DE2043136A1

DE2043136A1 - Farbfernseh Bildaufnahmegerat

Info

Publication number: DE2043136A1
Application number: DE19702043136
Authority: DE
Inventors: Yasuo Kawasaki Yagi Motoi Zushi Kanagawa Takemura, (Japan)
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1969-08-30
Filing date: 1970-08-31
Publication date: 1971-03-04
Also published as: CA1004759A; DE2043136C3; GB1324271A; US3882535A; DE2043136B2

Description

DIPL. ING. DIETRICH LEWALD 8 MÜNOHKN is 2043136

8 MÜNOHKN is

rORBTZNBXRQSTBABSX TXJCXFOM Sees 14

OKN

TOKYO SHIBAURA ELECTRIC CO., Ltd. Horikawa-cho, Kawasakl-shi Japan

Farbfernseh-Bildaufnahmegerät

Die Erfindung bezieht eich auf ein Farbfernseh-Bildaufnahraegerät, welches Parbeignale durch Verwendung von Farbfiltern trennt.

Wenn ein mehrere Farbkomponenten enthaltendes Fersehsignal in ein Bild umgesetzt werden soll« werden allgemein zwei Farbstreifenfilter mit unterschiedlicher Teilung in einem optischen Weg zwischen einem Gegenstand und der Bildaufnahmeröhre angeordnet und ein aus dem der Teilung der Farbstreifenfllteranordnung entsprechenden Teil entnommenes Trfigerslgnal wird amplitudenmoduliert, so daß das die Mehrzahl von Farbkomponenten enthaltende Fernsehsignal erzeugt wird« Daher weiet die Farb-

109810/1682

streifenfllteranordnung ein erstes Farbstreifenfilter mit einer abwechselnden Anordnung von Schichten, welche bestimmte Farblichtkomponenten sperren, sowie Schichten, welche alle Parblichter durchlassen , wobei diese Schichten senkrecht zur Abtastzeile angeordnet sind, und ein zweites Farbstreifenfilter mit einer abwechselnden Anordnung von Schichten , welche von den genannten Farblichtern verschiedene, bestimmte Farblichter sperren, sowie mit Schichten auf, welche alle Farblichter durchlassen, wobei diese Schichten senkrecht zur Abtastzeile angeordnet sind. Das durch die Farbstreifenfllteranordnung durchgelassene gestreifte Bild wird auf einer fotoelektrlschen Ebene der Bildaufnahmeröhre abgebildet und die Abbildung wird durch ein ElektronenstrahlbOndel der Bildaufnahmeröhre abgetastet, so daß eine Mehrzahl von Tragern mit geeigneten Seitenband- und unmodulierten Komponenten erzeugt wird. Diese von der Bildaufnahmeröhre erzielten Frequenzkomponenten werden sodann durch eine Farbsignal-Trennschaltung getrennt, so daß eine Mehrzahl von Farbsignalen erzeugt wird.

Wenn jedoch bei Verwendung dieser bekannten Farbstreifenfilteranordnung eine Mehrzahl von Farbkomponenten enthaltendes Farblicht genau auf der fotoelektrischen Ebene der Bildaufnahmeröhre abgebildet wird, Interferiert die Frequenzkorapo-W nente (unmodulierte Komponente), die auf dem durch alle Filterschichten des ersten und zweiten Farbstreifenfilter durchgehenden Farblicht beruht, mit der Frequenzkomponente (modulierte Komponente), welche auf dem vom ersten und zweiten Farbstreifenfilter gesperrten Farblicht beruht, und dadurch wird die Trennung der Farbkomponenten herabgesetzt und es kann eine Moire-Erscheinung auftreten. Daher ist bereits vorgeschlagen worden, das optische Ansprechvermögen und die Bildbandbreite zu verringern, um die Farbtrennung zu ver- j

109810/1682

bessern. Dieser Vorschlag führt jedoch nicht nur zu wesentlich komplizierteren Geräten, sondern auch zu einem schlechteren Auflösungsvermögen. Ein weiterer Vorschlag beruht in der Verwendung einer höheren Trägerfrequenz zur Erleichterung der Trennung. Da jedoch für das Prequenzansprechvermögen der Bildaufnahmeröhre eine Grenze besteht, bringt diese Lösung einen geringeren Rauschabstand und geringere Schärfe des Bildes mit sich. Daher haben die bekannten Geräte verschiedene Nachteile, und es gibt bis jetzt kein zuverlässiges Gerät.

Durch die vorliegende Erfindung soll daher eine Farbfernsehbildauf nahmeröhre geschaffen werden, welche die Farbkomponenten wirksam trennt und ein hohes Auflösungsvermögen des Farbsignals ergibt.

Erfindungsgemäß kann diese Aufgabe durch ein optisches System mit einer Farbfilteranordnung gelöst werden, bei der lichtdurchlässige Teile und lichtsperrende Teile für mindestens eine Farblichtkomponente abwechselnd parallel und senkrecht zur horizontalen Abtastzeile angeordnet und Einrichtungen zur Ausbildung von Parbfernsehsignalen entsprechend dem durch das optische System durchgelassenen Licht vorgesehen sind, so daß das Farbsignal in einem verschachteltem Zustand erhalten werden kann.

