DE2032110B2 - Farbfernsehkamera mit einer aufnahmeroehre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Farbfernsehkamera mit einer Aufnahmeröhre mit vorgeschaltetem Farbcodierfilter, wie sie im Patentanspruch 1 vorausgesetzt ist.

Es ist bekannt, daß zum Codieren farbigen Lichts vom Aufnahmegegenstand ein Farbeodierstreifenfilter vor der lichtempfindlichen Elektrode (Photoelektrode) einer Fernsehkameraröhre angebracht werden kann. Die Farbinformation wird von der Kamera- oder Aufnahmeröhre beim Abtasien der Photoelektrode mit einem Elektronenstrahl als Phasen- und Amplitudenmodulation der Seitenbänder eines Trägers gewonnen. Die

4|5 Trägerfrequenz wird dabei durch die Anzahl der während eines Abtastintervalls bestimmter Dauer abgetasteten Farbcodierstreifcn bestimmt. Wenn man mehr als eine Farbe auf der Photoelektrode einer einzigen Aufnahmeröhre codiert, verringert sich die Anzahl der Aufnahmeröhren, die für eine Kamera zum Erzeugen von Primär-Farbsignalen (Signalen, die Information über das Farblieht vom Aufnahmegegenstand enthalten) benötigt werden. Dadurch verringern sich die Größe, das Gewicht und die Kosten der Farbfernsehkamera und wird die Schwierigkeit beseitigt, die Raster dreier getrennter Aufnahmeröhren miteinander zur Deckung zu bringen, wie es bei einer herkömmlichen Farbfernsehkamera erforderlich ist.
Eine Farbfernsehkamera mit einer einzigen Aufnahmeröhre ist in der USA.-Patentschrift 27 33 291 beschrieben. Bei ihr wird ein Farbcodierfilter verwendet, das Streifen für die Codierung von Rot- und Blaulicht sowie einen Transparentbereich für den Durchtritt eines Signals, das Information über die Helligkeit des Aufnahmegegenstandes enthält, aufweist. Der Abstand der Farbcodierstreifen ist s;o ausgebildet, daß das Rot- und das Blaulicht des Aufnahmegegenstandes auf getrennten Trägerfrequenzen codiert werden.

3ie von der Aufnahmeröhre er/eugien Signale werden Ulf frequen/selektiver Basis getrennt, demodiilierl und nil dem Lcuchtdichtesignal unter Er/eugung von Kot-, liUiu- und Grün-Farbsignalen vereinigt.

Farbstreifenfilter mit abwechselnd blauen und roten Farbstreifen unterschiedlicher Breite oder mil abwechselnd roien und Purpurslreifen gleicher Breite sind ferner bereits in der ITT-I¹S I7b2 97^r> vorgeschlagen, wobei die verschiedenen l'arbslreilen für WeiLiliehl gleiche Durchlässigkeit haben. Auch Farbstreifenfilter mit abwechselnden Streifen der Farben Gelb Cyan «ind Magenta, welche sich periodisch wiederholen und welche die gleiche Durchlässigkeit für weißes Licht haben, sind bereits in der DT-OS 20 10 475 vorgeschlagen worden.

Eine andere Anordnung /um Codieren mehrerer Farben auf der Photoelcktrode einer ein/igen Fernsehkamcra-Aufnahmeröhrc ist in der US-PS 33 7HbJJ besehrieben. Dort wird ein räumliches Farbeodierfilter verwendet, das ein erstes Gitter von abwechselnden Cyan- und Transparenlslreifen sowie ein diesem überlagertes /weites (Jitter mil abwechselnden GeIb-Lind Transparentstreifen, die im Winkel /u den Streifen des ersten Cutters angeordnet sind, aufweist. Aufgrund der Winkclanordnung der beiden Gitter mit gleicher räumlicher Frequenz werden beim Abtasten des auf die Photocleklrodc abgebildeten Filterstreifenmusters durch den Elektronenstrahl der Aufnahmeröhre zwei Trägerfrequenzen erzeugt. Die Cyanstreifcn codieren Minusrotlicht, und die Gelbstrcifen codieren Minusblaulicht. Die diese Farben verkörpernden elektrischen Signale können auf frequen/selektiver Basis getrennt werden. Die mittlere Durchlässigkeit eines solchen Codierfilters läßt ein niederfrequentes Band von Signalen entstehen, weiche die Helligkeit des Aufnahmegegenstandes verkörpern. Durch Subtrahieren der niederfrequenten Signale von den codierten Farbsignalen, die von den hochfrequenten Trägern erhalten werden, werden die gewünschten Farbsignale für die Zuleitung an einen F'arbempfänger oder einen Fernsehsender erzeugt. Im Winkel zueinander angeordnete Farbstreifengitter sind ferner bereits durch die DT-PSen 19 56 939 und 19 56 940 vorgeschlagen worden, bei denen die beiden Farbstreifengitter durch die Farben Magenta und Gelb bzw. Magenta und Cyan oder auch Cyan und Gelb gebildet werden, wobei im letzteren Fall die Cyanstreifen des einen Gitters mit Graustreifen und die Gelbstreifen des anderen Gitters ebenfalls mit Graustreifen abwechseln. Eine solche Anordnung ist auch aus der US-PS 34 19 672 bereits bekannt, wobei sämtliche Streifen die gleiche Weißdurchlässigkeil aufweisen.

