DE1537350C3 - Farbfernsehkamera mit einer Bildaufnahmeröhre - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Farbfernsehkamera mit einer Bildaufnahmeröhre zum Erzeugen von Farbvideosignalen entsprechend einem aufzunehmenden Gegenstand mit punktweiser Abtastung unter Erzeugung eines durch den Gegenstand zu modulierenden bzw. modulierten Lichtstroms und einer optischen Fokussierung dieses Lichtstroms, mit einem photoelektrischen Bildumsetzer, einem im Weg des fokussierten Lichtstroms angeordneten optischen Farbfilter mit mehreren Bereichen, die jeweils Licht gegebener Wellenlängenbereiche auswählen, und einem zwischen dem Filter und dem Bildumsetzer angeordneten Linsenschirm aus einer Vielzahl von zylindrischen Linsen, die den Lichtstrom entsprechend dem Filter in Farbkomponenten aufteilen, die in zeitlicher Folge der photoelektrischen Umsetzung zugrundeliegen.

Es ist an sich bekannt, mit einer einzigen Bildaufnahmeröhre eine Mehrzahl von verschiedenartigen Signalen zu erzeugen, die anschließend wieder getrennt werden. Beispielsweise ist es bekannt (DT-PS 10 58 098), Fernseh-Stereosignale oder auch Farbfernsehsignale unter Einschalten von Rastergittern bzw. Streifenfiltern mit je Signalkomponenten unterschiedlicher Streifenteilung in den Lichtstrom zu erzeugen, durch die das Bild in entsprechende Bildstreifen zerlegt wird, die dann bei der Abtastung eine Tastung des

ίο resultierenden Signals ergeben, dessen Taktfrequenz vom betreffenden Rastergitter bzw. Filter abhängt und somit die Trennung des gesamten entstehenden Signalgemisches in die verschiedenen Komponenten erlaubt. Außer einer solchen frequenzmultiplexen

is Erzeugung und Trennung der Komponentensignalc ist auch eine zeitmultiplexe Erzeugung und Trennung mit Hilfe eines Indexsignals bekannt (US-PS 29 22 837), wobei das Indexsignal durch eine Einblendung vor jeden Farbzyklus gesetzt wird und aus dem nachher herausgetrennten Indexsignal die Steuersignale für die zeitmultiplexe jeweilige Durchlaßsteuerung für die verschiedenen Komponentensignale erhalten werden. In Verfeinerung dieser Technik ist es auch bekannt < (DT-PS 10 09 229), einen aus unmittelbar aneinander anstoßenden Zylinderlinsen bestehenden Linsenschirm zu verwenden, der in diesem Fall einen wandernden Lichtpunkt in schneller Folge über einen Farbfilter und von diesem weiter auf den Gegenstand projiziert, der deshalb in schneller Folge von Licht jeweils verschiedener Wellenlängcnbereiche entsprechenden Farbfilterbereichen abtastend beleuchtet wird. Hierdurch werden

■ zeitmultiplexe Farbsignale erhalten, die jeweils mit Hilfe eines Tiefpaßfilters zu stetigen Signalen umgewandelt werden, die dann zur Erzeugung von Leuchtdichte- und Farbsignalen weiterverarbeitet werden. Sowohl das Raster der Linsenplatte als auch die Tiefpaßfilter erniedrigen die Auflösung der einzelnen Farbsignale und damit die gesamte Bildauflösung.

Es ist auch bereits vorgeschlagen worden (DT-OS 15 12 509), gemäß der eingangs genannten Gattung der Farbfernsehkamera den Gegenstand über den optischen Farbfilter und den Linsenschirm, der aus einer Vielzahl von aneinander anstoßenden zylindrischen Linsen besteht, auf den photoelektrischen Bildumsetzer zu projizieren. Auch hierbei bewirkt jede Zylinderlinse auf dem Bildumsetzerschirm eine Aufteilung des jeweiligen Gegenstandspunktes in aufeinanderfolgende Farbbereiche entsprechend dem Farbfilter. Die verschiedenen Farbkomponentensignale können in der bekannten Weise frequenzmultiplex oder zeitmultiplex erzeugt und getrennt werden und aus den resultierenden Signalen wird durch entsprechende Signalkombination das Leuchtdichtesignal erzeugt. Der Linsenschirm bewirkt jedoch, wenn die Linsen nicht überaus fein sind, eine Verminderung der Bildauflösung, die insbesondere bei kleinen Farbfernsehkameras ins Gewicht fallen.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die angegebene Technik, die die Erzeugung der verschiedenen Signalkomponenten mit einer einzigen Bildaufnahmeröhre erlaubt, so weiterzuentwickeln, daß auch ohne übertriebenen Aufwand hinsichtlich der Zahl und Feinheit der zylindrischen Linsen eine gute Bildauflösung erreicht wird.,

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Linsenschirm jeweils zwischen den zylindrischen Linsen den Lichtstrom optisch nicht ablenkende Bereiche aufweist, die dem photoelektrischen Bildumsetzer ein den getrennten Farbkomponen-

ten überlagertes panchromatisches Bild zuführen. Der Kern der Erfindung besteht also darin, die Zylinderlinsenbereiche des Linsenschirms durch Bereiche ohne Linsencharakter voneinander zu trennen, beispielsweise durch plane Bereiche, die also aufgrund der Sammelwirkung der Fokussierung durch das Objektiv die verschiedenen Farbfilterbereiche wieder in panchromatischer Form durchlassen, oder gemäß einer besonderen Ausführungsform Bereiche mit leichtem Ornamentcharakter, der die Auflösung und damit die Frequenz des der panchromatischen Bildkomponente entsprechenden elektrischen Signals nach oben hin begrenzen soll.