Anhand der Figuren werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines optischen Systems einer Färbfernseh-Bildaufnahmeröhre gemäß der Erfindung,

Fig.2A ein Beispiel für ein irldieeem optischen System ver-

109810/1682

-Ij-.

wendbares Farbstreifenfilter,

Fig.2B eine gleichwertige, mosaikartige Darstellung der Fig.2A,

Fig.3 Wellenformen von elektrischen Signalen, die von den in Flg.2A gezeigten Farbstreifenfilter! erzeugt werden,

Fig.²! grafische Darstellung eines Frequenz spektrums eines Farbfernsehsignals, das von dem In Fig.2A gezeigten Filter erzeugt wird,

Fig.5 eine weitere Frequenzkennllnle des durch das in FiR.2A gezeigte Streifenfilter erzeugten Signale,

Fig.6 ein Beispiel einer Farbsignal-Trennschaltung gemäß der Erfindung,

Fig.7 eine weitere Ausführungsform eines für das optische System verwendbaren Farbstreifenfilters,

Fig.8A und 8B

gleichwertige Darstellungen des in Fig.7 gezeigten Farbstreifenfilters,

Fig.8C udd 8D

Wellenformen von elektrischen Signalen, welche von den in den Fig. 8A bzw. 8B dargestellten Farbstreifenfiltern erzeugt werden,

Flg.9 die grafische Darstellung eines Frequenzspektrums

eines Fernsehsignals, welches von dem in Flg.7 gezeigten Farbstreifenfilter erzeugt wird,

109810/1682

Pig. Io Frequenzkennlinien des durch das In Pig.7 dargestellte Streifenfilter erzeugten Signale,

Pig. Il eine weitere Ausführungsform der Farbsignal-Trennschaltung,

Pig. 1.2, 13 und Ii

Frequenzkennlinien, wobei das Blau"signal B sowie die unmodullerte und die modulierte Komponente Oberlagert sind,

Fig. 15 noch eine weitere Ausführungsform des Farbstreifenfilters der Erfindung,

Fig. l6 die grafische Darstellung eines Frequenzspektrums des von dem in Pig.15 dargestellten Piltenferzeugten Fernsehsignals,

Fig. 17 eine Frequenzkennlinie des durch die in Pig.15 dargestellte Ausführungsform erzeugten Signals und

Fig. 18 eine weitere Ausführungsform einer Farbsignal-Trennechaltung gemäß der Erfindung.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird anhand der Pig. 1 bis 6 erläutert. Zum Fokussieren des mehrere Farbkomponenten enthaltenden Farblichte vom Gegenstand 11 auf die Bildaufnahmeröhre, wie oben beschrieben, wird das Färblicht zuerst durch eine Bildlinse 12 auf eine Peldlinse 13 gesammelt. Eine Farbstreifenfilteranordnung 14 mit Schichten, welche nur das Farbllcht der betreffenden Farbkomponente sperren,

109810/1682

-β- 2049136

und Filterschichten, welche das F_arblicht einschließlich der betreffenden Farbkomponenten durchlassen, ist hinter der Feldlinse 13 angeordnet. Bei dieser Anordnung wird Farblicht vom Farbstreifenfilter 14 mittels der Durchläeeigkeitstrennzonen der Sperrschichten und der durchlässigen Schichten erzeugt. Um dieses Farblicht auf die fotoelektrische Ebene der Bildaufnahmeröhre zu fokussieren, wird dasselbe durch eine Relaislinse 15 auf die Bildaufnahmeröhre 16 fokussiert. Während das Bild durch einen Elektronenstrahl der Bildaufnahmeröhre 16 abgetastet wird, wird es in ein elektrisches Signal umgewandelt und am Ausgang der Bildaufnahmeröhre 16 abgenommen.

Wie aus Fig.2A ersichtlich, weist das Farbstreifenfilter abwechselnd Filterschichten 14. , welche ein bestimmtes Farblicht sperren/und Filterschichten 14₂, welche alle Farblichter einschließlich dieses bestimmten Farblichtes durchlassen, unter einem geeigneten Winkel bzgl. der Abtastzeile auf. Der Neigungswinkel der Filterschichten 14-, bezüglich der Abtastzeile kann in Abhängigkeit von der Breite des Farbstreifenfilter 14 und den Abmessungen der fotoelektrischen Ebene der Bildaufnahmeröhre willkürlich gewählt werden. Das Verhältnis zwischen der Abtastzelle und den Filterschichten 1^₁, IiI₂ des Farbstreifenfilters 14 ist so, daß, wenn beispielsweise die erste Abtastzeile^ der oberen Stufe in der Phase abzutasten beginnt, in der das betreffende Farblicht gesperrt wird, die zweite Abtastzeile -^₂ in der Phase abzutasten beginnt, In der das betreffende Farblicht ebenso wie die anderen Farblichter durchgelassen werden, und in gleicher Welse tasten die ungeradzahligen Abtastzeilen Ί,, I- ... von der Sperrphase aus ab, während die geradzahligen Abtastzeilen von der Durchlässigkeitsphase aus abtasten.

109810/1682

Vergrößerte Teilabschnitte der in Fig.2A gezeigten Abtastzeilen ^₉ 2* 3» ή··· ^{slnd in} Flg*2B dargestellt. Die Abtastung der ersten Abtastzelle ^ beginnt bei einer sperrenden Filterschicht l4j, wobei nacheinander abwechselnd die durchlässigen Schichten 1^₂ und die sperrenden Schichten I^ angeordnet sind. Die Abtastung der zweiten Abtastzelle g beginnt bei einer Filterschicht 1*U» worauf abwechselnd sperrende Schichten 1^₁ und durchlässige Filterschichten lJ>2 folgen. Wenn diese Abtastzeilen als Ganzes betrachtet werden, bieten sie ein kariertes Huster der sperrenden Schichten 1^₁ und der durchlassigen Filterschichten 1^₂ und von der Bildaufnahmeröhre 16 wird ein elektrisches Signal erzeugt.

