DE2425321A1

DE2425321A1 - Farbfernsehkamera

Info

Publication number: DE2425321A1
Application number: DE19742425321
Authority: DE
Inventors: Takashi Nakamura
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1973-05-26
Filing date: 1974-05-24
Publication date: 1974-12-12
Also published as: JPS5010921A; IT1012817B; GB1429162A; FR2231170A1; NL7406955A; FR2231170B1; US3919713A; CA1004347A

Description

It 2896

Sony Corporation/ Tokyo, Japan

Farbfernsehkamera

Die Erfindung bezieht sich auf eine Farbfernsehkamera mit einer Bildaufnahmeröhre und insbesondere auf eine Farbfernsehkamera mit im wesentlichen konstantem Gamma-Wert.

Bei bekannten billigen Färbfernsehkameras ist keine Vorrich tung zur automatischen Einstellung der Irisblende in Übereinstimmung mit Änderungen des einfallenden Lichtes vorgesehen/ so daß die Irisblende von Hand eingestellt werden muß. Ändert sich die einfallende Lichtmenge bei Verwendung einer solchen Kamera nicht häufig, dann ist das kein Problem, aber bei häufiger Änderung der einfallenden Lichtmenge wird die Gamma-Charakteristik der Kamera gemäß des einfallenden Lichtes geändert, so daß die Iris jedesmal eingestellt werden muß. Wird beispielsweise ein Vidicon verwendet, dessen Bildschirmspannung konstant geregelt wird, dann wird sein Gamma-Wert bei Anwachsen der einfallenden Lichtmenge niedrig, während der Gamma-Wert hoch wird, wenn die einfallende Lichtmenge abnimmt, d.h., der Gamma-Wert des Vidicons wird unterschiedlich entsprechend unterschiedlich einfallender Lichtmenge. Als Ergebnis davon wird bei einer Aufnahme desselben weißen Objektes mit dem Vidicon das Verhält-* nis von rotem Licht R, grünem Licht G und blauem Licht B in Übereinstimmung mit der Änderung der einfallenden Lichtmenge geändert, und darausfolgend wird das. Verhältnis von Leuchtdichte- und Farbartsignalen nicht konstant gehalten. Selbst wenn der Weißabgleich bei normaler Helligkeit ausgeführt wird, wird der Weißabgleich ges tört, wenn sich die einfallende Lichtmenge stark

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ändert. Zur Erzeugung eines guten Bildes mit gutem Weißabgleich ist es daher erforderlich, die Irisblende des Vidicon bei jeder Gelegenheit, bei der sich die einfallende Lichtmenge ändert, von Hand einzustellen, oder eine Steuerschaltung für den Weißabgleich zu verwenden, was ziemlich problemvoll und unzweckmäßig ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Farbfernsehkamera mit einer Bildaufnahmeröhre, in der der Pegel eines Farbartsignals in Übereinstimmung mit dem Pegel eines Leuchtdichtesignals zum Erreichen einer Gamma-Korrektion geregelt wird, zu schaffen.

Das von der Farbfernsehkamera abgegebene Videosignal soll einen guten Weißabgleich unabhängig von einer Änderung der einfallenden Lichtmenge besitzen.

Diese Aufgabe wird durch eine Farbfernsehkamera mit einer Bildaufnahmeröhre gelöst, welche gemäß der Erfindung gekennzeichnet ist durch einen Filter zum Erzeugen von farbmäßig getrennten Bildern auf der Bildaufnahmeröhre, eine Einrichtung zum Ableiten eines Leuchtdichtesignals und eines entsprechenden Farbartsignals von der Bildaufnahmeröhre, eine Einrichtung zum Erfassen der Stärke einer Lichtabstrahlung von einem auf der Bildaufnahmeröhre aufzunämenden Objekt, und eine Einrichtung zum Regeln eines Pegels des Farbfernsehsignals in Übereinstimmung mit dem Signal von dem Lichtstärkedetektor.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispxelen anhand der Figuren. Von den Figren zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung mit Blockschaltbild einer Ausfuhrungsform der Farbfernsehkamera;

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Fig. 2 Vorderansichten einer Ausführungsform des Farbstreifenfilter in auseinandergezogener Form, wie er in Fig. 1 verwendet wird;

Fig. 3 eine Vorderansicht von durch den in der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform verwendeten Filter Farbgetrennten Bildern; und

Fig. 4 Schaltungsdiagramme des wesentlichen Teiles der ^{und 5} Erfindung.