Die Erzielung auch einer panchromatischen Bildkomponente, die zusätzlich zu den Farbkomponenten abgenommen werden kann, erhöht insgesamt die Auflösung und damit die Qualität des erhaltenen Bildes erheblich. Ein nur durch Zusammenfügung der einzelnen Farbsignale erhaltenes Leuchtdichtesignal hat nur dann eine hohe Auflösung, wenn auch die einzelnen Farbsignale eine hohe Auflösung haben, wofür jedoch eine überaus feine Linsenanordnung erforderlich ist. Der entsprechenden Linsenfeinheit sind jedoch Grenzen gesetzt, außerdem erscheint es auch nicht ,' wirtschaftlich, die Farbsignale mit allzu hoher Auflösung zu erzeugen, obwohl bei Vorliegen eines genauen Leuchtdichtesignals die Farbsignale eine relativ niedrige Auflösung haben dürfen. Gemäß der Erfindung wird nun ein panchromatisches Bild, das zur Gewinnung eines Leuchtdichtesignals hoher Auflösung führt, durch die nichtlinsenförmigen Bereiche zwischen den zylindrischen Linsen des Linsenschirms erhalten.

Die bekannte Technik der Trennung der Signalkomponenten entsprechend einer frequenzmultiplexen oder einer zeitmultiplexen Teilung läßt sich mit entsprechender Abwandlung auch für die Trennung der nach der Erfindung erzielten, eine Leuchtdichtekomponente enthaltenden Signale durchführen. Es muß jedoch die Schaltung dementsprechend variiert werden, um die Signalkomponente, die durch die Bereiche zwischen den zylindrischen Linsen erzeugt wird, zu erfassen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung. Auf der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigt

j Fig. 1 schematisch eine Draufsicht auf eine Ausfüh-' rung einer Farbfernsehkamera gemäß dem Ausgangspunkt der Erfindung,

Fig.2 schematisch eine perspektivische Ansicht eines in der Farbfernsehkamera nach F i g. 1 verwendeten Farbfilters,

F i g. 3 schematisch eine perspektivische Ansicht eines in der Farbfernsehkamera nach Fig. 1 verwendeten Linsenschirms,

F i g. 4 schematisch die Farbzerlegung durch eine zylindrische Linse,

F i g. 5 schematisch eine perspektivische Ansicht eines gemäß der Erfindung verwendeten Linser.schirms,

Fig. 6A bis6C Darstellungen zum Verdeutlichen des erfindungsgemäß verwendeten Farbfilters,

F i g. 7 schematisch eine Darstellung einer abgewandelten Ausführungsform der Farbfernsehkamera zum Erzeugen eines Farbvideosignals gemäß der Erfindung,

F i g. 8 schematisch eine Darstellung der Farbzerlegung durch den Linsenschirm gemäß F i g. 5 und den Farbfilter gemäß F i g. 6,

Fig.9A bis 9F Darstellungen zum Verdeutlichen der Erfindung,

Fig. 10 eine Darstellung der Frequenzspektren der durch die erfihdungsgemäße Farbfernsehkamera erzeugten Farbvideosignale,

F i g. 11 schematisch eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform des Linsenschirms,
Fig. 12 schematisch eine Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 13 schematisch eine Vorderansicht eines in der Farbfernsehkamera gemäß Fig. 12 verwendeten Farbfilters,

ίο Fig. 14 ein Beispiel zum Erläutern des Mittels zum Erzeugen von Indexsignalen,

Fig. 15A und 15B schematische Darstellungen zum Erläutern von F i g. 14,

Fig. 16 schematische Darstellungen zum Verdeutlichen der durch den Farbfilter und den Linsenschirm bewirkten Farbzerlegung,

Fig. 17 eine schematische Darstellung der Frequenzspektren, die mit den elektrischen Anschlüssen der erfindungsgemäßen Farbfernsehkamera erhalten sind,

Fig. 18A bis 18C schematische Darstellungen zum Verdeutlichen der Erfindung,

Fig. 19 schematisch eine Vorderansicht einer weiteren Lichtquelle zum Erzeugen von Indexsignalen,

Fig.20 schematisch eine Ausführungsform einer in der Vorrichtung gemäß der Erfindung verwendbaren Iris-Anordnung.

Nachstehend folgt unter Bezugnahme auf F i g. 1 bis 4 eine Beschreibung der früher vorgeschlagenen Fernsehkamera gemäß der DT-OS 15 12 509 der Anmelderin.

Die Farbfernsehkamera 1 zum Erzeugen von Farbvid.eosignalen umfaßt allgemein eine einzige Bildaufnahmeröhre 7, beispielsweise in Form einer Vidikonröhre, einen Streifenfarbfilter 8, eine Kamera- oder Objektivlinse 10 und einen Linsenschirm 9. .

Die Bildaufnahmeröhre 7 umfaßt einen herkömmlichen Schirmträger 2 mit einer transparenten Elektrode 3 auf der Innenseite, die ihrerseits mit einer photoleitenden, beispielsweise aus PbO bestehenden Schicht 4 versehen ist. Eine Netzelektrode 16 ist im Inneren des Mantels der Bildaufnahmeröhre 7 neben der photoleitenden Schicht 4 angeordnet und eine Elektronenkanone 5 an demjenigen Ende des Mantels, das vom Schirmträger 2 entfernt liegt. Die Elektronenkanone 5 sendet einen Elektronenstrahl aus, der auf die photoleitende Schicht 4 fokussiert ist und. deren Oberfläche mittels einer Strahlablenkanordnung 6 abtastet. Herkömmliche (nicht dargestellte) elektronische Komponenten, die keinen Teil der Erfindung bilden, sind mit der Bildaufnahmeröhre 7 auf herkömm- :

liehe Weise verbunden, um die photoleitende Schicht 4 abzutasten und von der Elektrode 3 kommende Signale aufzunehmen und nutzbar zu machen. Diese Signale entsprechen dem Gegenstand O, dessen Bild durch Fernsehen übertragen werden soll. Das Abtasten der photoleitenden Schicht 4 kann auf herkömmliche Weise durch horizontales Oszillieren des Elektronenstrahls und vertikales Verlagern des Strahls mit fortlaufender Oszillierung bewirkt werden, so daß die gesamte Nutzfläche der photoleitenden Schicht 4 zyklisch von einer Reihe horizontaler Oszillationen abgegriffen wird. F i g. 2 zeigt den Stufenfarbfilter 8, der ein einfaches Muster von Farbfilterelementen SB, SG und SR unterschiedlichen Wellenlängen-Bandpaßcharakteristiken hat; diese entsprechen beispielsweise der blauen, grünen bzw. roten Farbe und grenzen unmittelbar aneinander an. Im allgemeinen sind sie durch parallele Trennlinien voneinander getrennt, wie sie beispielsweise mit Farbfilterelementen in Form paralleler, aneinan-