Mit diesen bekannten Codierfiltern erhält man codierte Farbsignale mit einer eigenen Trägerfrequenz für jede codierte Farbe. Dabei kann es geschehen, daß durch Vereinigung der getrennten Trägerfrequenzen eine Schwebungsfrequenz erzeugt wird, die im Helligkeitssignal erscheint. Ferner muß darauf geachtet werden, daß die trägerfrequenten (hochfrequenten) Signale mit den niederfrequenten Komponenten bei sich ändernden Bcleuchtungspegeln gleichlaufen, so daß die richtigen Farbsignale erhalten werden, wenn die demodulierten Trägersignale und die niederfrequenten Helligkeitssignale in der Verarbeitungsschallung vereinigt werden.

Es ist aus dem DBP 9 75 249 auch bekannt, daß ein Farbcodierfilter mit lediglich beabstandeten Parallelst reifen zum Codieren von mehr als einer Farbe auf der Pholoelekirode einer Fernsehkamera-Aufnahmen ihre verwendet werden kann. Beispielsweise kann ein Muster von sich periodisch wiederholenden RoI- Blau- und Grünstreifen verwendet werden, um ein elekirischcs Signal mit nur einer Trägergrundfrequen/ /u er/engen, dessen .Seitenbänder entsprechend der Intensität und Farbe des Lichtes amplituden- und phasenmoduliert sind. Dabei muli jedoch der Träger pliasendemodulieri werden, um die Farbinformaiion

ίο abzutrennen. Da/u ist in das Muster tier sich periodisch wiederholenden Farbcodierstreifen ein vierter undurchsichtiger Streifen eingeschaltet, mittels dessen ein Be/ugssignal er/eugl wird, das für die Phasendemodulation zur Wiedergewinnung der Farbinl'ormalion vcrwendet werden kann, jedoch verringert dieser undurchlässige »Indexstreifen« für den Be/.ugstrüger den Gesamiwirkungsgrad des Codierfilters, da der undurchlässige Streifen Licht absorbiert und sich dadurch die l.ichlübertragung des Codierfillcrs verringert. Wenn andererseits der Indexstreifen lichtdurchlässig ist, wie es aus der DT-AS 12 44 237 bekannt ist und gemäß den DT-PSen 9 75 249 und 17 62 981 vorgeschlagen ist, dann erzeugt dieser Referen/slreifen ein Signal, das von den decodierten Signalen subtrahiert werden muß, damit man die richtigen farbmetrischen Verhallnisse erhall. Ferner ist wie im Falle der Rot-, Blau- und Grün-Farbcodierstreifcn die Gesamtdurchlässigkeil des Filters verhältnismäßig gering, da jeder dieser Streifen nur eine einzige Farbe durchläßt, dagegen die anderen beiden Primärfarben sperrt.

Ein Problem, das allen Codiersystemen, bei denen Rot-, Blau- und Grünsignale sowie ein HcHigkeits- oder Leuchldichtesignal mit einer einzigen Röhre erzeugt werden soll, gemeinsam ist, ist die Schwierigkeil, ein Leuchtdichtesignal zu erzeugen, das der Ansprechcharakteristik des Auges dicht angepaßt ist. Gemäß den US-Normen sollte ein solches Leuchldichtesignal aus der folgenden Kombination von Rot-, Blau- und Grünanteilen bestehen:

0,59G + 0,3OR + 0,11 B.

Mit den obenerwähnten bekannten Codierfiltern Üißi sich ein Flelligkeitssignal mit diesen Farbanteilen nicht direkt erzeugen, so daß die verschiedenen decodierten Signale matriziert werden müssen, um das erforderliche Leuchtdichtesignal zu gewinnen. Hierzu werden zusätzliche Schaltungen benötigt, und wenn die verschiedenen Farbsignale nicht über den normalerweise auftretenden Helligkeitsbereich miteinander glcichlaufen, ergeben sich farbmetrische Probleme sowie ein Güieverlust des Lcucbtdichtesignals.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Schwierigkeiten zu beheben und eine Farbfernsehkamera zu schaffen, welche aufwendige Matrizierungen und die dazu benötigten Schaltungen zur Gewinnung des Leuchtdichtesignals und der gewünschten Farbdifferenzsignale nicht benötigt.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch I angeführten Merkmale gelöst. Dabei ergibt sich dei Vorteil, daß die Farbdifferenzsignale auf eine einzig» Trägerfrequenz aufmoduliert sind. Auch werden kein« Farbstreifenfilter mit undurchsichtigen Indexstrcifei verwendet, welche die Empfindlichkeit der Kamer herabsetzen. Schließlich erlaubt die Erfindung i einfacher Weise die Erzeugung eines Farbfernsehsi gnals, in welchem die einzelnen Farbanteile in de gewünschten Zusammensetzung für Standardweiß au! treten, so daß die Schaltung für die Verarbeitung de

codierten Signale relativ einfach sein kann.