In Fig. 1 ist mit 1 ein aufzunehmendes Objekt und mit 2 eine Bildaufnahmeröhre bezeichnet. In dem Strahlengang zwischen Objekt 1 und Bildaufnahmeröhre 2 sind eine Bildaufnahmelinse 3, Feldlinsen 4 und 5 und eine Wiederabbildungslinse 6 sowie ein Farbfilter 7 zwischen den Feldlinsen 4 und 5 oder in der Brennebene der Bildaufnahmelinse 3 angeordnet.

In Fig. 2 ist ein Beispiel des Farbfilters 7 gezeigt. Der Farbfilter 7 besteht aus einem Paar von farbig gestreiften Filtern 71 und 72. Ein farbig gestreifter Filta: 71 weist eine Mehrzahl von streifigen transparenten Bereichen oder Elementen 7 auf, welche panchromatisches Licht durchleiten, und eine Mehrzahl von gelbstreifigen Filterbereichen oder Elementen 7_γ, welche gelbes Licht durchleiten. In diesem Fall sind diese Bereihe 7_W und 7y aufeinanderfolgend alternativ unter einem Neigungswinkel (welcher später noch beschrieben wird) in Bezug auf die Horizontalabtastlinie angeordnet. Der andere farbstreifige Filter 72 weist eine Mehrzahl von streifigen Transparentbereichen oder Elementen 7_W und eine Mehrzahl von Zyan-streifigen Filterbereichen oder Elementen 7_, welche Zyan-Licht hindurchleiten, auf, In diesem Fall sind die Bereiche 7_W und 7-, aufeinanderfolgend und abwechselnd mit einem Neigungswinkel gegen die horizontale Abtastlinie entgegengesetzt zum vorgenannten Neigungswinkel angeordnet, oder die Anordnungsrichtungen der beiden Filterbereiche sind symmetrisch bezüglich der Horizontallinie zwischen den Filtern 71 und 72, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. In diesem

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Fall ist der Wiederholungsabstand (Gang) der Bereiche 7„ und 7_ derselbe wie von den Bereichen 7 und 7_γ. Der Farbfilter 7, der durch Überlagern der farbgestreiften Filter 71 und 72 gebildet wird, ist in der bereits erwähnten Weise zwischen den Feldlinsen 4 und 5 angeordnet.

Auf diese Weise werden die in dem von dem Objekt 1 kommenden Licht enthaltenen Farblichtkomponenten einer speziellen Modulation durch den Farbfilter- 7 unterzogen, was zur Folge hat, daß farbmäßig getrennte Bilder mit einem karierten Muster mit panchromatischem Licht, rotem Licht und blauem Licht auf eine lichtelektrische Umwandlungsebene 9 auf der Bildaufnahmeröhre abgebildet werden.

Der Neigungswinkel des farbmäßig gestreiften Filters 71 gegen die Horizontalzeilenabtastung wird in der folgenden Weise bestimmt. Die Wiederhiung der Filterbereiche 7_W und 7„ wird in jeder Horizontalabtastzeile um -$- verschoben, wie es in Fig. gezeigt ist, wenn das den Filter 71 entsprechende farbseparierte Bild in einem der ungeraden und geraden Felder abgetastet wird, wobei das Ausgangssignal von der Bildaufnahmeröhre 2 einer willkürlichen Abtastzeile A um —γ- vorgeeilt (oder verzögert) wird gegenüber dem Ausgangssignal von der Bildaufnahmeröhre 2 entsprechend der folgenden Abtastzeile -^j₊₁ · Wie bereits erwähnt wurde, ist der Neigungswinkel der Bereiche 7„ und 7_C des Filters 72 symmetrisch zu dem des Filters 71, so daß bei einer Abtastung des farbseparierten Bildes entsprechend dem Filter 72 das Ausgangssignal von der Bildaufnahmeröhre 2 entsprechend der Abtastzeile -^_i+1 um —γ- vorgeeilt (oder verzögert) ist gegenüber der entsprechenden Abtastzeile -i. .

