DE2106437B2 - Einrichtung zum Erzeugen von codierten Farbsignalen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung, wie sie in Anspruch I vorausgesetzt ist.

Es ist bekannt, daß mi! Hilfe eines Farbcodierstreifenfilters mehrere verschiedene Farben in räumlich codierter Form auf einer lichtempfindlichen Abbildungsfläche, beispielweise auf einem Schwarzweißfilm in einer Filmkamera oder auf der Photoelektrode der Bildaufnahmeröhre einer Fernsehkamera abgebildet werden können. Eine aus der US-PS 33 78 633 bekannte Farbcodierungsmethode dieser Art macht von einem Codierfilter Gebrauch, das ein erstes Gitterwerk aus abwechselnden Cyan- und Transparentstrefsn zum

ίο Codieren von Rotlicht als Amplitudenmodulation eines ersten Trägers und ein diesem überlagertes zweites Gitterwerk aus abwechselnden Transparent- und Gelbstreifen zum Codieren von Blaulicht als Amplitudenmodulation eines zweiten Trägers aufweist. Die

is Gitter können die gleiche räumliche Frequenz, d. h. die gleiche Liniendichte der Streifen rechtwinklig zur Streifenrichtung haben, wobei das eine Gitter in einem solchen Winkel zur Richtung der Abtastzeilen in der Bildaufnahmevorrichtung angeordnet ist, daß bei Abtastung des abgebildeten Streifenmusters auf der Photoelektrode durch einen Elektronenstrahl die erzeugten Träger für die Rot- und die Blauinformation verschiedene Frequenzen haben. Durch getrennte Bandfilterung der Träger können dann getrennte Farbsignale für Rot und Blau erzeugt werden. Die Gesamtdurchlässigkeit der Filterstreifen kann so gewählt werden, daß in der minieren Übertragung des Filters ein Helligkeitssignal enthalten ist. Dieses Helligkeitssignal kann auf eine Bandbreite von ungefähr

jo 3 MHz begrenzt sein. Die Streifenbreite und der Neigungswinkel der Streifen der einzelnen Gitter relativ zur Abtastrichtung können so gewählt werden, daß der Rot-Träger bei 3,5 MHz und der Blau-Träger bei 5 MHz liegen, wobei eine Bandbreite von 500 KHz

)5 für die Seitenbandinformation jedes Farbträgers vorgesehen ist. Man kann sehen, daß bei einem Leuchtdichtesignal (Helligkeitssignal) von 3MHz das erforderliche Frequenzspektrum bis 5,5MHz reichen muß, damit das Helligkeitssignsl und die beiden Farbträger mit ihren Seitenbänciem untergebracht werden können. Mit einer erforderlichen Bandbreite von 5,5 MHz nähert man sich der Grenze des gewöhnlichen Durchlaßbereiches (Frequenzganges) der derzeit verfügbaren Bildaufnahmevorrichtungen, beispielsweise Vidicon-Kameraröhren. Außerdem können sich Schwierigkeiten dadurch ergeben, daß die Gammaeigenschaften der Bildaufnahmevorrichtungen für die verhältnismäßig weit voneinander entfernten Frequenzen der Fsrbträger verschieden sind und die

^r,o getrennten Farbträger bei Änderungen der Ausleuchtung des Aufnahmegegenstandes u. U. nicht miteinander gleichlaufen.

Eine andere bekannte Methode der Farbcodierung unter Verwendung eines Streifenfilters zum Codieren des die Photoelektrode einer Bildaufnahmeröhre erreichenden Lichtes besteht darin, daß ein Träger periodisch mit Informationen über verschiedene Farben phasenmoduliert wird. Dabei modulieren die verschiedenen Farben unterschiedliche Phasen des Farbträgers.

bo Diese Methode ist vor allem insofern mit Schwierigkeilen verbunden, als wegen Nichtlinearitäten des optischen Systems und der Bildaufnahmeröhre eine Bezugsschwingung bereitgestellt werden muß, die, um für die Demodulation des phasenmodulierten Trägers

M verfügbar zu sein, die Farbinformation durch das gesamte System hindurch begleiten muß, weil schon geringfügige Phasenabweichungen zwischen Signal- und Bezugsschwingung die Erzeugung fehlerhafter

Farbsignale bei der Demodulation zur Folge haben. Es wurden verschiedene Vorschläge zur Gewinnung dieser Bezugsschwingung gemacht. Beispielsweise wurde vorgeschlagen, dem Farbcodiergitter ein Bezugsgitter zu überlagern, so daß das bei Abtastung des j abgebildeten Codierfilter- und Bezugsgittermusters von der Bildaufnahmeröhre erzeugte Signalgemisch eine Bezugsschwingungskomponente enthält. Dies hat jedoch den Nachteil, daß das Bezugsgitter Licht sperrt, so daß der Wirkungsgrad der Lichtübertragung des iu optischen Systems sich erniedrigt. Mit Phasenmodulation arbeitende Systeme haben im allgemeinen den Nachteil, daß selbst eine geringfügige unerwünschte Phasenänderung der Bezugsschwingung gegenüber dem phasenmodulierten Farbträger die Erzeugung fehlerhafter Farbsignale zur Folge haben.

Während es also wegen der Unempfindlichkeit des amplitudenmodulierten Farbträgers gegen Phasenänderungen, die durch systemeigene Nichtlinearitäten bedingt sind, an sich wünschenswert ist, mit Amplitudenmodulation des Trägers durch die Farbinformation zu arbeiten, mußte man zu diesem Zweck bisher getrennte Spektralbereiche vorsehen, was bedeutet, daß das Lichtdichtesignal unerwünscht schmalandig sein muß, damit zwei Farbsignale, selbst wenn sie verhältnismäßig schmalbandig sind, untergebracht werden können. Andererseits kann bei Verwendung phasenmodulierter Farbträger zwar die gesamte Farbinformation in einem engeren Spektralbereich untergebracht werden als bei Amplitudenmodulation; jedoch haben mit phasenmodulierten Trägern arbeitende Systeme den erwähnten Nachteil, daß sie anfällig gegen durch Nichtlinearitäten bedingte Phasenänderungen sind.