Die Wellenform des von der Bildaufnahmeröhre 16 erzeugten elektrischen Signals weist eine Phasendifferenz von 180° zwischen den geradzahligen Abtastzellen ₂» 4» 6**' und den ungeradzahligen Abtastzellen ^₉ ,, ,-··· auf, so daß der Träger durch das Farblicht moduliert wird. Da nämlich die Wellenform als Funktion analysiert werden kann, deren Periode zwei Abtastzeilen entspricht, kann sie unter Verwendung einer Fourler-Relhe folgendermaßen entwickelt werden:

f(t)=> . IH _£ —- . cos(2m-l)*

5 > *H . sin^nvi)* f_wt

109810/1682

wobei m eine ganze Zahl, f eine Trägerfrequenz (welche durch das Farbstreifenfilter 14 bestimmt wird) und f_H die Frequent der horizontalen Abtastung 1st.

Da die vom Farbstreifenfilter I⁴I erzeugte Frequenzkomponente, wie aus der obigen Gleichung ersichtlich, gleich

(2m-l)f_H s_r j_. ist, tritt eine unmodulierte Komponente 2 tm-f-Jij,

d.h. eine niedrige Frequenzkomponente f., die von den durchlässigen Filterschichten 142 des Farbstreifenfilters 14 erzeugt wird, wie durch eine ausgezogene Linie in Frequensspektrum der Fig.4 dargestellt, und eine modulierte Komponente, d.h. eine hohe Frequenzkomponente f_ß auf, welche von den sperrenden Filterschichten 1^ erzeugt wird, wie durch eine gestrichelte Linie in Fig.4 dargestellt» Da die modulierte Welle im Abstand von ·| f_H von einem ganzzahligen Vielfachen der horizontalen Abtastfrequenz f„ der unmodulierten Welle auftritt, fällt sie nicht mit einem ganzzahllgen Vielfachen der horizontalen Abtastfrequenz f_H zusammen.

Daher ergibt sich eine verschachtelte Lage wie beim Hilfsträger von 3,58 MHz im NTSC-System (National Television System in den Vereinigten Staaten von Amerika). Daher sind die unmodulierte niedrige Frequenzkomponente und die hohe Frequenzkomponente vollständig voneinander getrennt.

Nunmehr wird die bevorzugte Ausführungsform der ERfindung ausführlich erläutert. Wenn rote und blaue Signale von einem vom Gegenstand ankommenden Licht mit roten und blauen Farblichtkomponenten getrennt werden, wird der zwei Farbkomponenten aufweisende Gegenstand 11 durch die FeIdIinse 13 aber die Blldllnse 12 fokussiert und das Farblicht dieses optischen Systems wird durch das Farbstreifenfilter 14 geleitet, das In der Fig.2A gezeigten Weise ausgebildet 1st, so daft

109810/ 1682

das blaue Licht durch die Filterechichten 1*L gesperrt wird, während nur das rote Licht durch dieselben geht. Wenn die Breite der Filterschichten I¹I₁ und 1^₂ dee Farbstreifenfilters Ii gleich 19/« gewählt wird, der Neigungswinkel des Farbstreifenfliters 14 bzgl. der Abtastzeilen /*_t A>» 3··· ^zu ^5° gewählt und eine \ Vidicon-Röhre verwendet wird, dann beträgt der wirksame Bildbereich 8,8 χ 6,6 mm² und die Trägerwelle f_c weist 2,8 MHz auf, wie in Fig.5 gezeigt. Das durch das Farbstreifenfilter 14 durchgelassene Fa|fbllcht wird auf die Bildaufnahmeröhre l6 fokussiert, so daß an Ausgangg der Bildaufnahmeröhre l6 die in Fig.5 gezeigte Frequenzkennlinie erzeugt wird. Wenn sie in eine Fourier-Reihe entwickelt wird, ist die horizontale Abtastfrequenz der auf der unmodulierten roten Komponente des Farblichts beruhenden Nlederfrequenzkomponente ein ganzzahliges Viel* faches von f_R, während die auf der modulierten blauen Komponente des Farblichts beruhende verhältnismäßig hohe Frequenz ein ungeradzahliges Vielfaches von jy f_R ist und nicht einem ganzzahligen Vielfachen der horizontalen Abtastfrequenz f_H entspricht.

Das aus dem Farblicht erzeugte elektrische Signal wird durch die In Fig.6 gezeigte Farbsignal-Trennschaltung jeweils in seine Komponenten zerlegt. Eine Mehrzahl von aus der Bildaufnahmeröhre 16 entnommenen Signalen wird nämlich nach Verstärkung durch den Verstärker 17 auf drei Zweige aufgeteilt, wobei eines einer Verzögerungsschaltung 18 zur Verzögerung der Trägerwell· um eine Periode und die übrigen zu einer Additionsachaltung 19 und einer Subtraktionsschaltung 2o zugeführt werden. In der Additionsschaltung 19 werden das verstärkte Signal und das von der

109810/1682

- ίο -

Verzögerungsschaltung kommende und um eine Perlode verzögerte Signal addiert, so daß nur die Niederfrequenzkomponente der unmodullerten Lichtkomponente erzeugt wird. In gleicher Weise werden In der Subtraktionsschaltung 20 die gleichen zwei Signale» die zu der AddItlonβschaltung zugeführt werden, subtrahiert, so daß nur die Hochfrequenz» komponente der modulierten Lichtkomponente erzeugt wird. Das Signal aus der SubtraktIonssehaltung 2o wird auf einen Demodulator 21 gegeben und demoduliert, eo daß das der betreffenden Farbkomponente entsprechende Signal, d.h. das blaue Signal, erzeugt wird. Das Ausgangsslgnal der Addltionsßchaltung 19 wird andererseits auf eine Korrekturschaltung, beispielsweise eine Subtraktionsschaltung 22 zusammen mit dem Ausgangesignal der Demodulatorschaltung gegeben. In der Subtraktionsschaltung 22 wird die In der Niederfrequenzkomponente enthaltene, betreffende Farbkomponente abgezogen, so daß das rote Signal erzeugt wird. Auf diese Welse 1st es - auch wenn die Trägerfrequenz bei 2,8 MHz liegt - einfach, das rote und blaue Signal des Hochfrequenebandes nahe 2,8 MHz zu erzeugen.