Das Ausgangssignal von der Bildaufnahmeröhre 2 oder das Signal E(t), welches durch Abtasten der farbseparierten Bilder durch die Filter 71 und 72 erzeugt wird, wird einem Tiefpaßfilter und einem Bandpaßfilter 12 jeweils zugeführt. Das Tiefpaßfilter

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11 liefert ein Niederfrequenzsignal L». Da das Niederfrequenzsignal L_Q als ein Leuchtdichtesignal betrachtet werden kann, wird dieses Signal in der folgenden Beschreibung als Leuchtdichtesignal Sy verwendet. Das Leuchtdichtesignal Sy wird einer Gairana-Korrektionsschaltung 10 für das Leuchtdichtesignal S_Y zugeführt. Währenddessen wird von dem Bandpaßfilter 12 ein moduliertes Farbsignal oder Farbartsignal E_c(t) abgeleitet, welches über eine Verbindungsschaltung 40, die später beschrieben wird, zu Addierstufen 13 und 14, welche eine Demodulationsschaltung 30 bilden, und zu einer Verzögerungsschaltung 15 zur Verzögerung um eine Horizontalperiode zugeführt^Oas verzögerte Ausgangssignal von der Verzögerungsschaltung« 15 wird Phasenschiebern 16 und 17 zugeführt, um bezüglich der Phase um —5p- und - -5^- verschoben zu werden. Die phasenverschobenen Signale Ep (t) ' und Ep (t)" werden den Addierstufen 13 und 14 zugeführt, wo sie zu dem Signal E„(t) hinzugefügt werden. Die Ausgangssignale von den Addierstufen 13 und 14 werden Detektorschaltungen 18 und 19 zugeführt, die durch Demodulation blaue und rote Farbsignale B und R erzeugen. Die Farbsignale B und R werden Subtrahierschaltungen 28a und 28b zugeführt zur Erzeugung von Farbdifferenzsignalen B-Y und R-Y, die einer Modulationsschaltung 31 zugeführt werden, welche mit einem Farbzwischenträgersignal einer Frequenz von 3,58 MHz beaufschlagt wird. Die Modulationsschaltung 31 erzeugt ein· Farbartsignal S_c. Das Farbartsignal S_c und das Leuchtdichtesignal S_y über die Gamma-Korrektionsschältung 10 werden einem Farbkodierer 21 zugeführt, wo sie in ein Farbfernsehsignal beispielsweise des NTSC-Systems umgewandelt und an einen Ausgang 23 geliefert werden.

Die Korrektionsschaltung 40 steuert den Pegel des Farbartsignals (Chrominanzsignals), welches in Übereinstimmung mit dem Pegel des Leuchtdichtesignals Sy hindurchgehen kann. Wächst beispielsweise die Menge des einfallenden Lichtes an, dann wird der Gamma-Wert der Bildaufnahmeröhre 2 niedrig, während bei einem Verkleinern der einfallenden Lichtmenge der Gamma-Wert hoch wird. Ent-

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sprechend arbeitet die Korrektionsschaltung 40 zum Vergrössern des Pegels des Farbartsignals bei Anwachsen der einfallenden Lichtmenge und verkleinert den Pegel des Farbartsignales, wenn die Menge des einfallenden Lichtes abnimmt.

Im folgenden wird eine Ausführungsform der Korrektionsschaltung 40 unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieb en. Mit 41 ist eine Eingangsklemme bezeichnet, der das Leuchtdichtesignal S_v zugeführt wird. Das Leuchtdichtesignal S„ wird dann einem Gleichrichter 42 zum Gleichrichten in der Spitze zugeführt. Das Ausgangssignal vom Gleichrichter 42 wird der Basis eines Transistors Q- zugeführt, der einen Differentialverstärker 43 mit einem anderen Transistor Q~ bildet. Eine Ausgangsklemme ist über ein Bandpaßfilter 44 mit dem Kollektor des Transistors 0- verbunden. Ein Farbartsignal S¹', welches korrigiert ist, wird an der Ausgangsklemme 45 erhalten. Die Emitter der Transistoren Q- und 0.2 sind gemeinsam mit dem Kollektor eines Transistors 0.3 verbunden, dessen Basis mit einem Farbartsignal S'_c von dem Bandpaßfilter 12 beaufschlagt wird. Die Basis des Transistors Q₃ ist mit einer Eingangsklemme 46 für das Farbartsignal S' verbunden. Widerstände 47 bilden eine Vorspannungsschaltung 48 für den Transistor Q,, und mit 49 ist eine Gleichstromklemme +B bezeichnet.