Bei einer Aiisführungsform ist das Filter auf der Vorderseite einer Fcrnschkamera-Aufnahmeröhre mit Fascroptik-Frontplattc angeordnet. Das von der Aufnahmeröhre erzeugte Signnlgemisch ist einem Tiefpaßfilter zur Gewinnung eines der Helligkeit des Aufnahmegegenstands entsprechenden Signals sowie einem Hochpaßfiltcr. das die Trügergrundsehwingung, deren zweite Oberwelle und die dazugehörigen Scitenbänder. die entsprechend dem farbigen Licht und seiner Sättigung phasen- bzw. amplitudenmoduliert sind, durchläßt, zugeführt. Die vom Hochpaßfilter gelieferten Signale sind einem ersten Demodulator, der ein erstes Farbdiffcrenzsignal decodierl, sowie einer Anordnung, welche die Phase der zweiten Oberwelle um 90° ,₅ verschiebt, zugeführt. Das Trägcrsignal und das phasenverschobene zweite Oberwellensignal sind einem zweiten Demodulator zugeführt, der das zweite Farbdiffcrcnzsignal decodiert. Die beiden Farbdifferenzsignale und die llelligkcitssignalc sind einer Signalvereinigiingsanordnung zum Erzeugen von Rot-, Grün- und BUui-Fnrbsignulcn zugeführt.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Bei einer alternativen Ausl'iihrungsform der Erfindung ist das Codierfilter auf der Vorderseite einer Fernsehkamera-Aufnahmeröhre angeordnet. Das von der Röhre erzeugte .Signalgemisch ist einem Tiefpaßfilter /um Erzeugen eines llelligkeilssignals, einem I lochpaüfilier, das die zweite Oberwelle der Träger- j_O schwingung durchläßt, und einem Bandpaßfilter, das die Trägergrundsehwingung durchläßt, zugeführt. Die Trägerschwingung wird mit 2 multipliziert und einem ersten Synchrondetektor sowie einem 90"-Phasenschieber zugeführt. Die phasenverschobene Schwingung wird eitieni zweiten Synchrondelektor zugeführt. Die zweite Oberwelle der Trägerschwingung wird den beiden Synchrondetektoren zugeführt, um zwei l'arbdifl'crcn/signalc /u erzeugen. Die beiden Farbdifl'erenzsignalc und die I lelligkeilssignale werden einer ^₀ Sigiwlvercinigungsanordnimg zum Erzeugen von Rot-, Grün- und Blau-Farbsignalcn zugeführt.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der /eichnungen im einzelnen erläutert, l'.s zeigt

I'ig. I das Schallschema einer Farbfernsehkamera _4S mit einer einzigen Aufnahmeröhre gemäß einer Aiisführungsform der Erfindung,

E ig. 2 das Schaltschema einer Farbfernsehkamera mit einer ein/igen Aufnahmeröhre gemäß einer anderen Ausführungsl'ormder Erfindung, ₅„

F i g. J ein erfindtingsgcmllßes FurbcodiciTilicr.

Fig.4 eine Darstellung, welche die Wirkungsweise des Fnrbcodicrfilicrs mich F i g. 3 veranschaulicht, und

Fig.5 ein die Arbeitsweise der Anordnungen nach Fig. I und 2 veranschaulichendes Signiilvcrlaiifsdiagrunim.

Fig. I zeigt eine Einröhren-Farbfernsehkamera gcmllß einer Ausführungsform der Erfindung. Die Lichtstrahlen 12 von einem Aufnnhmegegenstnnd ti werden durch eine Objeklivllnse 13 iiiif ein Pimillclstrei- („ fcn-Furbcodicrfiltcr 14 fokussiert, dus an einer Fitseroptik-Frontplntlc 10 ungeordnet ist, tuif deren anderer Seite die lichtempfindliche Flüche (Photoclektrode) 13 der Aufnahmeröhre 16 angeordnet ist. Das Furbcodierfilter 14 besteht nus einem sich periodisch wiederholen- (^ den Muster von sechs farbigen Streifen. Wie In Fig. J gezeigt, um fit (Jl jeder sich periodisch wiederholende Abschnitt 40des Filters 14 einen Magcntit·. einen Cyiin-, einen Grün-, einen Grüngelb-, einen Grüngelb- unc einen Gelbstreifen von je gleicher Breite. DU Aufnahmeröhre 16 ist mit geeigneten Betriebsspan nungsversorgungs- und Ablenkeinrichtungen (nicht gezeigt) für die rasterförmige Abtastung der Photoelek trode 15 durch den Elektronenstrahl der Röhre ausgerüstet. Die beim Abtasten der Photoelektrode 15 durch den Elektronenstrahl mit den üblichen Fernsehablenkfrequenzen erzeugten elektrischen Signale sind vor einer Ausgangsklemme 17 einem Hochpaßfilter 19 sowie einem Tiefpaßfilter 18 zugeführt.

Das Tiefpaßfilter 18 kann einen Durchlaßbereich von beispielsweise 0 bis 1 MHz, entsprechend dem Helligkeitsinhalt des Aufnahmegegenstandes, haben. Die vom Tiefpaß-Filter 18 gelieferten Signale sind einem Eingang einer Matrixschaltung 27 zugeführt.

Das Hochpaßfilter 19 hat einen Durchlaßbereich von beispielsweise 1 bis 5 MHz. Es läßt daher eine Trägerschwingung mit einer Mittenfrequenz von 2 MHz, deren zweite Oberwelle mit 4 MHz und Seitenbänder von je 1 MHz beiderseits der Trägerfrequenz von 2 M Hz und der zweiten Oberwelle durch. Die vom Hochpaßfilter 19 gelieferten Signale sind einer ersten Detektorschaltung 37 zugeführt. Die Detektorschaltung 37 besteht aus der Reihenschaltung einer Diode 21 und eines Widerstands 23 und der hiermit parallelgeschalteten Reihenschaltung einer Diode 22 und eines Widerstands 25. Die beiden Dioden 21 und 22 sind gegensinnig gepolt. Zwischen den Verbindungspunkt der Diode 21 und des Widerstands 23 einerseits und Masse andererseits ist ein Kondensator 24 geschaltet. Zwischen den Verbindungspunkt der Diode 22 und des Widerstands 25 einerseits und Masse andererseits ist ein Kondensator 26 geschaltet. Der Verbindungspunkt der Widerstände 23 und 25 ist an einen Eingang der Matrixschaltung 27 angekoppelt.

Die Ausgangssignale des Hochpaßfilters 19 sind außerdem einem Phasenschieber 20 zugeführt, der die Phase der zweiten Oberwelle der Trägerfrequenz von der Aufnahmeröhre 16 um 90° verschiebt. Die Ausgangssignalc des Phasenschiebers 20 sind einer /weiten Detektorschaltung 38 zugeführt.

