DE2413918B2

DE2413918B2 - Farbfernsehkamera mit einer bildaufnahmeroehre

Info

Publication number: DE2413918B2
Application number: DE19742413918
Authority: DE
Priority date: 1974-03-22
Filing date: 1974-03-22
Publication date: 1976-09-09
Also published as: DE2413918A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Farnfernsehkamera mit einer Aufnahmeröhre, mit einem zwischen dem Objektiv der Kamera und der Signalelektrode der Aufnahmeröhre angeordneten Farbstreifenfilter, mit einer das Farbstreifenfilter beleuchtenden weißen Lichtquelle und mit am Ausgang der Aufnahmeröhre angeschlossenen Kanälen für die Gewinnung eines Leuchtdichtesignals, dreier Farbartsignale und eines Pilotsignals, wobei das Farbstreifenfilter aus drei hintereinanderliegenden Schichten besteht, deren jede aus gleich breiten, senkrecht zur Ahtastrichtung angeordneten, abwechselnd transparenten und ihre Komplenientärfarbe sperrenden Streifen besteht.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 17 62 333 ist eine Farbfernsehkamera mit einer Aufnahmeröhre bekannt, bei welcher das Farbstreifenfilter aus nebeneinanderliegenden Farbstreifen besteht. Das hat den

ίο Nachteil, daß dafür eine Aufnahmeröhre mit sehr hoher Auflösung notwendig ist, da der Durchmesser des Abtaststrahls der Röhre kleiner als die Streifenbreite des Farbstreifenfilters sein muß. Außerdem benötigt diese Farbfernsehkamera zur Trennung der Farben eine sehr schnelle Umschalteinrichtung.

Weiterhin ist es bereits aus den deutschen Offenlegungsschrift 19 05 171, 19 05 668 sowie aus der deutschen Patentschrift 10 58 098 bekannt, bei einer Farbfernsehkamera mit einer Aufnahmeröhre ein

ao Farbstreifenfilter vorzusehen, welches aus hintereinanderliegenden, sich überlappenden Farbstreifen besteht Zwischen dem Farbstreifenfilter und der Photoschicht der Aufnahmeröhre ist außerdem ein Linsenschirm bzw. Gitter angeordnet, wodurch unterschiedliehe Trägerfrequenzen für die verschiedenen Farbartsignale erzeugt werden. Das hat den Nachteil, daß eine größere Frequenzbandbreite zur Übertragung des Farbsignals benötigt wird. Außerdem können dadurch Moire-Effekte verursacht werden. Ferner können bei diesen bekannten Farnfernsehkameras durch Auflösungsunterschiede an den Rändern der Photoschicht der Aufnahmeröhre Farbtonfehler auftreten.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache, betriebssichere sowie preiswerte Farbfernsehkamera mit Farbstreifenfilter zu schaffen, bei der die oben genannten Nachteile vermieden sind.

Erfindungsgemäß sind die Streifen einer Schicht jeweils um ein Drittel der Streifenbreite gegenüber den Streifen der benachbarten Schicht versetzt angeordnet,

♦o so daß in einer Zeile abwechselnd ein und mit einem Drittel der Streifenbreite sich überlappende zwei Farbstreifen im optischen Strahlengang vor der Signalelektrode angeordnet sind, und außerdem sind in bestimmten Abständen voneinander durch Überlagerung von drei Farbstreifen lichtundurchlässige Pilotstreifen gebildet.

Die erfindungsgemäße Farbfernsehkamera hat den Vorteil, daß eine Aufnahmeröhre geringerer Auflösung (etwa 5 bis 6 MHz) verwendbar ist, weil die Streifenbreite hierbei das 3fache der nebeneinanderliegenden Farbstreifen des bekannten Streifenfilters beträgt. Diese Anordnung ist möglich durch die phasenverschobene Anordnung und Überlappung, wobei eine Phasenmodulation mit jeweils 120 -Phasenverschiebung der getragenen Farbsignale erzeugt wird. Dadurch wird für alle drei Farbsignale nur eine Frequenz erforderlich. Das hat den Vorteil, daß eine wesentlich geringere Frequenzbandbreite benötigt wird, wobei außerdem das Luminanzsignal eine hohe Auflösung aufweist. Ferner werden Moire-Effekte sicher vermieden. Weiterhin ist es vorteilhaft, daß sich die Auflösungsunterschiede an den Rändern der Photoschicht nicht als Farbtonfehler, sondern nur als Sättigungsfehler bemerkbar machen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß kein separater Pilotstreifen benötigt wird, da durch subtraktive Mischung, d. h. durch Überlagerung der Gelb-, Magenta- und Cyanstreifen ein schwarzer Pilotstreifen erzeugt wird. Schließlich ist dieses

Farbstreifenfilter wegen der größeren Streifenbreite der einzelnen Schichten wesentlich einfacher herstellbar als das oben genannte Filter.