Aus dem Aufsatz »Ein Kammfilter für das PAL-Verfahren« von G. llletschko und H. Schönfelder in einem Sonderdruck der Fernseh GmbH vom April 1969, Seiten 1 —3 ist ein NTSC-Kammfilter bekannt, mit Hilfe dessen das Leuchtdichtesignal von den Farbsignalen getrennt wird, indem die noch nicht getrennten Signale einmal unvrzögert und einmal um eine Zeilendauer verzögert jeweils einer Addier- und einer Subtrahierschaltung zugeführt werden: Die Addierschaltung liefert dann das Leuchtdichtesignal, die Subtrahierschaltung die Farbsignale. Wie die einzelnen Farbsignale dann untereinander getrennt werden, ist nicht weiter erläutert.

In dem älteren DBP 20 17 349 ist ein Farbsignalgenerator beschrieben, der ein Farbstreifenfilter mit nur einem Farbstreifensatz benutzt, in dem rote, blaue, grüne und schwarze Steifen gleicher Breite abwech- v> sein. Die auf diese Weise erhaltenen drei Farbsignale sind von der gleichen Frequenz und unterscheiden sich in ihrer Phasenlage um ein Drittel der identischen Folgeperiode. Bei der Signalverarbeitung wird eine VerzögerungsschiJtung mit einer Verzögerungszeit von einer Zeilendauer verwendet. Als eines der Anwendungsgebiete ist die Belichtung von Schwarzweißfilmen angegeben.

Das allere DBP 20 15 837 hat eine Farbfernsehkamera mit einer Bildaufnahmeröhre zum Gegenstand, die Filter nvt sieh durchkreuzenden Farbstreifensätzen verwendet und die Rot- und Blaufarbsignale auf unterschiedlichen Frequenzen liefert, wie dies bei der bereits erwähnten US-PS 33 78 633 der Fall ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine to Farbcodiereinrichtung zu schaffen, bei der die volle Farbinformation eines ^ufnahmegegenstandes als Amplitudenmodulation mehrerer Träger, die mit ihren Seitenbändern einen gemeinsamen Frequenzbereich einnehmen, bereitgestellt wird, indem mehrere Farben entsprechend codiert werden, und bei der die auf diese Weise mit Hilfe einer wenig aufwendigen Kammiilteranordnung voneinander getrennt werden. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der Erfindung liegt in der Aufzeichnung codierter Farbinformationen mit Hilfe einer Schwarzweißfilmkamera. Die Kamera ist mit einem zwischen dem Aufnahmegegenstand und dem Schwarzweißfilm angeordneten Farbcodierstreifenfilter der genannten Art ausgerüstet, das aus zwei überlagerten Codiergittern besteht, deren Streifen in ihrer Breite und gegenseitigen Winkellage so gewählt sind, daß bei der späteren Abtastung eines Bildes des codierten Filmes ein Signalgemisch mit zwei amplitudenmodulierten Farbträgerkomponenten gleicher Frequenz erzeugt wird.

Die Erfindung wird nachstehend unhand der Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 das Blockschaltschema einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Erzeugung von codierten Farbsignalen;

F i g. 2a, 2b und 2c schematische Darstellungen des in der Einrichtung nach Fig. 1 verwendeten Farbstreifenfilters sowie Signalverläufe, die an verschiedenen Punkten der Einrichtung nach F i g. 1 auftreten;

F i g. 3 das Blockschaltschema einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung; und

F i g. 4a, 4b und 4c schematische Darstellungen des in der Einrichtung nach Fig. 3 verwendeten Farbstreifenfilters sowie Signalverläufe, die an verschiedenen Punkten der Einrichtung nach F i g. 3 auftreten.

Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild einer Einrichtung zum Erzeugen von Farbsignalen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Lichtstrahlen 11 von einem Aufnahmegegenstand 12 werden mittels einer Objektivlinse 13 zur Abbildung auf die Photoelektrode 15 einer Bildaufnahmevorrichtung 16 gerichtet. Die Bildaufnahmevorrichtung 16 kann z. B. ein Vidicon sein, dessen Elektronenstrahl in üblicher Weise die Photoelektrode 15 rasterförmig mit Fernsehraster- und Fernsehzeilen-Wechselfrequenz abtastet. Bei der PhotoilektroHe 15 ist entweder innerhalb oder außerhalb des Vidicons ein Farbstreifenfilter 14 zum Filtern des die Photoelektrode erreichenden Lichtes angeordnet. Das Farbstreifenfilter 14 kann außerhalb des Vidicons 16 angeordnet und von der Photoelektrode 15 durch eine Faseroptik-Frontplatte getrennt sein, oder es kann in einem gewissen Abstand von der Photoelektrode angeordnet sein urd auf diese mittels einer geeigneten Relaislinsenanordnjng abgebildet werden. Das Farbstreifenfilter J4 besteht aus zwei einander überlagerten Farbsireifensätzen, deren jedes Licht einer anderen Farbe, z. B. Rot und Blau, codiert. Die Gesamtdurchlässigkeit des Farbstreifenfilters 14 ist so bemessen, daß das übertragene Licht den Helligkeitsinhalt des Aufnahmegegenstandes wiedergibt. Das Farbstreifenfilter 14 wird an Hand der F i g. 2a. 2b und 2c im einzelnen beschrieben.

Bei der Abtastung der Photoelektrode 15 durch den Elektronenstrahl des Vidicons 16 wird an dessen Ausgang 17 ein Signalgemisch erzeugt, das Leuchtdichteinformation ind codierte Farbinformation über den Aufnahmegegenstand 12 enthält. Dieses Signalgemisch ist vom Ausgang 17 einem Tiefpaßfilier 18 zugeleitet, das einen Durchlaßbereich von 0 bis 3,5 MHz

haben kann. Die verhältnismäßig niederfrequenten Signalkomponenten, die am Ausgang des Tiefpaßfilters 18 erscheinen, bilden ein Leuchtdichtesignal, das einer Matrixschaltung 19 zugeführt ist.