der angrenzender Streifen erhalten werden. Gemäß F i g. 1 ist der Farbfilter 8 vor dem Schirmträger 2 in einer parallel zu diesem verlaufenden Ebene angeordnet; die Trennlinien zwischen den Filterelementen 8B, 8G und 8R erstrecken sich vertikal, d. h. rechtwinklig zur horizontalen Abtastrichtung auf der photoleitenden Schicht 4.

Der Linsenschirm 9 besteht aus einer größeren Anzahl, beispielsweise 200, zylindrischen Linsen 9a, die als »Lenticules« bezeichnet und in regelmäßigen Abständen angeordnet sind; ihre Längsachsen verlaufen dabei parallel zueinander (Fig.3 und 4). Der aus den zylindrischen Linsen 9a zusammengesetzte Linsenschirm 9, der z. B. aus Glas, Acrylharz od. dgl. besteht, kann einstückig geformt sein. Er ist an der Vorderseite des Schirmträgers 2 durch ein geeignetes Klebemittel derart befestigt, daß die Längsachsen seiner zylindrischen Linsen 9a parallel zu den Trennlinien oder Streifen der Farbfilterelemente SB, 8G und 8R verlaufen. Natürlich können die zylindrischen Linsen 9a auch unmittelbar auf den Schirmträger 2 der Bildaufnahmeröhre 7 aufgeformt sein; eine solche Anordnung ist jedoch für die Fertigung nicht so zweckmäßig wie die dargestellte Ausführungsform, bei der ein getrennt geformter Linsenschirm 9 verwendet wird, der nachträglich am Schirmträger befestigt ist.

Das zwischen den Farbfilter 8 und den Linsenschirm 9 eingebrachte Objektiv 10 ist schematisch als einfache Linse dargestellt; in der Praxis wird aber ein aus vielen Linsen bestehendes Objektiv verwendet, um die gewünschten optischen Eigenschaften zu erzielen. Das Objektiv 10 fokussiert auf den Linsenschirm 9 ein reelles Bild /des Gegenstandes O.

Die Breite d und die Krümmung r (Fig.4) jeder einzelnen zylindrischen Linse 9a, die Breite des Farbfilters 8 und die Brennweite des Objektivs 10 sind derart gewählt, daß das vom Gegenstand O kommende und auf jede einzelne zylindrische Linse 9a gerichtete Licht durch die Farbfilterelemente 8B, 8Gund 8R in die Farbkomponenten B, G und R zerlegt wird und der Teil des reellen Bilds / des Gegenstandes O, der jeder zylindrischen Linse 9a entspricht, in Form von Farbbildern 12/?, 12G und 12ß auf einen Teil der photoleitenden Schicht 4 projiziert wird, der hinter der jeweiligen zylindrischen Linse liegt. Diese Farbbilder sind in bezug zueinander in der horizontalen Abtastrichtung getrennt oder verschoben, d. h. rechtwinklig zu den Längsachsen der zylindrischen Linsen angeordnet (Fig.4). In der Praxis sind die besten Fokusstellen des Objektivs 10 durch Phototests bestimmbar.

Wenn der durch die Elektronenkanone 5 ausgesandte Elektronenstrahl horizontal, d. h. in einer die Horizontalachsen der zylindrischen Linsen 9a enthaltenden Ebene abgelenkt wird und die photoleitende Schicht 4 abtastet, wird von der Elektrode 3 ein Punktfolge-Farbvideosignal aus roten, grünen und blauen Farbsignalen erhalten, die in wiederkehrender, zyklischer Reihenfolge erscheinen und den zerlegten Farbbildern i2R, \2G und 125 entsprechen. Letztere werden auf die photoleitende Schicht 4 an den Abschnitten aufprojiziert, die dem räumlichen Ort der jeweiligen zylindrischen Linsen 9a entsprechen.

Gemäß dem Vorschlag nach der DT-OS 15 12 509 der Anmelderin können Farbvideosignale von einer einzigen Bildaufnahmeröhre 7 erhalten werden, ohne daß eine Vielzahl Farbaufnahmeröhren verwendet werden muß, jedoch hängt die Auflösung in Zeilenabstrichrichtung von der Anzahl zylindrischer Linsen 9a ab, so daß eine Erhöhung des Auflösevermögens einer Verminderung der Breite der jeweiligen zylindrischen Linse 9a bedingt, und durch den Aufbau des Linsenschirms 9 begrenzt ist und somit die Herstellung billiger und kleiner Farbbildkameras unmöglich ist.

Demgegenüber ist gemäß der Erfindung ein Linsenschirm 9 verwendet, der aus solchen Teilen besteht, die panchromatische Bilder des Gegenstandes O zur photoleitenden Schicht 4 durchlassen, und solchen Teilen, die zerlegte Farbbilder des Gegenstandes O auf eben diese photoleitende Schicht 4 projizieren, die sich den panchromatischen Bildern überlagern. Die zerlegten Farbbilder sind derart beschaffen, daß das Bild des Gegenstandes O in streifenartige Bildelemente zerlegt wird, während in Abhängigkeit von den Farben an den jeweiligen Stellen besondere Muster entstehen; die zerlegten Farbbilder haben eine geringere Auflösung in Zeilenabtastrichtung als die panchromatischen Bilder. Die Schärfe des Auges für Farbänderungen ist aber geringer als die für Leuchtdichteänderungen, so daß ein von dieser Kamera erhaltenes Farbvideosignal eine hohe Auflösung hat.