Zweckmäßigerweise ist die das Farbstreifenfilter beleuchtende weiße Lichtquelle in Abhängigkeit vom Signalstrom der Aufnahmeröhre regelbar, und zwar derart, daß die Helligkeit der Lichtquelle mit zunehmendem Signalstrom abnimmt und umgekehrt. Das hat den Vorteil, daß bei geringerem Außenlidit, also größerer Helligkeit der Lichtquelle, die Synchronisierung sichergestellt ist und das Nachziehen vermindert wird, während bei hohem Außeniicht und geringer Helligkeit der Lichtquelle die Aussteuerbarkeit der Aufnahmeröhre vergrößert ist.

Die Erfindung soll nunmehr an Hand eines in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden, wobei nur die zum Verständnis der Erfindung notwendigen Einzelheiten dargestellt sind. Es zeigt

Fig. 1 eine Schaltungsanordnung der erfindungsgemäßen Farbfernsehkamera,

Fig. 2a einen Querschnitt durch einen Teil des in der Farbfernsehkamera verwendeten Farbstreifenfilters,

Fig. 2b den Verlauf des Signalstroms der mit dem Farbstreifenfilter betriebenen Aufnahmeröhre bei weißem Licht,

F i g. 2 c den Verlauf des vom Signalstrom nach F i g. 2 b abgeleiteten Pilotsignals,

Fig. 3 ein Vektor-Diagramm mit den Phasenbeziehungen der getragenen Farbartsignale.

Die in Fig. 1 dargestellte Farbfernsehkamera enthält eine einzige Bildaufnahmeröhre 1, z. B. vom Typ des Vidikons oder Flumbikons, mit einer Signalelektrode 2 und einem im optischen Strahlengang vor dieser Signalelek»rode 2 angeordneten Farbstreifenfilter 3. Durch ein Kameraobjektiv 4 wird ein reelles Bild eines aufzunehmenden Objekts auf der Signalelektrode 2 abgebildet. Außerdem ist eine weiße Lichtquelle 6 vorhanden, deren Licht über einen halbdurchlässigen Spiegel 7 auf das Farbstreifenfilter 3 projiziert wird. Diese Lichtquelle 6 ist in Abhängigkeit vom Signalstrcm der Aufnahmeröhre 1 regelbar, wobei der Signalstrom nach Verstärkung im Vorverstärker 8 einem Regelspannungsgenerator 9 zuge^führt wird, von welchem eine Regelspannung zur Regelung der Lichtquelle 6 abnehmbar ist. Dabei ist der Regelspannungsgenerator 9 so aufgebaut, daß er bei zunehmender Objekthelligkeit die Lichtstärke der Lichtquelle 6 herabsetzt und umgekehrt. Damit wird erreicht, daß auch bei geringer Objekthelligkeit in jedem Falle die Synchronisierung der Farbfernsehkamera sichergestellt und das Nachziehen verringert ist, während bei großer Objekthelligkeit die Aussteuerbarkeit der Aufnahmeröhre 1 erhöht ist.

An den Ausgang des Vorverstärkers 8 sind über eine Gammaregelstufe 11 drei Kanäle zur Verarbeitung des von der Aufnahmeröhre 1 abgegebenen Bildsignals angeschlossen, wovon der erste Kanal 12 der Gewinnung des Leuchtdichtesignals, der zweite Kanal 13 der Gewinnung der drei Farbartsignale und der dritte Kanal 14 der Gewinnung eines Pilotsignals dient.

Zur näheren Erklärung der Gewinnung dieser Signale sei zunächst der Aufbau des Farbstreifenfilters 3 gemäß Fig. 2a betrachtet. Das Farbstreifenfilter besteht aus drei Schichten 21, 22 und 23 gleich breiter Streifen, welche senkrecht zur Abtastrichtung des Elektronenstrahls angeordnet sind. Entsprechend der Anzahl der abgetasteten Stieifen ergibt sich eine bestimmte Farbsignal-Trägerfrequenz. Die Streifen jeder der Schichten 21 bzw. 22 bzw. 23 sind abwechselnd transparent 21a bzw. 22a bzw. 23a und in einer 7U den Grundfarben Blau, Rot und Grün komplementären Farbe eingefärbt. Dabei sind die Farbstreifen 21G der ersten Schicht 21 von der Farbe Gelb und somit für Blau undurchlässig, die Farbstreifen 22 C der zweiten Schicht 22 von der Farbe Cyan und somit