Die Detektorschaltung 38 besteht aus der Reihenschaltung einer Diode 28 und eines Widerstands 30 und der hiermit parnllclgcschaltctcn Reihenschaltung einer Diode 29 und eines Widerstands 32. Die beiden Dioden 28 und 29 sind gegensinnig gepolt. Zwischen Masse und den Verbindungspunkt der Diode 28 und des Widerstands 30 ist ein Kondensator 31 geschaltet. Zwischen Masse und den Verbindungspunkt der Diode 29 und des Widerstands 32 ist ein Kondensator 33 geschaltet. Der Verbindungspunkt der Widerstände 30 und 32 ist an einen Eingang der Matrixschaltung 27 angekoppelt. An Ausgangen 34,33 und 36 der Matrixschaltung 27 werden das Farblicht des Aufnahmegegenstandes 11 verkörpernde Signale, beispielsweise Rot·, Blau- und Grün-Fabsignale erhalten.

Im Betrieb wird das die Photoelektrode 15 erreichende Licht durch das Fnrbcodiorfllter 14 nach Pig 3 codiert. Die an der Vorderseite der Aufnahmeröhre 16 befestigte Faseroptik-Frontplotto 10 macht es möglich, daß das in der Ebene des Codlerfilters 14 fokussierte Bild auch auf der Photoelektrode 15 fokussiert ist. Man könnte stattdessen auch eine Aufnahmeröhre mit gewöhnlicher Glas-Frontplatte verwenden; dann würde jedoch das Bild nicht auf sowohl dem Codierfilter 14 als auch der Photoelektrode 15 einwandfrei fokussiert sein. Die Frequenz der am Ausgang 17 (Flg. 1) erhaltenen

ic?

Trägerschwingung wird durch die Anzahl von Abschnitten 40 des Filters 14 bestimmt, die der Elektronenstrahl während jedes Zeilenhinlaufs abtastet. Bei einer Zeilenablenkfrequenz von 15 750 Hz und einem aktiven Abtastintervall von ungefähr 53 MikroSekunden gemäß den US-Normen erzeugen ungefähr 106 Abschnitte 40 des Codierfilters 14 einen Träger von ungefähr 2 MHz.

Die mittlere Lichtdurchlässigkeit des Farbcodierfilters 14 erzeugt ein Leuchtdichtesignal, das durch das Tiefpaßfilter 18 auf ein Frequenzband von 1 MHz begrenzt wird. Das Hochpaßfilter 19 läßt den 2 MHz-Träger, dessen zweite Oberwelle und die dazugehörigen Seitenbänder durch. Die Wirkungsweise des Farbcodierfilters 14 wird im Zusammenhang mit F i g. 4a bis 4f beschrieben.

Das Farbcodierfilter 14 kann nach F i g. 4 zwecks Analyse seiner Wirkungsweise als aus zwei getrennten additiven Gittern bestehend angesehen werden. F i g. 4a zeigt ein Gitter 41 mit abwechselnden Blau- und Grünstreifen. Die Grünstreifen sind doppelt so breit wie die Blaustreifen. Die Grün- und Blaustreifen sind für sowohl Weißlicht als auch Cyanlicht abgeglichen (gleich durchlässig), d. h., es wird bei Anwesenheit von Weißoder Cyanlicht keine Trägerschwingung erzeugt. Zur Erläuterung der Signalerzeugung durch das Filter 14 sei angenommen, daß Grünlicht vom Aufnahmegegenstand auf das Filter auftrifft. F i g. 4b zeigt eine von der Aufnahmeröhre 16 bei Verwendung des Filtergilters 41 nach F i g. 4a erzeugte Schwingungsform 42. Wie man sieht, ist für das Grünlicht die Durchlässigkeit der Blaustreifen minimal und die Durchlässigkeit der Grünstreifen maximal. Bei auf das Gitter 41 auftreffendem Grünlicht ist das auf die Aufnahmeröhre abgebildete Muster so beschaffen, daß bei der Abtastung die negativen Spitzen der Trägerschwingung und deren zweite Oberwelle zusammenfallen, so daß eine zusammengesetzte Schwingung erzeugt wird, die ein Signal mit negativen Spitzen für Grünlicht ergibt. (Bei auf das Gitter 41 auftreffendem Blaulicht verschiebt sich die Phase der /weiten Oberwelle so, daß die positiven Spitzen des Trägers und dessen zweite Oberwelle zusammenfallen, so daß sich ein Signal mil positiven Spitzen für Blaulicht ergibt.)