Zum gleichzeitigen Erhalten derartiger panchromatischer Bilder und zerlegter Farbbilder ist gemäß der Erfindung ein Linsenschirm 9' gemäß F i g. 5 verwendet; dieser besteht in diesem Beispiel aus zylindrischen Linsen 9a und nicht linsenförmigen Teilen, d. h. Flachteilen 9b, die im wesentlichen nicht als Linsen wirken und zwischen die aneinander angrenzenden, zylindrischen Linsen 9a eingebracht sind, wie in der Zeichnung dargestellt ist. Weiterhin ist ein Farbfilter 8'

■ gemäß Fig.6 verwendet. Dieser ist durch eine Sinuskurve 13 mit vier Zyklen in zwei Flächengruppen 13a und 136 sowie durch eine Sinuskurve 14 mit 6 Zyklen in zwei Flächengruppen 14a und 146 unterteilt (F i g. 6A bzw. 6B). Gemäß F i g. 6C sind die einander überlagerten Flächen 14a und 13a als transparente Bereiche 8 W ausgebildet, die rotes, grünes wie auch blaues Licht durchlassen. Diejenigen Teile der Flächen 13a, die von den anderen Flächen nicht überlappt sind, sind als Gelbfarbfilterbereiche 8Y ausgebildet und lassen rotes und grünes Farblicht durch; diejenigen Teile der Flächen 14a, die von den anderen Bereichen nicht überlappt sind, sind als Cyanfarbfilterbereiche 8 C ausgebildet und lassen blaues und grünes Farblicht durch, und die restlichen Teile, also die überlappten Teile der Bereiche 136 und 14έ>, sind Grünfarbfilterbereiche 8G und lassen grünes Farblicht durch.

Der Farbfilter 8' und der Linsenschirm 9' sind nach F i g. 7 auf ähnliche Weise angeordnet wie nach F i g. 1; der Farbfilter 8' und der Linsenschirm 9' sind derart gestellt, daß die Richtung der Sinuskurven 13 und 14 des Farbfilters 8' im wesentlichen mit den Längsachsen der zylindrischen Linsen 9a übereinstimmt. Das Objektiv 10 wirft das Bild / des Gegenstandes O, das durch jeden Flachteil 9a des Linsenschirms 9 hindurchtritt, fokussiert auf die photoleitende Schicht 4 und jede zylindrische Linse 9a fokussiert ein durchfallendes Bild des Farbfilters 8' auf die photoleitende Schicht 4.

Bei der oben beschriebenen Anordnung wird das durch alle zylindrischen Linsen 9a fallende Bild des Farbfilters 8' auf die photoleitende Schicht 4 an einem Bereich aufprojiziert, der der doppelten Breite der Linse 9a entspricht. Dies bedeutet, daß vom Gegenstand O einfallendes Licht, das durch eine zylindrische Linse 9a tritt, durch den Farbfilter 8' in seine Farbkomponenten zerlegt und auf einen Bereich der photoleitenden Schicht 4 projiziert wird, der zwei zylindrischen Linsen

und zwei Flachteilen entspricht. In diesem Fall tritt die grüne Farbkomponente des einfallenden Lichts durch den gesamten Bereich des Farbfilters 8'; folglich erstreckt sich ihr Farbbild vollständig über denjenigen Bereich der photoleitenden Schicht 4, der den beiden zylindrischen Linsen und den zwei Flachteilen entspricht, und hat eine nahezu gleichförmige Intensität, wie in Fig.8 bei 15G dargestellt ist. Die rote Farbkomponente tritt nur durch die Bereiche 13a des Farbfilters 8', so daß ihr Farbbild auf der photoleitenden Schicht 4 erscheint und vier Intensitätsvarianten in Richtung quer zur jeweiligen Linse 9a in Übereinstimmung mit der Kurve 13 hat (Fig.8, \5R). Die blaue Farbkomponente dagegen tritt hauptsächlich durch die Bereiche 14a hindurch, und folglich erscheint ihr Farbbild auf der photoleitenden Schicht 4 in sechs Intensitätsvarianten in Richtung quer zur jeweiligen Linse 9a (15B in Fig.8). Wie aus der Zeichnung ersichtlich, sind die so erhaltenen zerlegten Farbbilder von Farbbildern überlagert, die durch die angrenzenden zylindrischen Linsen und gegebenenfalls noch durch weitere, unter Abstand angeordnete Linsen zerlegt sind. Wird die photoleitende Schicht 4 durch einen Elektronenstrahl rechtwinklig zu den Längsachsen der zylindrischen Linsen 9a abgetastet, so werden folgende Signale erzeugt: Bei Abtastung der photoleitenden Schicht 4 an denjenigen Bereichen, die den zylindrischen Linsen 9a2, 9a<t, 9ae und den Flachteilen 9b\, 9fc, 9bs, 9bi gemäß F i g. 9A entsprechen, entstehen Farbsignale für Rot, Blau und Grün in Form von zusammengesetzten Signalen, wie in Fig.9 bei i7R, 17 B und 17G dargestellt ist. Das Farbsignal 17/? für Rot besteht aus einem sinusförmigen Signal 17/?₄, das der zylindrischen Linse 9a₄ entspricht und mit der Kurve 13 innerhalb des Bereiches zwischen den zylindrischen Linsen 9a2 und 9ae schwankt, einem weiteren sinusförmigen Signal 17/?s, das der zylindrischen Linse 9ag entspricht und sich gleichfalls mit der Kurve 13 ändert (Fig.9B), einem Signal 17R₂, das der zylindrischen Linse 9a2 innerhalb des Bereiches zwischen den angrenzenden, zylindrischen Linsen entspricht, und einem Signal 17Re, das der zylindrischen Linse 9ae entspricht (F i g. 9C). Das Signal 17ß für Blau besteht aus einem sinusförmigen Signal 17ßt, das der zylindrischen Linse 9a₄ entspricht und mit ) der Kurve 14 innerhalb des Bereiches zwischen den >' zylindrischen Linsen 9a₂ und 9a6 schwankt, einem Signal 17Be, das der zylindrischen Linse 9a6 entspricht (Fig.9D), einem Signal 17ZJ₂, das der zylindrischen Linse 9a₂ innerhalb des Bereiches zwischen den angrenzenden, zylindrischen Linsen entspricht, und einem Signal 17Be, das der zylindrischen Linse 9a6 innerhalb des Bereiches zwischen den zylindrischen Linsen 9a₄ und 9ag entspricht (Fig.9E). Auf gleiche Weise besteht das Farbsignal 17G für Grün aus einem gleichförmigen Signal 17G₄, das der zylindrischen Linse 9a₄ entspricht und innerhalb des Bereiches zwischen den zylindrischen Linsen 9a₂ und 9ae unverändert bleibt, einem Signal 17Gs, das der zylindrischen Linse 9a» entspricht, einem Signal 17G₂, das der zylindrischen Linse 9a₂ innerhalb des Bereiches zwischen den angrenzenden zylindrischen Linsen entspricht und einem Signal 17Ge, das der zylindrischen Linse 9a6 innerhalb des Bereiches zwischen den zylindrischen Linsen 9a₄ und 9a₈ entspricht (F i g. 9F).