Das Signalgemisch vom Ausgang 17 ist ferner einem Randpaßfilter 20 mit einem Durchlaßbereich von 3,5 bis 4,9MHz, dessen Mitte bei einer Nennfarbträgerfrequenz von 4,2 MHz liegt, zugeleitet. Die Farbträgerfrequenz für die einzelnen codierten Farben ist durch die Periode der Streifen der entsprechenden Farbslreifen- gitter des Farbstreifenfilters 14, die Größe des Abtastrasters auf der Photoelektrode 15 und die Abtastfrequen/. des F.lektronenstrahls des Vidicons 16 bestimmt. Am Ausgang des BandpaDfilters 20 erscheinen die amplitudenmodulierten Träger für die Rot- und die Blau-Information mit ihren Seitenbändern, die 700 KHz oberhalb und unterhalb der Ncnnträgerfrequcnz reichen. Die Farbträger mit ihren Seitenbändern sind einem Eingang einer Addierstufe 21, einer Verzögerungsleitung 22 und einem Eingang einer zweiten Addierstufe 26 zugeführt. Die Verzögerungsleitung 22 verzögert um die Dauer eines Horizontalabtastintervalls (63,5 Mikrosekunden gemäß der US-Normen). Das Ausgangssignal der Verzögerungsleitung 22 ist einem Eingang rler AdrJierstufe 21 zugeführt, so daß diese Signale von der jeweiligen und der jeweils vorherigen Abtastzeile empfängt. Sie addiert diese beiden Signale und erzeugt einen Träger und Seitenbänder mit Information über das Rotlicht des Aufnahmegegenstandes. Die Erzeugung des Rot-Signals wird an Hand der F i g. 2a, 2b und 2c im einzelnen erläutert. Der Rot-Träger mit seinen Seitenbändern ist einem Rot-Demodulator (Hüllkurvendetektor) 24 zugeführt, der durch Demodulation des Signales ein Rot-Signal erzeugt, das der Matrixschalter^ 19 zugeleitet wird.

Die verzögerten Farbträger von der Verzögerungsleitung 22 sind außerdem einem Phasenschieber (PolariC'isumkehrstufe) 25 zugeführt, wo sie in ihrer Phase um 180° verschoben werden. Die phasenverschobenen Farbträger mit ihren Seitenbändern sind der Addierstufe 26 zugeführt, welche durch Vereinigung des verzögerten phasenverschobenen Signals mit dem unverzögerten. direkt vom Bandpaöfilter 20 abgenommenen Signal einen Träger und Seitenbänder mit Information über das Blaulicht erzeugt. Die Art und Weise, wie dieser Blau-Träger erzeugt wird, wird im einzelnen an Hand der F i g. 2a, 2b und 2c erläutert. Der Blau-Träger ;st einem Blau-Demodulator (Hüllkurvendetektor) 27 zugeführt, der durch Demodulation des Trägers ein Blau-Signal erzeugt, das der Matrixschaltung 19 zugeführt ist. In der Matrixschaltung 19 werden durch Vereinigung der Rot- und Blau-Signale ein Leuchtdichtesignal (Y) sowie zwei Farbdifferenzsignale (R-Y) und (B- Y) erzeugt, die einem Farbfernsehempfänger zur Wiedergabe des Aufnahmegegenstandes in der Originalfarbe oder einem Farbcoder zum Erzeugen eines Signalgemischs für die Weiterleitung an einen Fernsehsender zugeführt werden können.

F i g. 2a, 2b und 2c zeigen schematisch das in der Einrichtung nach F i g. 1 verwendete Farbstreifenfilter. F i g. 2b und 2c zeigen außerdem Signalverläufe in Zuordnung zu den jeweiligen Streifen des Filters, welche die betreffenden Signale erzeugen; diese Signale sind den Addierstreifen 21 und 26 zugeführt.

Das in Fig.2a gezeigte Farbstreifenfilter 14 besteht aus einem ersten Satz in Form eines Musters aus abwechselnden Cyanstreifen 30 und Transparentstreifen 31, dem ein zweiter Satz mit einem Muster aus abwechselnden Gelbstreifen 32 und Transparentstreifer 33 überlagert ist. Die Gelbstreifen 32 sind im Winkel zi den Cyanslreifen 30 angeordnet. In Fig. 2a sind durcl quer über die Oberfläche des Filters 14 verlaufende gestrichelte Linien zwei aufeinanderfolgende Abtastzei len Li und L 3 angedeutet, bei denen es sich un beliebige aufeinanderfolgende Abtastzeilen eines gege benen Halbbildes handeln kann. Im vorliegenden FaI sind die Cyan-Transparentstreifenpaare 30—31 recht

ίο winklig zur Richtung der Abtastzeilen Ll und L': angeordnet, während die Gelb-Transparentstreifenpaa te 32 — 33 in einem kleineren als rechten Winkel /u der Abtastzeilen angeordnet sind. Die Breite des Cyan Transparentstreifenpaares 30—31 ist so gewählt, dal

i> während der Horizontalabtastintervalle eine Träger schwingung von 4.2 MHz erzeugt wird. Die Cyanstrei fen 30 sperren Rotlicht und lassen Licht sämtlichci anderen Farben durch, während die Transparentstreifer

31 alles Licht durchlassen. Bei Anwesenheit von Rotlich .'π vom Äuinahmegegenstand wird daher ein Träge erzeugt, dessen Frequenz durch die Streifenpaarbreiu und die Abtastgeschwindigkeit bestimmt ist und dei entsprechend dem Betrag an vorhandenem Rotlich amplitudenmoduliert ist.
.'Ί Der Neigungswinkel der Gelb-Transparentstreifer