Obwohl das Ausgangesignal der Bildaufnahmeröhre %6 nach Verzögerung der Trägerwelle um eine Perlode mittels der Verzögerungsschaltung 18 bei der obigen Ausführungsforn auf die Additionsschaltung 19 und die SubtraktIonsschaltung gegeben wird, ist zu bemerken, daß die gleiche Wirkung erwartet werden kann, wenn das Auegangssignal der Bildaufnahmeröhre 16 mlttelB der VerzSgerungsschaltung 18 um 1/2 horizontale Abtastperiode verzögert wird.

Bei der folgenden Ausführungeform wird das mehrere Farbkomponenten enthaltende Farblicht des Gegenstands durch die Bildlinse und die Feldlinse zu einem besonderen Filter geleitet, nämlich einem Farbstreifenfilter mit einer ab-

109810/1682

wechselnden Anordnung von Fllterechlchten, welche nur ein bestimmtes Farblicht sperren, und Schichten, welche dieses bestimmte Farblicht durchlassen, wobei die Schichten zur Abtastzeile geneigt verlaufen, das Licht auf die Ebene der Bildaufnahmeröhre fokussiert und durch die Bildaufnahmeröhre in ein elektrisches Signal umgewandelt wird, und das Signal sodann durch eine Farbsignaltrennschaltung getrennt wird.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung wird nun im einzelnen anhand der Pig.7 bis 14 erlSutert. Die Anordnung des optischen Systems ist gleich der in Fig.l gezeigten, mit Ausnahme des Parbstreifenfliters 24.

Zunächst wird das Farbstreifenfilter 24 anhand der Fig.7 näher erläutert. Das Farbsteifenfilter 24 weist erste und zweite FarbstreifenfiIterelemente zur Bildung einer einzelnen Farbstrelfenfilteranordnung 4 auf. Das erste Farbstreifenfllterelement besteht aus einer abwechselnden Anordnung der Schichten 24j, welche alle Farblichter durchlassen,und der Schichten 24g, welche nur ein bestimmtes Farblicht unter den Farblichtern einer Mehrzahl von Farbkomponenten sperren, wobei beide Schichten senkrecht zu der nicht dargestellten horizontalen Abtastzeile angeordnet sind. Das zweite Farbetreifenfilterelement besteht aus einer abwechselnden Anordnung der Schichten 24,, welche alle Farblichter durchlassen, und der Schichten 24^, welche nur das einer bestimmten Farbkomponente entsprechende Farblicht sperren, wobei diese beiden Schichten jeweils unter einem geeigneten Neigungswinkel bzgl. der Abtastzelle angeordnet sind und dieser Winkel so festgelegt ist, daß bei Abtastung des Farbstreifenfilters 24 die jeweiligen Frequenzen verschachtelt werden.

109810/ 1682

20A3136

Mit den) in der in Pig.7 gezeigten Weise ausgebildeten Farbstreifenfilter 21 gleichwertig ist die Verwendung von zwei in den Pig.8A und 8B gezeigten Filtern. Aus den Pig.8A und 8b werden die In den Pig.8C und 8D gezeigten Signalwellenformen abgeleitet. Das erste Farbstreifenfilter kann in der in Fig.8A gezeigten Weise dargestellt werden und besteht aus einer abwechselnden Anordnung der Schichten 21I₁, welche alle Farblichter durchlassen, und der Schichten 24₉, welche nur ein bestimmtes Farblicht sperren, wobei die Schichten senkrecht zur ersten Abtastzelle ^j¹ zur zweiten Abtastzeile ^₂ ··· » verlaufen, die gleiche Ab-W stände aufweisen und horizontal abgetastet werden. Die Abtastzeilen ^₁, /^, ^y" beginnen bei den Schichten 2^₁, welche alle Farblichter durchlassen, und sodann nacheinander und abwechselnd bei den sperrenden Schichten 2^₂ und den durchlässigen Schichten 2I₁. Wie in Fig.8C gezeigt, werden die Signalwellenformen mit der gleichen Phase in der ersten Abtastzeile^,, der zweiten Abtastzeile-^₂* ^der dritten Abtastzeile £-..., erzeugt.

Andererseits besteht das zweite, in Fig.8B gezeigte Farbstreifenfilter aus einer abwechselnden Anordnung der Schichten 24,, welche alle Parblichter durchlassen, und der Schichfc ten 2*1^, welche ein bestimmtes Farblicht sperren, wobei die Schichten unter einem geeigneten Winkel bzgl. der ersten Abtastzeile Z₁, der zweiten Abtastzeile ^₂, ^der dritten Abtast· zeile>c^... angeordnet sind und die Abtastzeilen gleiche Abstände aufweisen und in horizontaler Richtung abgetastet werden. Die Abtastung beginnt in der alle Farblichter durchlas senden Schicht 2l|j bei der ersten Abtastzeile ^l ^und sie beginnt bei der sperrenden Schicht 24^ In der zweiten Abtastzeile ^₂. Mit anderen Worten, die ungeradzahligen Abtastzeilen ί_Λ% £-i_t /c ... beginnen bei den durchlässigen Schichten 24-j und die geradzahligen Abtast zeilen <^

1 09810/ 1682

beginnen bei den Schichten 244, welche nur ein bestimmtes Farblicht sperren. Bei Betrachtung in einem vergrösserten Maßstab erscheinen die Abtastzeilen ^₁, •£>, **-*··· so, als wenn sie in einem karierten Muster angeordnet wären.