Inzwischen werden Bildelemente des reellen Bildes des Gegenstandes O, die durch die Flachteile 9b des Linsenschirms 9 hindurchtreten, als panchromatische Bilder auf die photoleitende Schicht 4 projiziert, die die obenerwähnten zerlegten Farbbilder überlappen.

Folglich werden Bildelemente des reellen Bildes des Gegenstandes O, die durch jede zylindrische Linse 9a hindurchtreten, entfokussiert und gleichfalls überlappendauf die zerlegten Farbbilder projiziert.

Durch die oben beschriebene Elektronenstrahlabtastung der photoleitenden Schicht 4 ist ein Videosignal erzielt, das Frequenzbereiche im Videospektrum hat (F i g. 10). Folglich entsteht dort, wo das Produkt aus der ίο Zeilenabtastfrequenz und der Anzahl zylindrischer Linsen 9a oder Flachteile 9b gleich //. ist, ein Leuchtdichtesignal 18 Y von

■ Obisl|/i,

ein weiteres Leuchtdichtesignal 1, das aus Gleichstrom-Komponenten grüner, roter und blauer Farbsignale 17G, 17/? und 17B einer Frequenz von weniger als ¹A//. besteht, eine Rot-Signalkomponente 18/? eines Bandes im Bereich von

bis

die durch Modulation von 2 4 mit der Hüllkurve des Rotsignals 17R erhalten ist, und eine Blau-Signalkomponente 18ß eines Bandes im Bereich von

die durch Modulation von 3 //. mit der Hüllkurve des Blausignals Π Β erhalten ist. Dementsprechend werden ein Bandpaßfilter 19 Keines Frequenzbereiches von

/bil/

ein Tiefpaßfilter 19 Veines Frequenzbereiches von

ein Bandpaßfilter 19/? eines Frequenzbereiches von

IJf_L bis l\f_L und ein Bandpaßfilter 19ßeines Frequenzbereiches von

2 |a bis 3 ^A

mit der Elektrode 3 verbunden (F i g. 7); die aus den Filtern 19/? und 195 gefilterten Ausgänge werden durch Detektoren 20/? bzw. 2OS amplitidendemoduliert, und an deren Ausgangsklemmen 21/? und 21B werden Farbvideosignale für Rot bzw. Blau erhalten. Weiterhin werden die Gleichstrom-Ausgangskomponenten der Detektoren 20/? und 20B an die Mischkreise 22 und 23 angelegt, die mit der Ausgangsseite des Tiefpaßfilters 19 Y' verbunden sind, um die Gleichstromkomponente der demodulierten Ausgangssignale der Detektoren 20/? und 20£? aus dem gefilterten Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 19 Y' auszuscheiden; dadurch entsteht an einer Ausgangsklemme 21G des Mischkreises 23 ein grünes Farbvideosignal. Die Summe aus den Gleich-

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Stromkomponenten der obenerwähnten demodulierten Ausgänge und dem gefilterten Ausgangssignal wird durch den Mischkreis 22 erhalten und anschließend mit dem Ausgangssignal des Bandpaßfilters 19Ygemischt; es ergibt sich ein Leuchtdichtesignal an der Ausgangsklemme 21 Y.

Wie oben beschrieben, ist es durch die Erfindung möglich, bei Verwendung einer einzigen Bildaufnahmeröhre Farbvideosignale zu erhalten. Weiterhin wird ein panchromatisches Bild auf der photoleitenden Schicht 4 erhalten, und dessen Auflösung hängt von der unteren Grenze der Farbwertsignalkomponente 18/? ab. Dadurch ist ein panchromatisches Bild relativ einwandfreier Auflösung mit erhöhter Zeilenabtastgeschwindigkeit und einer verringerten Anzahl zylindrischer Linsen herstellbar; die Auflösung ist zumindest höher als die mit dem System gemäß F i g. 1 erzielbare. Die Auflösung jeder Farbkomponente des Videosignals ist auf ein Viertel derjenigen Auflösung verringert, die mit dem System gemäß Fig. 1 erzielbar ist; ein durch das Videosignal reproduziertes ganzes Farbbild ist aber besser als das mit jenem System erzielbare.

Beträgt /i. 1,4 mHz und hat das Leuchtdichtesignal 18 VO bis 2,45 mHz, dann liegen das Rot-, das Blau- und das Grün-Farbsignal bei 0 bis 350 kHz. Aus diesem Grund braucht das für die Bildaufnahmeröhre 7 und den ihr zugeordneten Kreis notwendige Band nur 4,55 mHz zu haben. Beträgt darüber hinaus die Zeilenabtastperiode 50 Mikrosekunden, so sind 70 zylindrische Linsen 9a vorzusehen, so daß bei einem Durchmesser des Schirmträgers 2 der Bildaufnahmeröhre 7 von 14 mm die Breite jeder zylindrischen Linse 9a und jedes Flachteils 9b 0,2 mm beträgt. Liegen das Öffnungsverhältnis F des Objektivs 10 in diesem Fall bei 3 und der Brechungsindex der zylindrischen Linse 9a bei 1,5, dann beträgt der Abstand zwischen dem Linsenschirm 9 und der photoleitenden Schicht 4 1,8 mm und kann folglich verhältnismäßig groß gewählt werden.

