektrischen Ausgang auf der Basis ihrer jeweiligen Phase der Veränderungen der Amplitude getrennt werden können.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Markierungselemente zum Erzeugen von Bezugssignalen zum Trennen der Signale entsprechend den jeweiligen Farbkomponenten von dem elektrischen Ausgang.
3. Vorrichtung zum Erzeugen von Farbbildsignalen, mit einer Bildaufnahmevorrichtung, die eine Abtastvorrichtung aufweist und wirksam ist, um auf die Bildaufnahmevorriohtung projiziertes Lioht photoelektrisoh in einen elektrischen Ausgang umzuwandeln, der aus aufeinanderfolgenden Signalen zusammengesetzt ist, die den Intensitäten des Liohtes entsprechen, die nacheinander von der Abtastvorrichtung in einer Linienabtastrichtung angetroffen werden,, einem Easter aus Irennlinsen zum Teilen eines Bildes eines Übertragungsgegenstandes in Bildelemente, die auf entsprechende Bereiche der Bildabtastvorrichtung projiziert werden, und Filterelementen, die optisoh zwischen den Übertragungsgegenstand und das Raster eingefügt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterelemente (8 bzw. 17) mehrere Bereiche (170, 17D, 17G-, 17W, 17Y) aufweisen, die jeweils Lioht von unter-

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sohiedlichen Wellenlängenbereichen durchlassen, wobei wenigstens zwei dieser Bereiche dieselben Anzahlen der Veränderungen der Intensität von 3?arbkomponenten jedes Bildelementes und eine unterschiedliche Phase von Veränderungen, in der Linienabtastrichtung betrachtet, schaffen, und daß Phasendemodulationseinrichtungen (24, 25) vorgesehen sind zum Trennen der Signale entsprechend den jeweiligen Färbkomponenten vom Ausgang der Bildaufnahme- ™ vorrichtung (7).
4. Vorrichtung nach Anspruch 3» gekennzeichnet durch Markierungselemente zum Erzeugen von Signalen an vorherbestimmten Intervallen von der Bildaufnahmevorrichtung (7), wobei die Signale als Synchronisierungssignale der Phasendemodulationseinrichtungen (24, 25) verwendet werden.
5 ο Vorrichtung nach Anspruch 4» dadurch gekenn- λ zeichnet, daß Bandfilter (23) vorgesehen sind, und daß der Ausgang der Bildaufnähmeνorrichtung (7) durch das Bandfilter (23) auf die Phasendemodulationseinriohtungen (24, 25) aufgebracht wird, wodurch Grundfarbsignale abgeteilt werden.

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6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein Tiefpaßfilter (22) zum Teilen der Leuchtdichte-Signale von dem Ausgang der Bildaufnahmevorrichtung (7).

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