Fig.4c veranschaulicht ein zweites Gitter 43, das zusammen mit dem Gitter 41 in das Farbcodierfilter 14 eingebaut ist. Das Gitter 43 besteht aus einem periodisch sich wiederholenden Muster aus Rot-, Grün- und Gclbstrcifcn je gleicher Breite. Die Streifen sind für sowohl Weißlicht als »uch Gclblicht gleichermaßen durchlässig, d. h., bei Anwesenheit von Wcili- oder Gelblicht wird keine Trägerschwingung erzeugt. F i g. 4d zeigt eine Schwingungsform 44, die durch die Aufnahmeröhre 16 bei Verwendung des Gitters 43 und auf dieses auf treffendes Grünlicht erzeugt wird. Die Gründurchlässigkeil der Rotstrelfen Ist minimal, die der Grünstreifen maximal und die der Gelbstrelfen ungefähr halb so groß wie die der Grünstreifen (QeIb wird als aus gleichen Teilen Rot und OrUn zusammengesetzt angesehen). Bei auf das Gitter 43 auftreffendem Grünlicht Ist das auf die Aufnahmeröhre abgebildete Muster so beschaffen, daß bei der Abtastung eine gemischte Schwingung aus einem Träger und dessen zweiter Oberwelle mit der allgemeinen Form einer tiach rechts absteigenden Treppe gebildet wird, wie in F i g, 4d gezeigt. (Für auf das Gitter 43 auftreffendes Rotlicht ergeben der Trüger und seine zweite Oberwelle eine Schwlgung in Form einer nach rechts ansteigenden Treppe.) Eine Treppenschwingung von der in FI g. 4d gezeigten Art ist um ihre Nullachse drehsymmetrisch, d. h. hat gleiche positive und negative Teile und ergibt bei Verarbeitung in einem Spitzendetektor kein Differenzsignal. Diese Tatsache wird ausgenützt, wenn die vom Farbcodierfilter 14 nach F i g. 3 erhaltene zusammengesetzte Schwingung der Decodierschaltung zugeleitet wird, wie noch erläutert wird.

Die Träger und zweiten Oberwellen der beiden Gitter 41 und 43 dürfen sich bei Vereinigung nicht gegenseitig

ίο auslöschen. Zu diesem Zweck können die Träger und Oberwellen der Gitter um 90° gegeneinander phasenverschoben sein. Die Breite eines Abschnittes des Gitters 41 mit einem Blau- und einem Grünstreifen und die Breite eines Abschnitts des Gitters 43 mit einem Rot-, einem Grün- und einem Gelbstreifen sind gleich, so daß die Träger und Oberwellen bei Abtastung des auf die Aufnahmeröhre abgebildeten Streifenmusters durch den Elektronenstrahl gleiche Frequenz haben. Wie durch die senkrechten gestrichelten Linien in F i g. 4 angedeutet, ist das Gitter 43 in der Abtastrichtung gegenüber dem Gitter 41 um eine Strecke versetzt oder verschoben, die gleich der halben Breite eines Streifens im Gitter 43 ist. Die Breite der Grünstreifen des G itters 41 wird als eine doppelte Streifenbreite angesehen. Die Gesamt-Gründurchlässigkeit der kombinierten Gitter 41 und 43 ist durch die Schwingung 45 in Fig.4e wiedergegeben. Die Schwingung 45 entspricht der Summe der Schwingungen 42 und 44 nach F i g. 4b bzw. 4d. Die gegenseitige Versetzung der Gitter 41 und 43 um eine halbe Streifenbreite ergibt zwei Farbdifferenzsignale mit gegenseitiger 90° Phasenverschiebung in einer Trägerschwingung und deren zweiter Oberwelle. Die Versetzung der Gitter 41 und 43 um eine halbe Streifenbreite entspricht nicht einer Phasenverschiebung von 90°; vielmehr werden durch diese Versetzung die Streifen so ausgerichtet, daß der B-G- und der G-R-Trägcr elektrisch auf 90° zueinander phaseneingestcllt werden. Das Gitter 14 nach Fig.4f veranschaulicht die Addition der Ansprechcharakteristiken der

.jo Gitter 41 und 43 nach Fig.4a b;tw. 4c. In Fig.4f sind zwei sich wiederholende Gittcrabschnittc 40 gezeigt. Die gestrichelten senkrechten Linien zwischen den Fig.4a bis 4f geben die Beziehung zwischen dem Farbcodierfilter 14 nach F i g. 4f und der Schwingung 45 nach Fig.4c, die für auf das Filter auftrcffcndc Grünlicht bei Abtastung der Photoclcktrodc der Aufnahmeröhre erhalten wird, wieder.

Fig. 5 zeigt verschiedene in der Anordnung nach F i g. 1 auftretende Signalvcrläufc, die anschaulich

y machen, wie die Fnrbdiffcrcnzsignitle mit 90° Phasenversetzung auf einem Träger und dessen zweiter Oberwelle codiert und spater decodiert werden, F1 g. 5s zeigt die Ideale Ansprechcharakteristik des Farbcodierfilters 14 für Licht der Farben, die für die einzelnen Teile der Schwingung ISO angegeben sind. Jeder Teil dei Kurve 50 zwischen benachbarten senkrechten Bezugs!! nlen gibt die Ansprechcharakteristik für drei Abschnitte 40 des Codlerfilters 14 nach Fig.3 wieder. DU Ansprechung für Welßllcht ist über das gesamte FlUc:

14 einheitlich, da sttmtllche Flltorstrelfen für Weißlich gleich durchlässig sind. Bs wird also bei Anwesenhei von Weißlicht kein Träger erzeugt. In FI g. 4 Ist da Filter 14 In zwei Gitter zerlegt und die Ansprechuni jedes Gitters für Grünlicht wiedergegeben, In FI g. 5i

κ Ist die Ansprechung des gesamtem Filters 14 für Lieh verschiedener Farben gezeigt. In FI g. Sb gibt die Kurv 51 das von der Aufnahmeröhre 16 erzeugte Signa welches der mittleren Durchlässigkeit des Filters fü

70Θ 628/20

Licht verschiedener Farben entspricht, wieder. Die mittlere Durchlässigkeit des Filters wird zur Gewinnung eines der Helligkeit des Aufnahmegegenstandes entsprechenden Leuchtdichtesignals verwendet. Dieses Leuchtdichtesignal ist in seiner Bandbreite auf 1 MHz begrenzt. Das Leuchtdichtesignal 51 wird am Ausgang des Tiefpaßfilters 18 in F i g. 1 erhalten.