Um das höhere Band des Leuchtdichtesignals beseitigen zu können, damit es nicht mit dem Farbwertsignal 18/? vermischt wird, kann ein Linsenschirm gemäß Fig. 11 verwendet werden. Dieser weist die herkömmlichen zylindrischen Linsen 9a und als »nicht ablenkende Bereiche« Linsen auf, deren Breite W₂ bedeutend kleiner ist als die Breite W\ der zylindrischen Linse und die auf jedem Flachteil 96 zwischen aneinander angrenzenden zylindrischen Linsen 9a schräg geformt sind. Diese letzteren Linsen defokussieren die panchromatischen Bilder auf der photoleitenden Schicht 4, um die Bildfeinheit zu trüben und dadurch das lösbare Band zu beseitigen.

Bei dem obigen Beispiel werden die panchromatischen Bilder des Gegenstandes auf die photoleitende Schicht 4 fokussiert; es ist jedoch auch möglich, die Fokussierungsebene des reellen Bildes vor der photoleitenden Schicht 4 anzuordnen und Relais, wie z. B. optische Fasern, zwischen die Fokussierungsebene und die photoleitende Schicht 4 einzuschalten. Weiterhin sind im oben beschriebenen Fall die optischen Systeme zum Erzielen von zerlegten Farbbildern und panchromatischen Bildern sämtlich gemeinsam vorhanden; sie könnten jedoch auch getrennt voneinander ausgebildet sein. Zusätzlich kann der Farbfilter 8' Filterbereiche anderer Farben einschließen als die der drei Primärfarben, und der Zyklus der Kurven 13 und 14 kann beliebig gewählt werden. Der Farbfilter kann aus Filterelementen mit jeweils solchen Mustern bestehen, daß die Länge der Kurve 13 und 14 in Oszillierungsrichtung verkürzt und die Breite der Kurven erweitert ist. Desgleichen kann der Farbfilter die Form eines Zweifarbenspiels mit unterschiedlichen Reflexionscharakteristiken bei unterschiedlichen Wellenlängen aufweisen.
Anhand der Fig. 12 ist nachstehend ein anderes Beispiel der Erfindung beschrieben, wobei die gleichen Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind.

Fig. 12 zeigt einen Gegenstand O, dessen Bild durch Fernsehen übertragen werden soll, sowie eine photoleitende Schicht 4. Weiter ist eine Vidikonröhre 7 mit einer transparenten Elektrode 3, die neben der photoleitenden Schicht 4 angeordnet ist, einer Ablenkspule 6 und einer Elektronenkanone 5 vorhanden.

Zwischen den Gegenstand O und die photoleitende Schicht 4 sind ein Farbfilter 107, der aus Farbfilterelementen verschiedener Farbwahlcharakteristiken besteht, die aufeinanderfolgend in einer bestimmten Reihenfolge angeordnet sind, sowie ein Linsenschirm 9 eingebracht, der aus einer Vielzahl Linsenelementen besteht, die im geeigneten Abstand voneinander angeordnet sind. Desgleichen ist eine Indexsignale erzeugende Lichtquelle 109 zwischen dem Gegenstand O und dem Linsenschirm 9 in einer bestimmten Anordnung in bezug auf die Stellung der den Farbfilter 107 bildenden Farbfilterelemente angeordnet.

Nach F i g. 13 besteht der Farbfilter 107 aus vier Paar Filterelementen 107/? und 1075, die abwechselnd nacheinander angeordnet sind; jedes Filterelement 107/? ermöglicht den Durchtritt eines roten Lichtes und jedes Filterelement 1075 den Durchtritt eines blauen

■ Lichtes. Der Farbfilter 107 ist derart angeordnet, daß die Längsrichtung der Farbfilterelemente mit der Richtung der Linsenelemente 9a übereinstimmt. Die Lichtquelle 109 zum Erzeugen der Indexsignale kann aus einer elektrolumineszierenden Einrichtung mit plattenartigem Muster bestehen, dessen eine SJte gekrümmt ist (F i g. 14 bei 109a;. In diesem Fall besteht die Kurve 109a aus sinusförmigen Wellen 1096 und 109c(F i g. 15A und 15B). Folglich ist in diesem Beispiel die Kurve 109a der Lichtquelle 109 zum Erzeugen von Indexsignalen unmittelbar im Mittelpunkt des Farbfilters, und zwar in Richtung von dessen Breite am höchsten, so daß dieser Teil 109c/dem hellsten Teil des Bildes entspricht.

Die Stellung des Objektes 10 und die Brennpunkte der zylindrischen Linsen sind derart ausgewählt, daß ein reelles Bild des Gegenstandes O auf der photoleitenden Schicht 4 entsteht, und das Bild des Farbfilters 107, das durch jedes Linsenelement des Linsenschirms 9 verläuft, wird auf die photoleitende Schicht 4 fokussiert und überlagert sich dem reellen Bild des Gegenstandes O. Mit 111 ist ein Diffusionsfilter bezeichnet, der nahe der Lichtquelle 109 angeordnet ist und der Einzelheiten des Gegenstandes O defokussiert, um den in einer Leuchtdichtesignalkomponente enthaltenen Anteil höherer Frequenz abzufiltern. Nach Fig. 12 ist die Lichtquelle 109 zum Erzeugen von Indexsignalen vor dem Farbfilter 107 angeordnet; es ist jedoch auch eine Seiten-an-Seiten-Anordnung möglich. So kann die Lichtquelle 109 auf einer Seite des Farbfilters 107 in derjenigen Richtung liegen, in der sich die Farbfilterelemente erstrecken. Weiterhin ist der Abstand zwischen dem Farbfilter 107 und der photoleitenden Schicht 4 bzw. das Öffnungsverhältnis oder die Brennweite des Objektivs 10 derart gewählt, daß das Bild des Farbfilters 107 an den Bereichen der photoleitenden Schicht 4 entsteht, die jeweils eine der zylindrischen Linsen 9a entsprechen, und daß die Breite des Bilds der Teilung

der zylindrischen Linsen 9a und folglich der Summe der Breiten jeder zylindrischen Linse 9a und jedes Flachteils 96 entspricht.