Daher ergeben sich Vellenformen mit einer Phasendifferenz von 180° bei den ungeradzahligen und den geradzahligen Abtastzeilen

Die Trägerwelle des durch Abtastung des Farbstreifenfilter a 24 mittels der Bildaufnahmeröhre l6 erzeugten Signale, welche entsprechend der jeweiligen Teilung des Farbstreifenfilters erzeugt wird, wird durch das Farblicht des Gegenstands 11 amplitudenmoduliert und die durch Abtasten des ersten und zweiten Farbstreifenfilterelements erzeugten elektrischen Signale sind um die Trägerwelle Im Intervall der horizontalen Abtastfrequenz f_H in verschachtelter Form ohne identische Frequenzkomponenten angeordnet (siehe Fig.9).

Nun soll diese Signalwellenform untersucht werden. Da eine periodische Funktion mit der Perlode γ für das erste Farbstreifenfilter gegeben let, wird die vom Filterelement 4a des Farbstreifenfliters 4 erzeugte Frequenz T₁ folgendermaßen erhalten:

f(t)«-L (1-COS

iJcos2 * Si

109110/1112

20A31

Da eine periodische Punktion mit der Perlode 2 für das zweite Parbstrelfenfllterelement H gegeben ist, erhalt man die in Abhängigkeit von den sperrenden Schichten 14^ erzeugte Frequenz T₂ folgender· maßen:

f(t).c ^H

2f J ¹H

2(Zm-DsIn-- ^H cos(2m-l)?*f_Ht

" ^a *■' r— + (2m-l)j 1 -S^- - (2m-l)[

H ^J ^ ^rH ^J

Da die von dem Farbstreifenfilter 24 erhaltenen Prequenekomponenten, vle aus den obigen Formeln hervorgeht, nf_fi und (m - ^)f_H enthalten und In den den Harmonischen von f_R entsprechenden Bereichen beim ersten Farbstreifenfilter* element und In den beim ungeradtahllgen Vielfachen von

2 fjj entsprechenden Bereichen beim zweiten Parbetreifenfllterelement auftreten, sind die vom ersten Farbstreifenfllterelement modulierten Harmonischen (durch eine ausgezogene Linie In der Flg. dargestellt> und die vom zweittn Farbstrelfenfllterelement modulierten Harmonisehen (durch eine gestrichelte Linie dargestellt) vollständig ineln-

109810/1682

ander verschachtelt, so daß beide Frequenzkomponenten ohne Überlappung auf der gleichen Frequenzachse vollständig voneinander getrennt werden können. Wie aus Fig.9 ersichtlich» kann sogar bei gegenseitiger überlagerung der unmodulierten Komponente und mehrerer modulierter Harmonischer eine vollständige Trennung in der oben beschriebenen Weise erzielt werden.

Nachfolgend wird eine mehr ins Einzelne gehende Beschreibung gegeben. Angenommen, daß das Farblicht der Grün-Komponente als unmodulierte Komponente und die Farblichter der Blau- und Rot-Komponente als modulierte Komponenten vorliegen, so werden diese drei Farbsignale folgendermaßen erzeugt: wie in Fig.7 gezeigt, wird das grüne, blaue und rote Farblicht durch die alle Farblichter durchlassenden Schichten 2¹J₁ des ersten Farbstreifenfilterelements durchgelassen und das rote Farblicht wird von den ein bestimmtes Farblicht sperrenden Schichten 2¹I₂ gesperrt. Die Breite der durchlässigen Schichten 24^ und der sperrenden Schichten 2^₂ ist auf 26 eingestellt. Ebenso werden das grüne, blaue und rote Farblicht durch die alle Farblichter durchlassenden Schichten 2¹J-J durchgelassen und das blaue Farblicht wird durch die nur ein bestimmtes Farblicht sperrenden Schichten 24ij gesperrt. Der Neigungswinkel dieser Schichten bzgl. der Abtastzeile ist auf 45° eingestellt und der vertikale Abstand der abwechselnd angeordneten Schichten wird mit 21 gewählt. Das drei Farbkomponenten enthaltende Farblicht des Gegenstands 11 wird sodann durch das von der Bildaufnahmeröhre 16 abzutastende Farbstreifenfilter 24 geleitet. Das auf dem blauen Farblicht beruhende Aus gangssignal hat eine Phasendifferenz von l8O° und ein Trägerwelle (m - -|) f_H, so daß es von der horizontalen Abtastfrequenz f_H um ^f _H abweicht. Da das vom ersten

109810/1682

Farbstreifenfilter gesperrte rote Farblicht die gleiche Phase für Jede Abtastung aufweist, weist es eine Frequenekomponente auf, deren Trägerwelle nf_H ist, was zu einer vollständig verschachtelten Wellenform führt. Wie in Fig.10 gezeigt, erzeugt das von zweiten Farbstreifenfilter gesperrte Farblicht eine Trägerwelle von 2,8 MHb im NTSC-System und das vom ersten Farbstreifenfilterelement gesperrte rote Licht erzeugt eine Trägerwelle von 3 »2 MHe* Das Signal Q des grünen Farblichts erstreckt sich bis zu

2.7 MHz als unmodulierte Niederfrequenzkomponente und

das gesperrte Blausignal B hat die Trägerwelle von 2,8 MHz, welche das untere Seitenband von 2,3 MHz und das obere Seitenband von 3,3, MHz aufweist. Das gesperrte Rotsignal R hat die Trägerwelle 3,2 MHz, welche das untere Seltenband von 2,7 MHz und das obere Seitenband von 3,7 MHz aufweist. Der wirksame Bildbereich der Bildaufnahmeröhre beträgt

8.8 χ 6,6 mm .