Wie zuvor erwähnt, wird das Leuchtdichtesignal aus der mittleren Lichtübertragung des gesamten Codierfilters 14 erhalten. Betrachtet man einen einzelnen Abschnitt 40 des Filters 14, so sieht man, daß jeder der sechs Streifen gleicher Breite ein Sechstel der Fläche jedes Abschnitts 40 des Filters 14 umfaßt. Durch Analysieren jedes Abschnitts 40 im Hinblick auf die Summe der Beträge an Rot-, Blau- und Grünlicht, die durch die Streifen des betreffenden Abschnitts durchgelassen oder übertragen werden (z. B. überträgt ein Magentastreifen gleiche Mengen an Rot und Blau, jedoch kein Grün, während ein Cyanstreifen gleiche Mengen an Blau und Grün, jedoch kein Rot überträgt), kann man feststellen, daß das von jedem Abschnitt 40 des idealen Filters übertragene Licht im wesentlichen

0,58G + 0,25 R + 0,17B

umfaßt. Dieses Leuchtdichtesignal ist dem NTSC-Leuchtdichtesignal mit

0.59G + 0,3OR + 0.11B

angenähert. Durch geeignete Wahl des Farbstreifenmaterials läßt sich erreichen, daß das Filter das gewünschte NTSC-Leuchtdichtesignal überträgt, so daß keine Matrixschaltung für die Bildung des Leuchtdichtesignals durch elektrische Vereinigung der Rot-, Grün- und Blausignalc gebraucht wird.

Die Kurve 52 nach Fig.5c gibt eine vereinigte Schwingung aus einem modulierten Träger und dessen zweiter Oberwelle wieder, wie sie am Ausgang des Hochpaßfilters 19 in Fig. 1 erhalten wird. Die verschiedenen Teile der Schwingung gemäß Kurve 52 entsprechen dem elektrischen Signal das als Resultat der Abtastung der Aufnahmeröhre bei Auftreffen von Licht der in Fig.5 oben angegebenen Farben auf das Farbcodierfilter 14 erhalten wird. Das Signal enthält negativ gerichtete Teile (Teile relativ negativer Polarität), die bei Anwesenheit von Gelb- und Grünlicht erzeugt werden, sowie positiv gerichtete Teile (Teile relativ positiver Polarität), die bei Anwesenheit von Magenta- und Blaulicht erzeugt werden. Bei Anwesenheit von Cyan- und Rotlicht haben die positiven und negativen Signalteilc gleiche Amplitude, so daß sie sich in den noch zu beschreibenden Detektorschaltungen gegenseitig löschen.

Die Kurve 53 nach Fig.5d gibt das demodulierte B-G-Farbdifferenzsignal, das von der Detektorschaltung 37 in F i g. 1 gelieferi wird, wieder. Wie erwähnt ist a das Signal gemäß Kurve 52 (F i g. 5c) einem Eingang der Detektorschaltung 37 zugeführt. Die Diode 21 leitet während der positiven Teile des Signals 52 und ladt don Kondensator 24 auf die positive Spitzenspannung auf. Die positiven und negativen Teile des Signals 52 sind mit Bezug auf die AC-Achse bezeichnet. Die Diode 22 leitet während der negativen Teile des Signals 52 und leitet den Kondensator 26 auf die negative Spitzenspannung auf. Die Spannungen an den Kondensatoren 24 und 26 haben somit verschiedene Polarität, und die Spannung am Verbindungspunkt der Widerstände 23 und 25 entspricht der Differenz zwischen den positiven und negativen Spannungen an den Kondensatoren 24 und

26. Diese Spannung ist: das elektrisch decodierte B-G-Farbdifferenzsignal. Bei Anwesenheit einer vereinigten Schwingung aus Träger und zweiter Oberwelle mit gleichen positiven und negativen Teilen, wie in denjenigen Teilen des Signals 52 nach F i g. 5c, die Cyan- und Rotlicht entsprechen, laden die Dioden 21 und 22 die Kondensatoren 24 und 26 gegensinnig auf den gleichen Spannungswert auf, so daß am Verbindungspunkt der Widerstände 23 und 25 kein Farbdifferenzsignal erscheint.

Die Kurve 54 nach Fig.5e gibt die Trägerschwingung und deren zweite Oberwelle wieder, wobei die zweite Oberwelle gegenüber dem Signal 52 nach F i g. 5c um 90° phasenverschoben ist. Das Signal nach Kurve 54 wird am Ausgang des Phasenschiebers 20 in F i g. 1 erhalten und ist der Detektorschaltung 38 zugeführt, so daß das G-R-Farbdifferenzsignal elektrisch decodiert werden kann. Die Arbeitsweise der Detektorschaltung 38 ist gleichartig wie die oben beschriebene Arbeitsweise der Detektorschaltung 37. Aufgrund der Phasenverschiebung der zweiten Oberwelle um 90° kann am Verbindungspunkt der Widerstände 30 und 32 das demodulierte G-R-Farbdifferenzsignal erhalten werden. Durch die Phasenverschiebung der zweiten Oberwelle wird der Charakter des vereinigten Signals aus Träger und zweiter Oberwelle so verändert, daß die Treppenteil*¹ im Signal 52 nach Fig.5c Spitzenteile im Signal 54 werden und somit durch die Detektorschaltung 38 demoduliert werden können. Kurve 55 nach F i g. 5f gibt das demodulier.te G-R-Signal wieder. Die Detektorschaltungen 37 und 38 decodieren also die beiden 90°-verschobenen Phasen des Trägers und seiner zweiten Oberwelle und erzeugen die decodierten B-G- und G-R-Signale, die auf die Matrixschaltung 27 gekoppelt werden.