32 — 33 ist so gewählt, daß bei Abtastung de: abgebildeten Gelb-Transparent-Streifengitters ein Trä ger erzeugt wird, der in aufeinanderfolgenden Abtast /eilen jeweils eine Phasenverschiebung von 180

i'i erfährt. Auf diese Weise kann der Blau-Träger von Rot-Träger mit Hilfe der Kammfilteranordnung ge trennt werden, wie ?.n Hand der F i g. 2b und 2c erläuter werden wird. Die Breite der Gelb-fransparentstreifen paare 32 — 33 ist so gewählt, daß der Blau-Träger ir

ι·') irgendeiner gegebenen Abtastzeile die gleiche Träger frequenz von 4,2 MHz hat wie der Rot-Träger. Fs mu[ also, damit beide Gitter Träger der gleichen Frequen; während einer Abtastzeile erzeugen, die Breite de: Gelb-Transportstreifenpaares um einen Faktor kleinei

•to als die des Cyan-Transparentstreifenpaares sein, dei dem Kosinus des Winkels zwischen den Längsrichtun gen der Gelb- und Cyanstreifen entspricht. Dif Gelbstreifen sperren Blaulicht und lassen Licht allei anderen Farben durch. Bei Anwesenheit von Gelblich

4ϊ wird daher im Zuge der Abtastung des abgebildeter Streifenmusters ein Träger von 42MHz erzeugt, dei entsprechend dem Betrag des Gelblichtes vom Aufnah megegenstand amplitudenmoduliert ist.

Fig. 2b zeigt einen der Streifensätze 14a de;

in Farbstreifenfilters 14 nach F i g. 2a. Der Streifensatz 14; besteht aus einem Muster von abwechselnden Gelb streifen 32 und Transparentstreifen 33. Der Einlli^ue: Streifensatzes 14a auf die Erzeugung eines Blau,-Signali

• in der Einrichtung nach F i g. 1 wird an Hand dei Signalverläufe (1)-(5) nach Fig.2b erläutert Fig. 2b(l) zeigt ein während des Abtastintervalls Ll erzeugtes Signal. Dieses Intervall entspricht den Intervall, in welchem der Elektronenstrahl das Färb streifenfilter in der Abtastzeile L3 nach Fig.2t abtastet. Das Signal nach Fig.2b(l) gelangt von

Bandpaßfilter 20 direkt zur Addierstufe 21 in F i g. 1 F i g. 2b{2) zeigt ein Signal, das bei der Abtastung dei

vorausgehenden Abtastzeile L 1 erzeugt wird.

Während der Zeit der Abtastung der Zeile L':

erscheint somit als Ausgangssignal das während dei Abtastung der vorausgegangenen Zeile L 1 erzeugt« Signal von der Verzögerungsleitung 22, das ebenfalls ir F i g. 2b(2) dargestellt ist

Die Signale nach F i g. 2b( I) und Fig. 2b(2) werden in der Addierstufe 21 addiert. Wie erwähnt und wie bei Betrachtung des Farbstreifensatzes 14a nach Fig. 2b ersichtlich, ist der Winkel des Gelb-Transparentstreifenpaares 32—33 so gewählt, daß der in aufeinanderfolgen- ^r> den Abtastintervallen erzeugte Träger jeweils um 180° phasenverschoben ist. Bei Vereinigung des Signals nach Fig. 2b(l) mit dem Signal nach Fig. 2b(2) in der Addib,stufe 21 wird daher an deren Ausgang das Signal nach Fig.2b(3) erzeugt. Wie man sieht, ist dieses aus der Addition der Signale der Abtastzeilen L 1 und L 3 resultierende Signal nach Fi g. 2b(J) null, da die beiden Signale gegenphasig sind und sich folglich löschen. Die Addierstufe 21 liefen somit kein Rot-Ausgangssignal aufgrund der durch den Farbstreifensatz 14.7 erzeugten i'> Blau-Signale.

Das Ausgangssignal der Verzögerungsleitung 22 nach Fig. 2b(2) ist außerdem dem Phasenschieber 25 zugeführt, wo es um 180° phasenverschoben wird. Dieses phasenverschobene Signal, dargestellt in .'" F i g. 2b(4), ist der Addierstufe 26 zugeführt. Außerdem erhält die Addierstufe 26 direkt vom Bandpaßfilter 20 das unverzögerte Signal aus der Abtastzeile LZ. Die Addierstufe 26 vereinigt diese Signale nach Fig. 2b(l) und 2b(4). Das resultierende Summensignal ist in >ί F i g. 2b(5) gezeigt. Da die beiden Signale in Phase sind, addieren sie sich unter Erzeugung eines Blau-Signals, dargestellt in Fig. 2b(5). Dieses Signal ist dem Blau-Demodulator 27 zugeführt, und das demodulierte Blau-Signal wird der Matrixschaltung 19 zugeleitet. Bei w Abwesenheit von Blaulicht liefert wederder Rot-Demodulatur 24 noch der Blau-Demodulator 27 ein Signal, während bei Anwesenheit von Blaulicht lediglich der Blau-Demodulator 27 ein Signal liefert. Indem man den Neigungswinkel der Gelb-Transparentstreifen 32 und ij 33 so bemißt, daß das Blau-Signal in aufeinanderfolgenden Abständen Abtastzeilen jeweils um 180° phasenverschoben ist, erreicht man, daß die Kammfilteranordnung mit der Verzögerungsleitung 22. dem Phasenschieber 25, der Addierstufe 21 und der Addierstufe 26 das «> Blau-Signal lediglich am Ausgang der Addierstufe 26 im Blau-Signalkanal bereitstellt.