Nachfolgend wird eine Einrichtung zum Trennen des von der Bildaufnahmeröhre 16 erhaltenen Dreifarbensignals mit Bezugnahme auf Fig.11 im einzelnen erläutert. Das Ausgangssignal der Bildaufnahmeröhre 16 wird vom Verstärker 17 verstärkt und sodann auf die Additionsschaltung 19 , die Subtraktionsschaltung 2o und die Verzögerungsechaltung 18 zur Ver-W zögerung der horizontalen Abtastperiode um lH-Periode (horizontale Abtastperiode) gegeben. In der Additionsschaltung 19 werden das verstärkte Signal und das um 1H-Periode verzögerte Signal addiert, so daß nur Harmonische der horizontalen Abtastfrequenz f_H erzeugt werden. Andererseits werden in der Subtraktionsschaltung 2o das verstärkte Signal und das um 1H-Periode verzögerte Signal subtrahiert, so daß die Komponente (m - ^) f_H erzeugt wird. Sodann werden die harmonischen Komponenten von der Additionsschaltung zu einem Tiefpaßfilter 25 , das die Frequenzen von O bis

109810/1682

2,7 MHz durchlaßt, und zu einem Bandpaßfilter 26 geleitet, das die Frequenzen von 2,7 bis 3,7 MHz durchläßt. Das Ausgangssignal des Bandpaßfilters 26 wird von einem Demodulator 27 demoduliert, so daß das Rot-Signal erzeugt wird. Da das dem Tiefpaßfilter 25 entnommene Signal die Gleichspannungskomponente des Blau-Signals B und des Rot-Signals R enthält, werden die Signale aus dem Demodulator 27 und einem weiter unten beschriebenen Demodulator 28 in einer Subtraktionsschaltung 22 subtrahiert, so daß das Orün-Signal O erzeugt wird. Ferner wird das Ausgangssignal der Subtraktionsschaltung 2o zu einem Bandpaßfilter 29, das die Frequenzen von 2,3 fois 3,3 MHz durchlaßt, geleitet und sodann durch einen Demodulator 28 demoduliert, so daß das Blau-Signal B erzeugt wird. Wie in Flg.Io gezeigt, werden das demodullerte Grün-Signal Q, das Rot-Signal R und das Blau-Signal B Jeweils bei einem Seitenband-Frequenzbereich von 2,7 MHz, 0,5 MHz bzw. 0,5 MHz erzeugt. Die Trägerwellen für das Rotund Blau-Signal sind bei 2,B MHz bzw. 3,2 MHz , wie in Fig.Io gezeigt, so daß sie voneinander getrennt sind, aber die Trägerwelle f_C2 für das Rot-Signal R kann der Trägerwelle f_c für das Blau-Signal B angenähert sein, wie In Flg.12 gezeigt. Es ist Jedoch erforderlich, daß das Niederfrequenzkomponenten enthaltende Grün-Signal G und das Hochfrequenzkomponenten enthaltende Rot-Signal R so erzeugt werden, daß sie einander nicht überlagern. Sogar wenn das Niederfrequenzkomponenten enthaltende Grün-Signal G und das Hochfrequenzkomponenten enthaltende Blau-Signal B vollstSndig überlagert sind, wie in Flg.13 gezeigt, können sie einfach getrennt werden, da sie verschachtelt sind. Auch wenn die Hochfrequenz enthaltenden Blau-Signale B einander überlagert sind, wie in Fig.l4 gezeigt, können sie wie vorher vollständig ineinander verschachtelt sein. Bei der vorausgehenden Beschreibung wird zwar angenommen, daß das Grün-Signal G niedrige Frequenz aufweist, daß das Rot-Signal R

1 09810/1682

die erste Harmonische und das Blau-Signal B die zweite Harmonische ist. Die Anordnung des Dreifarbensignals kann Jedoch in Abhängigkeit von der Ausbildung des Farbstreifenfilters 24 in Jeder beliebigen Weise gewählt werden. Die Lehre der vorliegenden Erfindung ist auch auf ein Gerät zur Erzeugung eines Fernsehsignals mit einer Abtasteinrichtung in Art eines Lichtpunktabtasters anstelle der Bildaufnahmeröhre 16 anwendbar. Obwohl bei der Erläuterung der Verschachtelung d^e Abtastzeile aufgrund des zweiten Farbstreifenfliters so gewählt ist, daß ihre Phasenabweichung l8O° beträgt, kann diese auch mit einer Phasenabweichung von 190°

| oder 270° verschachtelt werden. In diesem Fall Bind keine anderen Signale zwischen der hohen Frequenz der horizontalen Abtastfrequenz f„ angeordnet und es wird die um -^ f„ versetzte Wellenform erzeugt.