Wie oben beschrieben wurde, wird bei einem Anwachsen der einfallenden Lichtmenge der Gamma-Wert der Bildaufnahmeröhre 2 niedrig, während bei einem Abfallen der einfallenden Lichtmenge der Gamma-Wert hoch wird. Daher wird, wenn das Ausgangssignal oder der Pegel des Farbartsignals S¹-, anwächst, um den Gamma-Wert im Fall einer großen einfallenden Lichtmenge groß zu machen, und bei einem Verkleinern des Pegels des Farbartsignals S'_c, um den Gamma-Wert in dem Fall der einfallenden Lichtmenge klein zu machen, die Variation des Gamma-Wertes korrigiert, und daher wird das Verhältnis von dem Leuchtdichtesignal und dem Farbartsignal konstant geregelt. Daher wird, selbst wenn die

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Menge des einfallenden Lichtes va riiert, der Gamma-Wert im wesentlichen konstant gehalten, und der WeißahgLeich wird dadurch nicht verschlechtert.

Bei der in Fig. 4 gezeigten Korrektxonsschaltung 40 wähst der Kollektorstrom des Transistors Q.. an, wenn die Menge des einfallenden Lichtes anwächst und der Gleichstrompegel des Leuchtdichtesignals, welches in der Spitze gleichgerichtet ist, hoch wird. Auf diese Weise wird der Verstärkungsfaktor des Farbartsignals S¹' an der Klemme 45 hoch. Nimmt der Gleichstrompegel des Leuchtdichtesignals Sy ab, dann wird andererseits im Gegensatz dazu der Verstärkungsfaktor des Leuchtdichtesignals S'_c niedriger. Faßt man die obigen Operationen zusammen, dann wird der Verstärkungsfaktor der Farbartsignale S' hoch oder niedrig in Übereinstimmung mit dem Pegel des Leuchtdichtesignals Sy, und diese Variation des Verstärkungsfaktors ist bezüglich der Richtung entgegengesetzt derjenigen des Gamma-Wertes. Dementsprechend kann man sagen, daß die Variation des Gamma-Wertes von außen korrigiert wird. Als Ergebnis davon kann die Verschiebung des Weißabgleiches als Folge der Variation des Gamma-Wertes zur Erzeugung eines Bildes mit einem guten Weißabgleich kompensiert werden.

Fig. 5 zeigt eine andere Ausführungsform der Korrektionsschaltung 40. In dieser Aus führungs form wird das Farbartsignal S'-_c über eine Eingangsklemme 46 dr Basis eines Transistors Q^ zugeführt, dessen Kollektor über einen Kopplungstransformator 50 mit der Ausgangsklemme 45 verbunden ist. Auf der Emitterseite des Transistors Q₄ ist eine Steuerschaltung 51 vorgesehen, um den Verstärkungsgrad des Farbartsignals S'_c in Übereinstimmung mit dem Pegel des Leuchtdichtesignals S_y zu regeln. Die Steuerschaltung 51 besteht aus einer Reihenschaltung einer Diode 51a und einem variablen Widerstand 51b und ist an ihrem einen Ende mit einem Verbindungspunkt £* zwischen Emitterwiderständen 52a und 52b für den Transistor Q₄ und an ihrem anderen Ende mit dem Gleichrichter 42 über eine Widerstahdsgruppe 53 zur Teilung der

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Spitzen-gleichgerichteten Gleichspannung verbunden.