Fig. 2c zeigt den anderen, aus abwechselnden Cyanstreifen 30 und Transportstreifen 31 bestehenden Farbstreifensatz 14fr des Farbstreifenfilters 14 nach 4·> F i g. 2a. Fig. 2c(!) bis 2c(5) zeigen Signale, die zum Rot-Streifensatz 146 gehören. Die Cyan- und Transparentstreifen 30 und 31 sind rechtwinklig zur Richtung der Abtastzeilen L 1 und L 3 nach Fig. 2c angeordnet. Bei dieser Anordnung ergibt sich keine Phasenänderung des rotmodulierten Trägers in aufeinanderfolgenden Abtastzeiien. F i g. 2c( I) zeigt ein aus der Abtastzeile L 3 stammendes Signal, das vom Bandpaßfilter 20 abgenommen und direkt der Addierstufe 21 sowie der Addierstufe 26 zugeleitet wird. F i g. 2c(2) zeigt das ein Abtastintervall später von der Verzögerungsleitung 22 gelieferte Signal aus der Abtastzeile L1. Dieses verzögerte Signal gelangt zum zweiten Eingang der Addierstufe 21. F i g. 2c(3) zeigt das durch Vereinigung der Signale 2c(l) und 2c(2) erhaltene Ausgangssignal der Addierstufe 21. Zwischen den Signalen nach F i g. 2c(l) und 2c(2) besteht kein Phasenunterschied, so daß das resultierende Signal gleich der Summe der beiden Signale ist Dieser Rot-Farbträger wird im Rot-Demodulator 24 demoduliert, und das erhaltene Rot-Signal gelangt vom Demodulator 24 zur Matrixschaltung 19.

Das verzögerte Ausgangssignal der Verzögerungsleitung 22 ist außerdem dem Phasenschieber 25 zugeleitet.

der das Signal aus der Abtastzeile LX um 180° verschiebt, wie in F i g. 2c(4) gezeigt. Die Addierstufe 26 erzeugt durch Vereinigung der Signale nach Fig. 2c(l) und 2c(4) das Signal nach Fig. 2c(5). Da die beiden in der Addierstufe 26 vereinigten Signale gegenphasig sind, ist das resultierende Signal nach F i g. 2c(5) null. Bei Anwesenheit von Rotlicht erzeugt daher die Blau-Addierstufe 26 kein Signal und gelangt kein Signal vom Blau-Demodulator 27 zur Matrixschaltung 19.

Vorstehend wurde die Arbeitsweise der Kammfilter- und Demodulatorschaltung getrennt für die vom Mau-Farbstreifensatz 14a und vom Rot-Farbstreifensatz 146 erzeugten Signale erläutert. Da jedoch die beiden Streifensätze, wie im Zusammenhang mit Fig. 2a erwähnt, einander überlagert sind, erfolgt die Verarbeitung der Rot- und Blau-Signale gleichzeitig. Durch die Signalverarbeitung in der Einrichtung nach F i g. I werden getrennte Rot- und Blau-Farbsignale aus einem Signalgemisch mit rot- und blaumodulierten I rägern der gleichen hrequenz erzeugt. Aufgrund der Verwendung der Verzögerungsleitung 22 in der Kammfilterschaltung ist die vertikale Farbauflösung halb so groß, wie sie erhältlich wäre, wenn die Signale aus zwei aufeinanderfolgenden Abtastzeilen nicht vereinigt würden. Dieser Verlust an vertikaler Farbauflösung ist jedoch nicht merklich und beeinträchtigt die Farbwiedergabe des Aufnahmegegenstandes nicht, da die Farbsignalbandbreite im Vergleich zur Auflösung, die sich bei 525 Abtastzeilen pro Raster (gemäß der US-Norm) ergibt, verhältnismäßig schmal ist. Ferner erleidet das Leuchtdichtesignal vom Tiefpaßfilter 18 keinen Verlust an Vertikalauflösung, da dieses Signal nicht mit Signalen aus vorhergehenden oder nachfolgenden Abtastzeilen vereinigt wird.

F i g. 3 zeigt das Biockschaltschema einer anderen Ausführungsform der Einrichtung zum Erzeugen von Farbsignalen. Die Ausführungsform nach Fig. 3 unterscheidet sich von der nach F i g. 1 darin, daß in F i g. 3 ein Farbstreifenfilter mit drei übereinandergelagerten Streifensätzen zum Codieren von drei verschiedenen Farben verwendet wird.

Lichtstrahlen 40 vom Aufnahmegegenstand 41 werden durch eine Objektivlinse 42 auf die Photoelektrode 44 einer Bildaufnahmevorrichtung 45 gerichtet, die z. B. eine Vidicon-Bildaufnahmeröhre mit üblicher Arbeitsweise wie bei der Ausführungsform nach. Fig.! sein kann. Zwischen dem Aufnahmegegenstand 41 und der Photoelektrode 44 ist ein Farbstreifenfilter 43 zum räumlichen Codieren des auf die Photoelektrode projizierenden Farblichtes angeordnet. Das Farbstreifenfilter 43 besteht aus drei übereinandergelagerten Farbstreifensätzen zum Codieren von Rot-, Blau- und Grünlicht vom Aufnahmegegenstand. Das Farbstreifenfilter 43 wird im einzelnen an Hand der F i g. 4a, 4b und 4c beschrieben. Die Gesamtdurchlässigkeit der Streifen des Farbstreifenfilters 43 ist so gewählt, daß die mittlere Übertragung des Filters die Leuchtdich'ekomponente des Aufnahmegegenstandes 41 wiedergibt Im Betrieb wird bei Abtastung der Photoelektrode 44 mit einem Elektronenstrahl am Ausgang 46 des Vidicons 45 ein Signalgemisch erhalten, das drei Farbträgerkomponenten und eine Leuchtdichtesignalkomponente enthält

Das Signalgemisch vom Ausgang 46 ist einem Tiefpaßfilter 47 mit einer Bandbreite von 0 bis 33 MHz zugeführt Das am Ausgang des Bandpaßfilters 47 e; scheinende Helligkeitssignal Y, ist einer Matrixschaltung 48 zugeführt

Das Signalgemisch vom Ausgang 46 gelangt ferner zu

einem Bandpaßfilter 49 mit einem Durchlaßbereich von 3,5 bis 4,9MHz, d.h. je 700 KHz Durchlaßbereich oberhalb und unterhalb einer Mittenfrequenz von 4,2 MHz. Das Bandpaßfilter 49 trennt die amplitudenmodulierten Farbträgerkomponenten mit ihren Seitenbändern von den niederfrequenten Leuchtdichtesignalkomponenten ab.