Fig.15 zeigt noch ein weiteres Farbstreifenfilter 3*. Es besteht aus einem ersten Farbstreifenfllterelement und einem zweiten Farbstreifenfilterelement, die übereinandergelegt sind. Das erste Farbstreifenfllterelement besteht aus einer abwechselnden Anordnung von Schichten 3¹L» welche alle Farblichter durchlassen,und Schichten 3^₂* ^{welcne ein} bestimmtes Farblicht sperren, wobei die Schichten unter einem geeigneten Neigungswinkel bzgl. der Richtung senkrecht zu den Ab-™ tastzellen £^, <£>, £,... angeordnet sind. Die ungeradzahligen Abtastzeilen £ *, <?-., beginnen bei den durchlässigen Schichten 3¹I₁ und gehen zu den sperrenden Schichten 3¹Jj und sodann zu den durchlässigen Schichten 3^* nacheinander und abwechselnd über. Das zweite Parbstreifenfllterelement besteht aus einer abwechselnden Anordnung der Schichten 3*3 welche alle Farblichter durchlassen, und der Schichten 3¹U, welche ein bestimmtes Farblicht sperren, das sich von dem

I.

bestimmten Farblicht des ersten Farbstreifenfilters unterscheid

109810/1682

det, wobei die durchlässigen Schichten 3Ί3 und die sperrenden Schichten 3^₁, unter einem Neigungswinkel bzgl. der Richtung senkrecht zu den Abtastzeilen ·£, ^₂, 3··· ^w*^e ^eIm ersten Farbstreifenfilter angeordnet sind, jedoch der Neigungswinkel für das zweite Farbstreifenfilter sich von demjenigen des ersten Farbstreifenfilters unterscheidet. Die ungeradzahligen Abtastzeilen -^, ^3··· beginnen mit der durchlässigen Schicht 3^-1 und gehen sodann zu der sperrenden Schicht 3iii und der durchlässigen Schicht 3¹U nacheinander und abwechselnd über. Die geradzahligen Abtast zeilen ^, ^... beginnen bei der sperrenden Schicht 34η und gehen sodann zur durchlässigen Schicht 3*1·, sowie zur sperrenden Schicht 3^₂. nacheinander und abwechselnd über. Wenn daher das mehrere Farbkomponenten enthaltende Farblicht zu dem in der obigen Weise ausgebildeten und von der Bildaufnahmeröhre 16 abgetasteten Farbstreifenfilter 3¹* geleitet wird, beginnen die ungeradzahligen Abtast zeilen .C₁, ^... mit den durchlassigen Schichten 3^₁, 3¹U, d.h. sie beginnen mit einer durchlässigen Phase. Andererseits sind die geradzahligen Abtastzeilen 2* ^>"^BO ß^eneiSt, ^{daß sie} eine Phasendifferenz von l8O° aufweisen , so daß gewährleistet wird, daß sie mit den sperrenden Schichten 3¹J₂' ■*% beginnen.

Die modulierten Wellenkomponenten f₂, f3, die durch Abtasten des von den jeweils sperrenden Schichten 3¹J₂* ^^k &^eB farbstreifenfilter s 3** kommenden Farblichts mit der Bildaufnahmeröhre l6 erhalten werden, besitzen Wellenformen, wie in Fig.16 gezeigt, bei denen die Trägerwellen f_ci, f_c2, die in Abhängigkeit von den Teilungen von den jeweiligen Schichten 3^2» 3*L erzeugt werden, durch das Signal vom Gegenstand 11 amplitudenmoduliert sind. Insbesondere sind die durch Abtastung des ersten und .zweiten Farbstreifenfilters erzeugten Signale im Abstand der horizontalen Abtastfrequenz f_H um die erste und zweite Trägerfrequenz fcj bzw. ^fC2 ange-

109810/1682

ordnet und die Trägerfrequenzen f-., f _ sind ungerade Harmonische der halben horizontalen Abtastfrequenz f_H. Die unmodulierte Wellenkomponente T₁, welche ohne Sperrung durch eine der Schichten 3^₁ bis 3% des ersten und streiten Streifenfilters durchgelassen wird, tritt bei jeder Harmonischen der horizontalen Abtastfrequenz f_H auf.

Daher sind die modulierten Wellenkomponenten f₂, f,> die vom ersten und zweiten Farbfilterelement gesperrt werden,und die nicht modulierte Wellenkomponente f*, welche durch alle Schichten 3^₁ bis 3^ durchgeht, nicht überlappt, sondern vollstflnfc dig verschachtelt.

Insbesondere wird für das erste Farbstreifenfilter angenommen, daß der vertikale Abstand der Schichten 3^₁, welche alle Farblichter, d.h. das rote, blaue und grüne Farblicht, durchlassen^und den Schichten 3^₂, welche das Zyan-Farblicht durchlassen und nur das rote Farblicht sperren, mit 21/t, gewählt wird und daß der Neigungswinkel bzgl. der Abtastrichtung auf Ί5⁰ eingestellt ist. Für das zweite Farbsteeifenfliter wird der vertikale Abstand der Schichten 3¹*·,, welche alle Farblichter, d.h. das rote, blaue und grüne Farblicht durchlassen, von den Schichten 3^, welche das gelbe Farblicht durchlassen und nur das blaue Farblicht sperren, mit 17 /c gewählt und der Neigungs-" winkel ist auf 60° bzgl. der Abtastrichtung eingestellt. Bei dieser Anordnung hat das erste Farbstreifenfilter eine wirksame Breite von 30 Jk. in der Abtastrichtung und d_ae zweite Farbstreifenfilter hat eine wirksame Breite von 2QZt* . Wenn daher das mehrere Farbkomponenten enthaltende Farblicht vom Gegenstand 11 zu dem so ausgebildeten Farbstreifenfilter 3¹I kommt und von der Bildaufnahmeröhre l6 abgetastet wird, erhfilt man die Trägerfrequenzen f_ci von 2,8 MHz, f_C2 von 4,2 MHz bzw. die roten und blauen Seitenbflnder von _+ Too kHz. Die unmodulierte Wellenkomponente des Grün-Signals kann bis zu 5 MHz

109810/ 1682

ausgedehnt werden. Daher werden Innerhalb des Frequenzbandes des Helligkeitssignals verschiedene PrequenzbSnder für Rot und Grün vorgesehen.