Bei einer derartigen Anordnung entsteht ein panchromatisches Bild des Gegenstandes O, das durch den Farbfilter 107 tritt, also einem Bild mit einer Gesamtfarbe bestehend aus den durch den Farbfilter 107 hindurchtretenden Farben entspricht, auf der photoleitenden Schicht 4, und der Gegenstand O wird in streifenartige Bildelemente zerlegt, die ihrerseits in Farbbilder in Zerlegungsrichtung entsprechend dem Farbfilter 107 zerlegt werden. Auf den zerlegten Farbbildern entsteht in Indexbild, das auf der Lichtquelle 109 beruht. Gemäß F i g. 16 ist das Bild des Farbfilters 107 derart beschaffen, daß Bilder 1125 und 112/? der blauen und roten Farbfilterelemente, die in Streifen entsprechend jeder zylindrischen Linse 9a zerlegt sind, auf die photoleitende Schicht 4 projiziert und nacheinander in Streifen angeordnet werden. Da das reelle Bild des Gegenstandes O auf der photoleitenden Schicht 4 auf die oben beschriebene Weise entsteht, wird derjenige Teil des Gegenstandes O, der jeder zylindrischen Linse 9a des Linsenschirms 9 entspricht, durch die zylindrische Linse 9a und den Farbfilter 107 in Farbbilder zerlegt. Auf gleiche Weise entstehen die Bilder der Lichtquelle 109 in Abhängigkeit von jeder zylindrischen Linse 9a auf der photoleitenden Schicht 4, also nacheinander in Abhängigkeit von jedem Bild 112 des Farbfilters.

Von der oben beschriebenen Kamera werden die Videosignale auf folgende Weise geliefert. Die photoleitende Schicht 4 wird durch einen aus der Elektronenkanone 5 kommenden Elektronenstrahl derart abgetastet, daß die Zeilenabtastrichtung die Streifen der zerlegten Farbbilder überschneiden kann. Ein von der Elektrode 3 durch das Abtasten erzeugte Signal wird über einen Bandpaßfilter 114 einer Frequenz von 4 bis 3 4, die das Produkt aus der Anzahl zylindrischer Linsen 9a und der Zeilenabtastfrequenz ist, an eine Leuchtdichtesignalklemme 115 angelegt. Ein Teil des aus der Elektrode 3 kommenden Signals wird an die Klemme 115 über einen Tiefpaßfilter 116 mit einer oberen Frequenzgrenze 4 und einen Dämpferkreis 117 angelegt; es entsteht ein Leuchtdichtesignal, das aus diesem Teil des Signals und ¹ dem obigen Signal besteht. Weiterhin wird ein anderer Teil des Ausgangssignals der Elektrode 3 in einen Bandpaßfilter 118 eines Bandes von 3 4 sowie in einen Engbandfilter 119 eines Bandes von 5 4 eingespeist, deren Ausgangssignale an einen Indexsignaldetektor

120 abgegeben werden, um den Spitzenwert eines zusammengesetzten Signals aus den Filtern 118 und 119 zu demodulieren; es entsteht ein Impulssignal, das dem höchsten Teil 109c/ im Mustermittelpunkt der Lichtquelle 109 entspricht, und damit wird ein Synchronoszillator

121 gesteuert. Letzterer erzeugt Signale einer gegenseitigen Phasenverschiebung von 180° und einer Frequenz von 4 4; diese Signale werden an die Synchrondetektoren 122/? bzw. 1225 angelegt. Inzwischen wurde an die Synchrondetektoren 122/? und 1225 ein Teil des von der Elektrode 3 kommenden Videosignals angelegt, und zwar über einen Bandpaßfilter 123 eines Bandbereiches von 3 4 bis 5 4- Dadurch ergibt sich aus diesen Synchrondetektoren eine Videosignalkomponente für Rot bzw. eine für Blau. Die zerlegten Farbbilder werden also durch das Elektronenstrahlabtasten in Form von Punktfolgesignalen erhalten, die aus abwechselnden Signalen 1245 und 124/? für Blau bzw. Rot bestehen (Fig. 18A). Von diesen Punktfolgesignalen werden die Farbsignale 1245 für Blau in den Synchrondetektor 1225 eingespeist und an dessen Ausgangsklemme 1255 entnommen (Fig. 18B); auf gleiche Weise werden die Farbsignale 124/? für Rot an einer Ausgangsklemme 125/? des Synchrondetektors 122/? abgegeben (F i g. 18C). Das Ausgangssignal des Dämpferkreises 117 wird noch an einen Differenzverstärker 126 angelegt, an den ein Teil des Ausgangssignals jedes der Synchrondetektoren 1225 und 122/? angelegt wird; dadurch werden