Die übrigen Blöcke der Einrichtung nach F i g. 3 bilden ein Kammfilter zum Trennen der drei amplitudenmodulierten Farbträgersignale unter Erzeugung dreier getrennter Rot-, Grün- und Blau-Farbsignale. Das Ausgangssignal des Bandpaßfilters 49 ist direkt einer Rot-Addierstufe 50, einer Verzögerungsleitung 51, einem Phasenschieber 57 und einer Blau-Addierstufe 55 zugeführt. Das Ausgangssignal der Verzögerungsleitung 51 ist der Rot-Addierstufe 50, einer Verzögerungsleitung 52 Lind einem Phasenschieber 5 J zugeführt. Das Ausgangssignal der Verzögerungsleitung 52 ist der Rot-Addierstufe 50, einer Grün-Addierstufe 54 und einem Phasenschieber 56 zugeführt. i;ie beiden Verzögerungsleitungen 51 und 52 verzögern um je ein Horizontalzeilenintervall (63,5 Mikrosekunden gemäß der US-Norm).

Das Ausgangssignal des Phasenschiebers 53 ist der Grün-Addierstufe 54 und der Blau-Addierstufe 55 zugeführt. Das Ausgangssignal des Phasenschiebers 57 ist der Grün-Addierstufe 54 zugeführt. Das Ausgangssignal des Phasenschiebers 56 ist der Blau-Addierstufe 55 zugeführt. Es gelangen daher die Signale aus drei aufeinanderfolgenden Abtastzeilen eines Fernsehrasters gleichzeitig zu jeder der Addierstufen 50, 54 und 55, deren jede die drei Signale summiert. Das resultierende Ausgangssignal der Rot-Addierstufe 50 ist einem Rot-Demodulator (Hüllkurvendetektor) 58 zugeführt, der ein demoduliertes Rot-Farbsignal liefert, das der Matrixschaltung 48 zugeleitet ist. Die resultierenden Ausgangssignale der Grün- und der Blau-Addierstufe 54 und 55 werden in einem Grün-Demodulator (Hüllkurvendetektor) 59 bzw. einem Blau-Demodulator (Hüllkurvendetektor) 60 unter Erzeugung von Grün- bzw. Blau-Farbsignalen demoduliert, die entsprechenden Eingängen der Matrixschaltung 48 zugeleitet werden. Die Matrixschaltung 28 erzeugt durch Vereinigung der Leuchtdichte, Rot-, Grün- und Blau-Signale ein Leuchtdichtesignal Y, ein Farbdifferenzsignal R-Y und ein Farbdifferenzsigna! B — Y. Diese Signale können einem Farbfernsehgerät zur Wiedergabe des Aufnahmegegenstandes in der Originalfarbe zugeleitet werden.

Die Arbeitsweise der Einrichtung nach F i g. 3 wird im einzelnen an Hand der F i g. 4a, 4b und 4c erläutert. Die F i g. 4a, 4b und 4c zeigen schematisch drei Farbstreifensätze 43a, 43b bzw. 43c. die in der Praxis einander überlagert sind und zusammen das Farbstreifenfilter 43 nach F i g. 3 bilden. Das in der Einrichtung nach F i g. 3 vorhandene Kammfilter erzeugt drei Farbsignale aus drei Farbträgerkomponenten, von denen zwei ihre Phase von Abtastzeile zu Abtastzeile um 120° ändern. Der Neigungswinkel der entsprechenden Streifen der Stre^:.i"ensätze bestimmt die Phasenverschiebung der entsprechenden Farbträger. So sind die Streifen des Satzes 43a nach F i g. 4a in einem solchen Winkel zur Abtastrichtung geneigt, daß der erzeugte Träger seine Phase von Abtastzeile zu Abtastzeile in einer ersten Richtung um 120° ändert Die Streifen des Satzes 43f> nach F i g. 4b sind zur Abtastrichtung in einem Winkel geneigt, der gleichgroß und entgegengesetzt gerichtet ist wie der Neigungswinkel der Streifen des Seizes 43a, so daß der erzeugte Träger seine Phase von Abtastzeile zu Abtastzeile um 120° in entgegengesetzter Richtung wie der vom Gilt τ 43a stammende Träger ändert. Die Breite der Streifenpaare der Sätze 43a und 43b ist gleich und so bemessen, daß jedes Satzes einer Trägerkomponente mit einer Frequenz von 4,2 MHz erzeugt.

Das Farbstreifensatz 43c nach F i g. 4c besteht aus einem Muster von abwechselnden Cyanstreifen 68 und Transparentstreifen 69. Dieser Satz ist so angeordnet, daß die Streifen 68 und 69 rechtwinklig zu den

ίο aufeinanderfolgenden Abtastzeilen LX L3 und L5 eines gegebenen Abtastrasters liegen. Der Cyan-Transparentstreifensatz codiert Rotlicht, und die Amplitude des bei der Abtastung des Bildmusters des Satzes 43c erzeugten Trägers ist der Menge des auf den Satz

i"> auftreffenden Rotlichtes proportional. Da die Streifen des Satzes 43c rechtwinklig zur Abtastrichtung sind, ergibt sich keine zeilenweise Phasenänderung des amplitudenmoduliei ten Rot-Farbträgers. Die Periode der Streifenpaare 68—69 ist so gewählt, daß bei

2Ii Abtastung ihres Bildes auf der Fhotoelektrode 44 ein Rot-Farbträger mit einer Frequenz von 4,2 MHz erzeugt wird. Fig. 4c(l), 4c(2) und 4c(3) zeigen Signalverläufe, die den Rot-Träger aus drei aufeinanderfolgenden Abtastzeilen Li, L 3 bzw. i.5 (dargestellt in

i^r> gestrichelten Linien in F i g. 4c) v/iedergeben. Wie aus F i μ. 3 ersichtlich, wird das Signal aus der Zeile L 1 vom Ausgang der Verzögerungsleitung 52 abgenommen, wobei dieses Signal um zwei Abtastzeilen verzögert ist. Der Signalverlauf nach F i g. 4c(2) gibt einen Rot-Träger