Die Frequenzkomponenten der obigen, von der Blldaufnahaeröh<r re 16 erzeugten drei Signale werden durch die In PIg.18 gezeigte Farbsignal-Trennschaltung getrennt. Insbesondere werden diese Frequenzkomponenten durch den mit dem Ausgang der Bildaufnahmeröhre l6 verbundenen Verstarker 17 verstärkt und sodann In drei Zweige, d.h. die Additionsschaltung 19» die Subtraktionsschaltung 20 und die eine Verzögerung um IH (horizontale Abtastperlode) bewirkende Verzögerungsschaltung 18, eingegeben. Die Addltionsschaltung 19 addiert das Ausgangssignal der lH-Verzögerungsschaltung 18 und das Ausgangssignal des Verstärkers 17, so daft Harmonische der horizontalen Abtastfrequenz f_H erzeugt werden. Dadurch erhält man das unmodulierte Signal. Die Subtraktionsschaltung 20 subtrahiert andererseits das Auegangssignal der IH-Verzögerungsschaltung 18 und das Ausgangssignal des Verstärkers 17, so daft nur die Komponente (n - ~ ) f_H und damit die Modulierten Wellenkomponenten f₂, fj erzeigt werden, die auf den sperrenden Schichten 1^₂ und IH^ des ersten und «weiten Farbstreifenfilter beruhen. Das Ausgangssignal der Subtraktionsβchaltung 20 wird in zwei modulierte Wellenkomponenten ?2» f« durch die Bandpaftfliter 35, 3$ getrennt, welche nur die Frequenzbänder von 2,1 bis J ,5 MHz bzw. 3,5 bis 1,9 NHz durchlassen. Öle modulierten Prequenzkonponenten fg, f,, die durch die Bandpafffilter 35, 36 durchgehen, werden von den Deitodulatoren 37 bzw« 38 demoduliert, so daft das Rot-Signal R und das Blau-Signal B erzeugt wird. Da das Ausgang·signal der Additionsschaltung: 19 die Qleichspannungskomponenten des Rot-Signals R und des Blau-Signals B enthalt, werden das Rot-Signal R und das Blausignal B, welche von den Denodulatoren 37 bzw. 38 erhalten werden, vom Auagangsslgnal der Addltionsschaltung 19 subtrahiert,

109810/1012

ORlQNAL INSPECTED

so daß das Rot-Signal R und das Blausignal weggenommen und das Grün-Signal Q erzeugt wird.

Da das Grün-Signal Q große Bandbreite aufweist, kann es als Heiligkeitesignal verwendet werden und es kann möglich sein, - die drei Hauptfarbsignale durch eine allgemein verwendete Matrix-Schaltung zu beeinflussen. Bei der zuletzt beschriebenen Ausführungsform werden das Rot- und Blau-Signal moduliert, aber es können irgendwelche zwei Parbsignale von drei Hauptfarben gewählt werden und daraus ergeben sich verschiedene Kombinationen. Bei der dargestellten Ausführungsform sind zwar die Strei-) fen von rechts nach links aufwärts geneigt. Sie können jedoch

auch umgekehrt geneigt sein oder einer kann entgegengesetzt zum anderen geneigt sein. Veiter wird bei der dargestellten Au·führungs form ein getrenntes Farbstreifenfilter 34 zur Fokussierung des Bildes auf die Relaislinse 15 verwendet. Dieses Pilter kann jedoch auch direkt auf der fotoelektrischen Ebene der Bildaufnahmeröhre l6 vorgesehen werden.

i Patentansprüche:

109810/16.2

' ORIGINAL INSPECTED

Claims

Patentansprüche

IiJ Färbferneeh-Bildaufnahmegerät, gekennzeichnet durch ein optisches System mit wenigstens einem Farbfilter, welches abwechselnde Anordnungen von sperrenden Elementen, die wenigstens eine Farblichtkomponente sperren, und durchlässigen Elementen aufweist, die diese Komponente durchlassen, wobei diese Anordnungen parallel und senkrecht zur horizontalen Abtastzeile angeordnet sind, sowie durch eine Einrichtung zur Erzeugung von Farbfernseh-Signalen in Übereinstimmung mit dem durvh das optische System durchgehenden Licht.

2. Bildaufnahmegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Farbfilter Streifenfilteranordnungen für die erste und zweite Farblichtkomponente aufweist, wobei das Farbfilter so angeordnet ist, daß der Streifenwinkel der Streifenfilteranordnung für mindestens eine Farblichtkomponente um einen vorbestimmten Winkel bezüglich der Richtung der Abtastzeile geneigt ist.

3. Bildaufnahmegerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung von Farbfernseh-Signalen einer Bildaufnahmeröhre, auf welche das Licht vom optischen System geleitet wird, eine Schaltanordnung zur Verzögerung des von der Bildaufnahmeröhre erzeugten Signals um eine horizontale Abtastperiode, eine Addiwfcionsschaltung und eine erste Subtraktionsschaltung zum Addieren und Subtrahieren des verzögerten Signals und des Ausgan^gssignals der Bildaufnahmeröhre, einsn Demodulator zum Demodulieren des Ausgangssignals der ersten

109810/1682

Subtr&ktionssehalturig sowie sine swsite Subtraktionsschaltung zum Subtrahieren des AuegangsSignaIs des Demodulators vom Ausgangs signal der Addlticnsechaltung aufweist.

Ί. BildaufnahmegerSt nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Streifenfilter für die erste Färblichtkomponente senkrecht zur Abtastzeile angeordnet ist.

5. Bildaufnahmegerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifenfilter für die erste und zweite Farblichtkomponente unter verschiedenen Neigungswinkeln bezüglich der Abtastzeile angeordnet sind.

6. Bildaufnahmegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Farbfilter eine mosaikartige Filteranordnung aufweist.

109810/ 169J