ίο für Rot undurchlässig und die Farbstreifen 23 M der dritten Schicht 23 von der Farba Magenta und somit für Grün undurchlässig. Die Streifen einer Schicht sind gegenüber denjenigen in der benachbarten Schicht jeweils um ein Drittel versetzt angeordnet, so daß dadurch drei Streifensignale mit je 120°-Phasenverschiebung der Trägerfrequenz erzeugt werden, wie auch aus Fig. 3 ersichtlich. Zur Bildung lichtundurchlässiger Pilotstreifen 24 im gegenseitigen Abstand von mehreren Perioden werden alle drei Farbstreifen mit einer

ao Breite von π/2 überlagert, indem zwei der Farbstreifen um jeweils die Hälfte der Streifenbreite vergrößert sind.

Zur Referenz-Farbsynchronisierung ist am Rand des Zeilenanfangs der Aufnahmeröhre ein Farbstreifen-Filterelement 26 mit einer der zu den Streifenfilterfarben komplementären Farbe, z. B. Rot, angeordnet. In Fig. 2b ist der am Ausgang der Aufnahmeröhre 1 abnehmbare Teil des Signalstroms Js in Abtastrichtung dargestellt, welcher durch den Aufbau des in Fig. 2a gezeichneten Teils des Farbstreifenfilters erzeugt wird.

In Fig. 2c ist ein Teil des entsprechend dem Pilotstreifen 24 erzeugten Pilotsignals dargestellt, welches aus einer Halbschwingung von doppelter Trägerfrequenz und mit einer Folgefrequenz von Trägerfrequenz/ Anzahl der Perioden zwischen zwei Pilotstreifen besteht.

Dieses in Fig. 2b dargestellte Signal wird den drei Kanälen 12, 13 und 14 zugeführt. In dem Kanal 12

■to ist ein Tiefpaß 31 mit Einkerbung bei Farbsignal-Trägerfrequenz (etwa 4,4 MHz) angeordnet, um das Leuchtdichtesignal zu gewinnen, welches noch über ein Laufzeitglied 32 zum Ausgleich von Laufzeitunterschieden zwischen dem Leuchtdichtesignal und den

in Farbartsignalen geleite» wird. Am Ausgang 33 ist dann ein Leuchtdichtesignal Y' abnehmbar, welches noch nicht dem genormten Verlauf entspricht, sondern Γ = 0,33 R + 0,33 C + 0,33 B beträgt.

Im Farbartkanal 13 ist ein Bandpaß 34 mit einer

5" Resonanzfrequenz bei Farbsignal-Trägerfrequenz (etwa 4,4 MHz) zur Trennung der getragenen Farbartsignale von» Leuchtdichtesignal vorgesehen. Am Ausgang des Bandpässe? 34 sind zur Gewinnung der drei Farbartsignale G', R', B' drei Synchron-Demodulatoren 36 für das Grün-Signal, 37 für das Rotsignal und 38 für das Blausignal angeschlossen, welche mit drei um je 120 -phasenverschobenen, vom Pilotsignal abgeleiteten Farbträgerschwingungen angesteuert werden. Am Ausgang 41 bzw. 42 bzw. 43 ist somit das

^ Grünsignal G' bzw. das Rotsignal R' bzw. das Blausignal B' abnehmbar. Diese demodulierten Signale C, R' und B' enthalten jedoch noch, da bei diesen Phasenlagen die Quadratur-Komponenten nicht zu Null werden, Anteile der anderen beiden Farben:

R'] Γ1; 0,5; 0,51 ΓΛ1

G'\ = 0,5; 1; 0,5 · CI
B'l 1.0,5; 0,5; lJ IBl

Zur Erzeugung der Farbträgerschwingungen wird vom Bildsignal im Kanal 14 mit Hilfe eines Bandpasses 44 von doppelter Trägerfrequenz (etwa 8,8 MHz) das Pilotsignal ausgefiltert. Daraus wird in einem nachfolgenden Begrenzer 46 ein Rechteckimpuls gewonnen, welcher einem Frequenzteiler 47 in Form einer monostabilen Schaltstufe zugeführt wird. Mit der Vorderflanke dieses Impulses wird diese Schaltstufe angesteuert, die einen Impuls doppelter Breite erzeugt. In einer nachfolgenden Sinus-Formerstufe 48 wird von diesem Impuls eine Sinus-Schwingung abgeleitet, welche einer Phasenvergleichsstufe 49 zugeführt wird. Hierbei wird die ankommende Sinus-Schwingung mit der Frequenz der Sinus-Schwingung eines abstimmbaren Oszillators 51 verglichen. Die von der Phasenvergleichsstufe 49 abgegebene Regelspannung wird in einer Sample Hold-Stufe 52 mit dem vom Frequenzteiler 47 abgegebenen Impuls getastet, so daß die zu diesen Zeiten definierte Regelspannung am Ausgang der Stufe 52 ständig abnehmbar ist.