J» aus der Abtastzeile Li wieder, der von der Verzögerungsleitung 51, die um ein Horizontalabtastintervall verzögert, geliefert wird. Der Signalverlauf nach Fig. 4c(3) gibt ein unverzögertes Signal wieder, das direkt vom Bandpaßfilter 49 abgenommen wird. Diese

J> drei Signale gelangen zur Addierstufe 50 und werden dort unter Erzeugung eines resultierenden Signals gemäß F i g. 4c(4) vereinigt. Da die drei Signale in Phase sind, resultiert ein Signal verhältnismäßig großer Amplitude, das die Rotinformation aus drei aufeinander-

■"> folgenden Abtastzeilen enthält. Dieser resultierende Träger ist dem Rot-Demodulator 58 zugeführt, wo er unter Erzeugung eines Rot-Farbsignals dtinoduliert wird, das der Matrixschaltung 48 zugeführt ist.

Fig.4c(7) zeigt ein resultierendes Signal, das durch

>^r> Addieren der Eingangssignale der Grün-Addierstufe 54 erhalten wird. Die hier addierten Signale sind in Fig. 4c(l), 4c(5) und 4c(6) gezeigt. Die Phasenschieber 53 und 57 verschieben die Phasen der Signale aus den Abtastzeilen L 3 bzw. L 5 so, daß sich zwischen den drei der Addierstufe 54 zugeführten Signale eine Phasenverschiebung um 120° ergibt. Am Ausgang der Griin-Addierstufe 54 wird daher kein Rot-Signal erhalten. Das Signal nach Fig.4c(9) gibt die Rot-Stgnalkomponente am Ausgang der Blau-Addierstufe 55 wieder. Dieses Signal resultiert aus der Addition der Signale nach F i g. 4c(3), 4c(5) und 4c(8). Aus F i g. 3 sieht man, daß die bei der Abtastung des Rot-Codiergitters 43c erzeugten Signale durch das Kammfilter so phasenverschoben werden, daß die drei Eingangssignale der Addierstufe 55

w) um 120° gegeneinander phasenverschoben sind, so daß das bei der Vereinigung resultierende Signal null ist

Der Farbstreifensatz 43a nach Fig.4a besteht aus einem Muster aus abwechselnden Magentastreifen 64 und Transparentstreifen 65. Die Magentaststreifen 64 sperren Grünlicht und lassen alle anderen Farben durch, während die Transparentstreifen sämtliche Farben durchlassen. Das Gitter 43a codiert daher Grünlicht wobei die Menge- des Grünlichtes die Amplitudenmodu-

lation des Grün-Farbträgers bestimmt. Die Streifen des Satzes 43a und die Breite eines Streifenpaares 64—65 dieses Satzes sind so gewählt, daß die Phase des Grün-Farbträgers während aufeinanderfolgender Abtastintervalle um 120° verschoben wird, wobei die Träger die gleiche Frequenz von 4,2 MHz haben wie die von den anderen Farbstreifensätzen 43Zj und 43c erzeugten Träger. Fig.4a(l), 4a(2) und 4a(3) zeigen Signale, welche die Menge an Grünlicht während der Abtastung aufeinanderfolgender Abtastzeilen LX, L3 und L5 wiedergeben. Fig.4a(4) zeigt das bei der Vereinigung dieser drei Signale in der Addierslufe 50 resultierende Signal. Da die drei Signale um 120° phasenverschoben sind, ist das resultierende Signal null, so daß die Rt :-Addierstufe 50 kein Ausgangssignal erzeugt.

Fig. 4a(7 zeigt das resultierende Signal, das sich bei Vereinigung nach Fig.4a(l), 4a(5) und 4a(6) in der Grün-Addierstufe 54 ergibt. Die Kammfilteranordniing verschiebt diese Signale in ihrer Phase so, daß die drei Grün-Farbtrr^er am Eingang der Grün-AdcMerstufe 54 in Phase sind, so daß die Addierstufe ausgangsseitig einen Grün-Träger mit verhältnismäßig großer Amplitude liefert. Dieser Träger gelangt zum Grün-Demodulator 59, wo durch Demodulation ein Grün-Farbsignal erzeugt wird, das der Matrixschaltung 48 zugeleitet wird.

Fig. 4a(9) zeigt das resultierende Signal, das sich durch Vereinigung der Eingangssignale der Blau-Addierstufe 55 ergibt. Die in der Adoierstufe 55 vereinigten Signale sind in F i g. 4a(3), 4a(5) und 4a(8) gezeigt. Durch die Kammfilteranordnung werden diese Signale in ihrer Phase so verschoben, daß jeder Träger gegenüber den beiden anderen Trägern um 120° phasenverschoben ist, so daß das bei der Vereinigung in der Addierstufe 55 resultierende Signal null ist. Die Blau-Addierstufe 55 erzeugt daher für Grün-Signale kein Ausgangssignal.

Der Farbstreifensatz 43/j nach Fig. 4b besteht aus abwechselnden Gelbstreifen 66 und Transparentstreifen 67. Dieser Satz codiert Blaulicht, wobei die Menge des Blaulichtes den Grad der Amplitudenmodulation des bei der Abtastung des abgebildeten Musters des Blau-Farbstreifensatzes 436 erzeugten Trägers bestimmt. Wie bereits erwähnt, sind die Streifen 66 und 67 zu den Horizontalabtastzeilen in einem Winkel geneigt, der gleichgroß und entgegengesetzt gerichtet ist wie der Neigungswinkel der Streifen 64 und 65 des Farbstreifensatzes 43a. Während dreier aufeinanderfolgender Abtastintervalle, in denen die Abtastzeilen LX, L 3 und L 5 abgetastet werden, werden daher die amplitudenmodulierten Blau-Träger von Abtastzeile zu Abtastzeile um 120° phasenverschoben.

F i g. 4b(4) zeigt das resultierende Signal, das sich am Ausgang der Rot-Addierstufe 60 aufgrund der Vereinigung der drei Blau-Farbträger nach Fig.4b(l), 4b{2) und 4b(3) in dieser Addierstufe ergibt. Die drei Signale sind gegeneinander um 120° phasenverschoben, so daß das resultierende Signal null ist.