In der Matrixschaltung 27 können durch Vereinigen der Signale G-R, B-G und des Leuchtdichtesignals getrennte Rot-, Blau- und Grün-Farbsignalc erzeugt werden, die an den Ausgängen 34, 35 und 36 erhalten werden.

F i g. 2 zeigt das Schaltschema einer anderen Ausführiingsform der Erfindung. Die Lichtstrahlen 61 vom Aufnahmegegenstand 60 werden durch die Objektivlinse 62 über eine Fcldlinsc 63 auf das in einer erster Bildebene angeordnete Furbcodierfillcr 14 projiziert Das Farbcodierfilter 14 kann von der gleichen Art sein wie das im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebene Farbcodierfilter, Das Farbcodierstreifenmustcr des Filters 14 sowie der Aufnahmcgcgcnstund werder durch eine Reliiislinscnanordnung 64 uuf die Photoelcktrode 65 der Bildaufnahmeröhre 66 abgebildet. Bein Abtasten der Photoelektrode 65 durch einen Elektro· nenstrahl werden die Trägerschwingung und derer zweite Oberwelle mit bestimmten Phasen amplituden· moduliert, so daß sie die B-G- und G-R-Farbsignale enthalten, die am Ausgang 67 der Aufnahmeröhre 6t abgenommen werden. Der Ausgang 67 ist an eir Bandpaßrilter 68 für die Grundschwingung, ein Band' paßfiltcr 69 für die zweite Oberwelle und elr Tiefpaßfilter 70 ungeschlossen. Das Tiefpaßfilter 70 hai einen Durchlaßbereich von 0 bis 1 MHz, und das vor diesem Filter erhaltene Leuchtdichtesignal wird aul einen Eingang der Matrixschaltung 75 gekoppelt.

Das Bandpaßfilter 69 laßt die zweite Oberwelle ml Seltenbändern des von der Aufnahmeröhre gelieferter Trägers durch. Der Träger kann eine Mtttenfrequens von 2MHz haben, In welchem Falle die elu

Oberwelle eine Frequenz 4 MHz hat. Wenn Seitenbänder von 1 MHz Breite gewünscht werden, bemißt man das Bandpaßfilter 69 Für ein Durchlaßband von 3 bis 5 MHz. Die vom Bandpaßfilter 69 erhaltene zweite Oberwelle mit Seitenbändern wird den Synchrondetektoren 76 und 74 zugeleitet.

Die am Ausgang 67 der Aufnahmeröhre 66 anstehenden Signale sind auch dem Bandpaßfilter 68 zugeleitet, dessen Durchlaßband um die Trägerfrequenz von 2 MHz zentriert ist. Durch Frequenzverdopplung des 2 MHz-Signals in einer Vervielfacherschaltung 71 wird ein 4 MHz-Signal gewonnen. Dieses 4 MHz-Signal wird in einem Amplitudenbegrenzer 72 amplitudenbegrenzt und dem Synchrondetektor 74 als Bezugsschwingung zugeführt. Die Ausgangssignale der Synchrondetektoren 74 und 76 sind die decodierten G-R- bzw. B-G-Farbsignale, die durch das Codierfilter 14 mit 90°-Phasenverschiebung der Trägerschwingung codiert worden sind.

Aus den Signalen B-G, G-R und dem Leuchtdichtesignal werden in der Matrixschaltung 75 Rot-, Blau- und Grünsignale entsprechend dem farbigen Licht vom Aufnahmegegenstand erzeugt.

Bei der Anordnung nach F i g. 2 wird der Träger durch das Bandpaßfilter 69 für die zweite Oberwelle unterdrückt, so daß die gesamte codierte Farbinformation in der zweiten Oberwelle und deren Seitenbändern enthalten ist. In dieser Hinsicht weichen die den Synchrondetcktoren 74 und 76 zugeführten Signale in ihrer Form etwas von den Signalen 52 und 54 nach F i g. 5c bzw. 5e ab, indem der grundfrequente Träger nicht vorhanden ist. Statt daß die Phase des den Detektoren 74 und 76 zugeführten codierten Signals verschoben ist, ist die dem Detektor 74 zugeführte Bezugsschwingung gegenüber der dem Detektor 76 ;i.s zugefiihrten Bezugsschwingimg um 90° phasenverschoben. Es wird somit von den beiden Synchrondetektoren 74 und 76 die 90°-Phaseninformation erhalten, und die betreffenden Signalverläufe entsprechen den B-G- und G-R-Signalen 53 und 55 nach F i g. 5d bzw.5f.

Die bei den Ausführungsformen nach Fig. 1 und 2 verwendeten Optiken können untereinander vertauscht werden, da in beiden Fällen effektiv der Aufnahmegegenstand und das Streifenmuster des Farbcodierfilters auf die Photoelektrode der Aufnahmeröhre abgebildet werden. In der Anordnung nach Fig. 2 kann man auch eine Aufnahmeröhre mit Faseroptik-Frontplatte verwenden, um eine scharfe Abbildung sowohl des Aufnahmegegenstandes als auch des Streifenmusters des Farbcodierfilters auf der Photoelektrode zu erhalten.

Vorstehend wurden zwei verschiedene Decodieranordnungen erläutert, um zu zeigen, wie zwei Farbdifferenzsignale, die auf 90°-Phasen eines Trägers und seiner zweiten Oberwelle codiert sind, decodiert werden können. Man kann stattdessen auch irgendeinen beliebigen anderen Decodierer verwenden, mit dem sich ein 90° -Phasensignal decodieren läßt. Die Vorteile der Erfindung bleiben dabei in jedem Fall erhalten, da kein äußeres Bezugssignal für die Decodierung der beiden Farbdifferenzsignale gebraucht wird, weil wegen der speziellen Eigenschaften der mit 90°-Phasenverschiebung codierten Farbdifferenzsignale, die das erfindungsgemäße Codierfilter erzeugt, diese Signale ohne äußeres Bezugssignal decodiert werden können.