Diese Regelspannung wird über einen Tiefpaß 53 und einen Differenzverstärker 54 dem Oszillator 51 zugeführt. Zur Einstellung der Frequenz des Oszillators 51 ist der andere Eingang des Differenzverstärkers 54 mit einem Potentiometer 56 verbunden. Diese am Eingang des Oszillators 51 anliegende Regelspannung kann auch über Klemme 57 der Horizontal-Ablenkschaltung zur Linearisierung des Ablenkstroms zugeführt werden, so daß Frequenzschwankungen des Pilotsignals wesentlich vermindert werden.

Der Ausgang des Oszillators 51 ist einerseits — wi» bereits beschrieben — mit der Phasenvergleichsstufe 49 und andererseits über ein Phaseneinstellglied 58 mit den Steuereingängen der Synchron-Demodulatoren

ίο 36, 37 und 38 verbunden, und zwar direkt mit demjenigen des Blau-Demodulators 38, über ein 120 Phasendrehglied 59 mit demjenigen des Rot-Demodulators 37 und über ein 240 -Phasendrehglied 61 mit demjenigen des Grün-Demodulators 36.

Das Phaseneinstellglied 58 ist beispielsweise vom Ausgangssignal des Rot-Demodulators, 37 einstellbar, wenn — wie in Fig. 2a angegeben — für das Farbfilterelement zur Farbsynchronisierung die Farbe Rot gewählt wurde.

ao Zur Erfüllung erhöhter Qualitätsanforderungen kann es erforderlich sein, die beschriebene Farbfernsehkamera zur Erzeugung der Farbwertsignale G', R und B' zu verwenden und eine weitere Aufnahme röhre zur Erzeugung des Luminanzsignals vorzu sehen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Farbfernsehkamera mit einer Aufnahmeröhre, mit einem zwischen dem Objektiv der Kamera und der Signalelektrode der Aufnahmeröhre angeordneten Farbstreifenfilter, mit einer das Farbstreifenfilter beleuchtenden weißen Lichtquelle und mit am Ausgang der Aufnahmeröhre angeschlossenen Kanälen für die Gewinnung eines Leuchtdichtesignals, dreier Farbartsignale und eines Piiotsignals, wobei das Farbstreifenfilter aus drei hintereinanderliegenden Schichten besteht, deren jede aus gleich breiten, senkrecht zur Abtastrichtung angeordneten, abwechselnd transparenten und ihre Komplementärfarbe sperrenden Streifen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen einer Schicht jeweils um ein Drittel der Streifenbreite gegenüber den Streifen der benachbarten Schicht versetzt angeordnet sind, so daß in einer Zeile abwechselnd ein und mit einem Drittel der Streifenbreite sich überlappende zwei Farbstreifen im optischen Strahlengang vor der Signalelektrode (2) angeordnet sind, und daß in bestimmten Abständen voneinander durch Überlagerung von drei Farbstreifen lichtundurchlässige Pilotstreifen (24) gebildet sind.

2. Farbfernsehkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbstreifen (21C) der ersten Schicht (21) geib, die (22C) der zweiten Schicht (22) cyanfarbig und die (23 M) der dritten Schicht (23) magentafarbig sind.

3. Farbfernsehkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der in bestimmten Abständen sich wiederholenden lichtundurchlässigen Pilotstreifen (24) je ein Farbstreifen in jeweils zwei Schichten um die Hälfte der Streifenbreite verbreitert ist.

4. Farbfernsehkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Farbsynchronisierung am Anfang jeder Zeile vor dem Farbstreifenfilter (3) ein Farbfilterelement (26) mit einer der zu den Streifenfilterfarben komplementären Farbe angeordnet ist.

5. Farbfernsehkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die das Farbstreifenfilter (3) beleuchtende weiße Lichtquelle (6) in Abhängigkeit vom Signalstrom der Aufnahmeröhre (1) regelbar ist, derart, daß die Helligkeit der Lichtquelle mit zunehmendem Signalstrom abnimmt und umgekehrt.

6. Farbfernsehkamera nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Aufnahmeröhre zur Erzeugung eines Luminanzsignals angeordnet ist.