F i g. 4b{7) zeigt das resultierende Signal, das sich bei Vereinigung der Grün-Träger nach F i g. 4b( 1), 4b(5) und 4b(6) in der Grün-Addierstufe 54 ergibt. Der Kammfilter verschiebt die Phase dieser drei Träger so, daß sie gegeneinander um je 120° phasenverschoben sind, so daß das resultierende Ausgangssignal der Grün-Addierstufe bei Anwesenheit von Blau-Trägern null ist.

F i g. 4b(9) zeigt das resultierende Signal, das sich bei Vereinigung der Blau-Träger nach F i g. 4b(3). 4b(5) und 4b(8) in der Blau-Addiersüife 55 ergibt. Das Kammfilter verschiebt die Phase dieser drei Blau-Signale so, daß sie am Eingang der Addierstufe 55 in Phase sind, so daß sie+ ein resultierender Blau-Träger mit verhältnismäßig großer Amplitude ergibt. Der von der Blau-Addierstufe 55 gelieferte Blau-Träger ist dem Blau-Demodulator 60 zugeführt, der durch Demodulation des Trägers ein Blau-Farbsignal erzeugt, das der Matrixschaltung 48 zugeleitet wird.

Es gibt zahlreiche mögliche Kombinationen von Streifenpaarbreiten und Neigungswinkeln für die Farbstreifensätze in den Einrichtungen nach F i g. 1 und 3, die Farbträger für verschiedene Farben mit der gleichen Nennfrequenz ergeben. Die jeweilige Wahl oder Bemessung hängt davon ab, welche Bandbreite für den Leuchtdichtekanal erwünscht wird, welche Nennfrequenz die Farbträger haben sollen und wo die obere Frequenzgrenze eines gegebenen Systems liegt. Indem die Erfindung die Unterbringung mehrerer amplitudenmodulierter Farbträger und ihrer Seilenbänder im gleichen Frequenzbereich ermöglicht, ist sie für nahezu jede beliebige gewünschte Trägerfrequenz geeignet und anwendbar, vorausgesetzt, daß die Phasenverschiebung des Kammfilters sich der Phasenänderung der die Phase ändernden Trägerkomponente aus aufeinanderfolgenden Abtastzeilcn anpassen läßt.

Die Erfindung kann ohne weiteres in einer Filmkameraeinrichtung angewendet werden, indem man die vorliegenden Farbstreifenfilter dazu benutzt, um das Aufnahmegegenstandslicht auf Schwarzweißfilm in der Filmkamera räumlich zu codieren. Der behandelte Film kann später zwecks Anfertigung einer Aufzeichnung auf irgendeinem geeigneten Aufzeichnungsträger mit einer Lichtquelle ausgeleuchtet werden. Oder man kann den codierten Film ausleuchte· und sein Bild direkt auf die Bildaufnahmeröhre einer Fernsehkamera projizieren, derart, daß ein Signalgemisch erzeugt wird, aus dem durch Verarbeitung in einer Einrichtung von der in Fig. 1 und 3 gezeigten Art Farbsignale gewonnen werden, die einem Farbbildwiedergabegerät zugeleitet werden können.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Erzeugung von codierten Farbsignalen mit einem Farbstreifenfilter, das mindestes zwei sich kreuzende Gitter mit parallelen, abwechselnd für verschiedenfarbiges Licht durchlässigen Streifen aufweist und das im optischen Strahlengang vor einem photoempfindlichen Medium angeordnet ist, bei dessen zeilenweiser Abtastung den Abständen der Gitter entsprechende, amplitudenmodulierte Farbträger entstehen, dadurch gekennzeichnet, daß die je einem Gitter entsprechenden Farbträger dieselbe Frequenz aufweisen, indem Streifenbreite und Kreuzungswinkel der Gitter derart aufeinander abgestimmt sind, daß aufeinanderfolgende Kreuzungspunkte der Gitter auf einer Abstandzeile liegen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbträger aufeinanderfolgender Abtastzeilen gegeneinander phasenverschoben sind und mitteSs Kammfiltern getrennt werden.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Farbstreifenfilter aus zwei Gittern (14a, t4b) besteht und die Farbträger aufeinanderfolgender Zeilen um 180° gegeneinander verschoben sind.

4. Einrichtung nach Anspr.ich I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Farbstreifenfilter aus drei Gittern (43a, 436, 43c,) besteht und die Farbträger aufeinanderfolgender Zeilen um 120° gegeneinander verschoben sind.

5. Einrichtung gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dz" zur Ableitung eines ersten Farbträgers eine erste Addierschaltung (21) vorgesehen ist, welche die mi·: eis einer Verzögerungsschaltung (22) um eine Zeilendauer verzögerten und die unverzögerten codierten Farbsignale zugeführt werden, und daß die Ableitung eines zweiten Farbträgers eine zweite Addierschaltung (26) vorgesehen ist, welcher die vom Ausgang der Verzögerungsleitung (22) über einen Phasenschieber (25) geführten und die unverzögerten codierten Farbsignale zugeführt werden.

6. Einrichtung nach den Ansprüchen 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ableitung dreier Farbträger drei Addierschaltungen (21/1, 26/1, 54) vorgesehen sind, deren Eingängen jeweils die unverzögerien, die mittels einer ersten Verzögerungsschaltung (51) um eine Zeilendauer und die mittels einer zweiten Verzögerungsschaltung (52) nochmals um eine Zeilendauer verzögerten codierten Farbsignale zugeführt werden, und daß drei Phasenschieber (53, 56, 57) vorgesehen sind, welche jeweils die Phasenlage zweier der zweien der Addierschaltungen (26/1, 54) zugeführten codierten Farbsignale gegeneinander und gegenüber dem dritten codierten Farbsignal verschieben.

7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Farbstreifenfilter (14, 43) zur Belichtung eines Schwarzweißfilmes verwendet wird,