ίο die Farbsignale für Grün vom Differenzverstärker 126 an dessen Ausgangsklemme 125G erhalten. Das Frequenzspektrum des von der Elektrode 3 stammenden Videosignals besteht aus einer Leuchtdichtesignalkomponente 127 von weniger als 3 4i einer Farbkomponente 128, die durch Modulation eines Trägers mit 4 4 durch das Farbsignal erhalten ist, und Komponenten 129 und 130 mit 3 4 bzw. 5 4, die den indexerzeugenden Signalen entsprechen (Fig. 17). Weiterhin ist ein Signal 131 von 0 bis 4 der Gleichstromkomponente der Farbsignalkomponente 128 vom Leuchtdichtesignal überlagert. Die Obergrenze der Leuchtdichtesignalkomponente 127 wird durch den Diffusionsfilter 111 gesteuert.
Wie oben beschrieben, gewährleistet die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erzeugen von Farbvideosignalen die Erzeugung eines videofrequenten Leuchtdichtesignals mit hoher Auflösung und eines Farbsignals mit geringerer Auflösung bei Verwendung einer einzigen Bildaufnahmeröhre. Auf diese Weise ist die Farbsignalkomponente 0 bis 4 im Band; die Leuchtdichtesignalkomponente kann jedoch auf eine genügend hohe Frequenz erhöht werden, so daß das entstehende Bild hell und klar ist. Haben das Leuchtdichtesignal und das Farbsignal die gleiche Bandbreite, hat das Bild bessere Eigenschaften als eines, bei dem sie auf dem gleichen Band liegen. In diesem Fall kann das Farbsignal durch das Indexsignal zerlegt werden. Wenn die Bänder 3 4 und 5 4 zwischen der Leuchtdichtesignalkomponente und der Farbsignalkomponente des Videosignals, wie oben beschrieben, als Indexsignal verwendet werden, kann das Indexsignal genau zerlegt werden, ohne daß die Leuchtdichtesignalkomponente und die Farbsignalkomponente störend wirken.

Im obigen ist beschrieben, daß die Lichtquelle 109 zum Erzeugen von Indexsignalen Elektronenlumineszenz mit dem Muster gemäß Fig. 14 verwendet; eine derartige Maßnahme ist jedoch nicht immer nötig. Das Indexsignal kann in das Videosignal mittels einer Lichtpunktquelle 109' oder einer Lichtzeilenquelle eingearbeitet werden, die in einer geeigneten Stellung vorgesehen ist, beispielsweise entsprechend einem der Streifen des Farbfilters gemäß Fig. 19 oder dem Teil 109c/der Lichtquelle 109 gemäß Fig. 14. Der Farbfilter 107 kann ein grünes Farbfilterelement 107G enthalten, das sich von den roten und blauen Farbfilterelementen 107/? und 107S unterscheidet, wodurch aus dem Videosignal ein Punktfolgesignal aus roten, blauen und grünen Signalen erhalten und zerlegt wird.

Vorstehend ist beschrieben, daß das Indexsignal eine Frequenz von 3 4 oder 5 4 hat; das Indexsignal kann aber auch in 4. 2 4> 4 4 usw. eingebaut und durch einen Kammfilter zerlegt sein. Die nicht ablenkenden Flachteile des Linsenschirms können auch bei dieser Ausführungsform aus Linsen mit kleinem Brechungsindex bestehen, um die Einzelheiten des Gegenstandes O zu defokussieren und dabei die höhere Bandkomponente des Leuchtdichtesignals auszuscheiden.

F i g. 20 zeigt eine Blendenanordnung der erfindungs-

gemäßen Kamera, mit einer aus einer opaken Platte gebildeten Blende 132. Bei den herkömmlichen Kameratypen ist die Blende in der Nähe der Linse vorgesehen, um die durch die Linse fallende Lichtmenge zu verringern; die erfindungsgemäße Kamera ist dagegen mit dem Farbfilter versehen und kann folglich von einer herkömmlichen Blendenanordnung keinen Gebrauch machen. Deshalb ist gemäß der Erfindung die plattenartige Blende 132 nahe dem Farbfilter 107 angeordnet (F i g. 21) und in Längsrichtung der zylindri-

sehen Linsen 9a beweglich. Selbstverständlich können auch Blenden in einer oberen und unteren Stellung in bezug auf den Farbfilter 107 vorgesehen und in entgegengesetzten Richtungen beweglich sein. Bei einer derartigen Anordnung können die durch die Farbfilter tretenden Lichtmengen veränderlich, in Bezug zueinander jedoch unveränderlich sein, so daß das Gleichgewicht der Farbsignale bei einer Verstellung der Blende nicht schwankt. In der Praxis sind zahlreiche Abwandlungen der Blende möglich.

Hierzu 9 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Farbfernsehkamera mit einer Bildaufnahmeröhre zum Erzeugen von Farbvideosignalen entsprechend einem aufzunehmenden Gegenstand mit punktweiser Abtastung unter Erzeugung eines durch den Gegenstand zu modulierenden bzw. modulierten Lichtstroms und einer optischen Fokussierung dieses Lichtstroms, mit einem photoelektrischen Bildumsetzer, einem im Weg des fokussierten Lichtstroms angeordneten optischen Farbfilter mit mehreren Bereichen, die jeweils Licht gegebener Wellenlängenbereiche auswählen, und einem zwischen dem Filter und dem Bildumsetzer angeordneten Linsenschirm aus einer Vielzahl von zylindrischen Linsen, die den Lichtstrom entsprechend dem Filter in Farbkomponenten aufteilen, die in zeitlicher Folge der photoelektrischen Umsetzung zugrundeliegcn, dadurch gekennzeichnet, daß der Linsenschirm (9') jeweils zwischen den zylindrischen Linsen (9,'^den Lichtstrom optisch nicht ablenkende Bereiche (9b) aufweist, die dem photoelektrischen Bildumsetzer (7, 4) ein den getrennten Farbkomponenten überlagertes panchromatisches Bild zuführen.

2. Farbfernsehkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von den einzelnen zylindrischen Linsen projizierten Farbkomponenten zumindest von einem Teil der durch die angrenzenden zylindrischen Linsen projizierten Farbkomponenten überlagert sind.

3. Farbfernsehkamera nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Filter für die verschiedenen auszuwählenden Wellenlängenbereiche eine unterschiedliche Anzahl von durchlassenden Filterbereichen aufweist und daß die jeweiligen Farbkomponentensignale und das dem panchromatischen Bild entsprechende Signal aufgrund ihrer durch die Anzahl der jeweiligen Filterbereiche gegebenen Frequenz voneinander getrennt werden.

4. Farbfernsehkamera nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich im Bereich des Farbfilters als Kamerablende eine oder mehrere Abschirmungen befinden, die die Durchtrittsfläche des Lichtes unter Aufrechterhaltung des relativen Verhältnisses der Filterbereiche zueinander ändert.