Die Streifen des Farbcodierfilters brauchen nicht rechtwinklig zur Abtastrichtung des Elektronenstrahls der Aufnahmeröhre angeordnet sein. Beispielsweise kann es in manchen Fällen erwünscht sein, die Streifen in einem solchen Winkel zur Abtastrichtung anzuordnen, daß die Signale benachbarter Zeilen ineinander verfluchten werden können.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1. Farbfernsehkamera mit einer Aufnahmeröhre mil vorgeschaltetem Farbcodierl'ilter, tins periodische Abschnitte mit sich innerhalb dieser ändernder Farbdurchlässigkeit aufweist, und mit einer Abbildungseinrichtung zur Abbildung eines aufzunehmenden Gegenstandes und des Farbcodierfiliers auf das lichtempfindliche Element der Aufnahmeröhre, bei dessen Abtastung durch einen F.lcktronensirahl an der Ausgangselcktrode der Aufnahmeröhre ein Leuehtdichtcsignal und auf einen Träger aufmodulierte Farbsignale erzeugt werden, ferner mit einer an die Aufnahmeröhre angeschlossenen Trennschaltung zum Abtrennen des Leuchtdichtesignals von den Faibsignalen und einer Detektorschaltung zur Ableitung der Farbsignal, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Farbdurchlässigkeit des Farbcodierfilters (14) innerhalb der Abschnitte (40) nacheinander von einem Minimum für Rot zu einem Minimum für Blau und einem Minimum für (min ändert und daß die mittlere Durchlässigkeit des Filters für Grün am größten und für Blau am geringsten ist.

   2. Farbfernsehkamera nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbsignale durch zwei mit einer gegenseitigen Phasenverschiebung von 90" auf einen Träger aufmodulierte Signale und dessen Harmonische gebildet werden, daß die Kamera zwei Spitzcndetcktoren (37, 38) enthält und der Träger und seine zweite Harmonische über eine Koppelschaltung (19) einem ersten Spitzendetektor (37) zur Erzeugung eines ersten Farbdiffeivnzsignals (B- G) einer Polarität entsprechend der größeren — positiven oder negativen — Spitzenampliuidc zugeführt werden, und daß der Träger und seine zweite Harmonische ferner über einen die Phasenlage der zweiten Harmonischen um 90" verschiebenden Phasenschieber (20) einem zweiten Spitzengleichrichter (38) zur Erzeugung eines zweiten Farbdifferenzsignals (G-R) einer Polarität entsprechend der größeren — positiven oder negativen — Spitzenamplii'jde zugeführt werden.

   3. Farbfernsehkamera nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Farbcodierfilter (14) ein periodisches Farbstreifenmuster mit mindestens fünf Farben aufweist, in welchem mindestens ein Streifen eine der Primärfarben rot, grün, blau hat und die anderen Streifen Farben haben, die mindestens die Summe zweier der drei Primärfarben sind, und daß die Streifen derart ausgewählt und angeordnet sind, daß beim Abtasten eines Abbildes des Farbstreifenmusters auf dem lichtempfindlichen Element (15) ein elektrisches Signal entsteht, das ein Leuchtdichtesignal und ein mit zwei um 90° gegeneinander verschobenen FarbdiTerenzsignalen entsprechend den Differenzen zwischen einer ersten und einer zweiten bzw. der ersten und der dritten der drei Primärfarben modulierten Träger enthält.

   4. Farbfernsehkamera nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlässigkeit jedes der Filierabschnitte derart gewählt ist, daß die mittlere Durchlässigkeit des Gesamtfilters die Farbkoimponentengleichung 0,59 grün + 0,30 rot + 0,11 blau erfüllt.

   5. Farbfernsehkamera nach Anspruch 4, dadurch «kennzeichnet, daß die Farbstreifen des Filters die

   gleiche Durchlässigkeit für weißes Licht haben.

   b. I arbl'crnsL'hkamera nach Anspruch ^r>, dadurch gekennzeichnet, daß das periodische Farbsircifenmusier aus vier I arbstreifen gleicher Breite und einem fünften Farbstreifen der doppelten Breite besieht.

   7. Farbfernsehkamera nach Anspruch b, dadurch gekennzeichnet, dall die vier Streifen gleicher Breite für die Farben Magenia, Cyan, Grün bzw. (JeIb durchlässig sind und der fünfte Streifen für grünes und gelbes Licht durchlässig und zwischen dem grünen und dem gelben Streifen angeordnet ist, und daß die Farbdillerenzsignale ilen Farbdifferenzen blau minus grün bzw. grün minus rot entsprechen.

   8. Farbfernsehkamera nach einem der vorhergehenden Patentansprüche I bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an die Aufnahmeröhre (66) ein für den Träger durchlässiger Bandpaß (68) angeschlossen ist, dem ein Frequenzverdoppler(71) nachgeschaltei ist, dessen Ausgangssignal über eine Koppclschaltung (72) einem ersten Synehrondetcktor (76) als Rel'erenzschwingung und außerdem über einen 90" Phasenschieber (73) einem zweiten Synchrondetektor (74) als Rel'erenzschwingung zugeführt wird, und daß die Aufnahmeröhre (66) über einen für die zweite Harmonische und ihre Seitenbänder durchlässigen Bandpaß (69) ein Eingangssignal für die beiden Synchrondelekioren (76, 74) zur Erzeugung der beiden Farbdil'fcrenzsignale liefert.