Die an einem Verbindungspunkt t ^ zwischen der Steuerschaltung 51 und der Widerstandsgruppe 53 auftretende Spannung ändert sich in Übereinstimmung mit dem Gleichstrompegel des Leuchtdichtesignals Sy, welches spitzengleichgerichtet ist. Besteht jedoch ein Stromweg a durch die Steuerschaltung 51, dann nimmt die Impedanz des Transistors Q^ an seiner Emitterseite ab, so daß der Verstärkungsfaktor des Farbartsignals S' hoch wird. Besteht dagegen kein Stromweg a, dann wächst die Impedanz an, um den Verstärkungsfaktor niedrig zu machen. Demgemäß wird, da die Spannung am Verbindungspunkt ·£- gesteuert wird durch den Pegel des Leuchtdichtesignals Sy, der Stromweg a durch die Steuerschaltung 51 gebildet, wenn der Pegel anwächst, aber der Stromweg a wird nicht gebildet, wenn der Pegel abnimmt. Daher kann in der im Zusammenhang mit Fig. 4 beschriebenen Weise der Verstärkungsfaktor des Farbartsignals S'_c geregelt werden, um die Korrektion des Gamma-Wertes zu erreichen. Als Ergebnis davon wird selbst bei Änderung der einfallenden Lichtmenge ein Weißabgleich erreicht.

Wie oben beschrieben wird der Verstärkungsfaktor des Farbartsignals S'_c in Übereinstimmung mit dem Pegel des Leuchtdichtesignals Sy geregelt, um den Gamma-Wert der Bildaufnahmeröhre selbst dann konstant zu regeln, wenn die einfallende Lichtmenge eine Änderung des Gamma-Wertes bewirken würde. Dadurch wird der Weißabgleich zur Erzeugung eines guten Bildes stets aufrecht erhalten. Wird das Bild schlechter oder ändert sich die einfallende Lichtmenge, dann ist es daher nicht erforderlich, den Weißabgleich jedesmal zu ändern. Es ist daher offensichtlich, daß die Erfindung zu einer wesentlichen Besserung bei Anpassung an eine einfach gebaute Kamera führt.

Bei der oben beschriebenen Ausfuhrungsform wird eine normale Kamera verwendet, bei der die Bildschirmspannung der Bildaufnahmeröhre 2 nicht geregelt wird, so daß der Pegel des Leucht-

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dichtesignals Sy in Übereinstimmung mit der einfallenden Lichtmenge geändert wird. Demgemäß wird der Verstärkungsfaktor des Farbartsignals S'_c durch den Pegel des Leuchtdichtesignals Sy geregelt, um die Gamma-Charakteristik konstant zu halten. Es ist aber auch möglich, die Bildschirmspannung als das Steuersignal zusätzlich zu oder anstelle des Leuchtdichtesignals Sy zu verwenden.

Eine solche Kamera ist bekannt, bei der, um ihr aufgenommenes Ausgangssignal (empfangenes Ausgangssignal) unabhängig von der Menge des einfallenden Lichtes konstant zu halten, die Bildschirmspannung in Übereinstimmung mit dem Ausgangspegel von der Bildaufnahmeröhre geändert wird, um die Empfindlichkeit der Bildaufnahmeröhre ai variieren. Bei einer solchen Kamera wird bei einem Absenken des Ausgangssignalpegels die Bildschirmspannung hoch gemacht, um die Empfindlichkeit der Bildaufnahmeröhre hoch zu machen. In diesem Fall kann, da das Ausgangssignal konstant geregelt wird, das Leuchtdichtesignal nicht als das Regelsignal verwendet werden. Als Folge der Tatsache, daß bei einer hohen Bildschirmspannung der Gamma-Wert der Bildaufnahmeröhre angemessen groß wird, wird zum Halten des Weißabgleiches immer dann, wenn die Menge des einfallenden Lichtes klein is.t, die Bildschirmspannung hoch gemacht und der Klemme 41 in Fig. 4 oder Fig. 5 zugeführt, um den Verstärkungsfaktor des Farbartsignals zu verkleinern. Auf diese Weise wird selbst wenn der Gamma-Wert anwächst, die Gamma-Charakteristik angenähert konstant gehalten mit dem Ergebnis, daß der Weißabgleich auch in diesem Fall nicht gestört wird. In diesem Fall muß jedoch die Ausgangsklemme 45 von dem Kollektor des Transistors Q2 in der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform abgeleitet werden.

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Claims

Patentansprüche

Farbfernsehkamera mit einer Bildaufnahmeröhre, gekennzeichnet durch Filter (7) zum Erzeugen von farbseparierten Bildern auf der Bildaufnahmeröhre (2), eine Einrichtung zum Ableiten eines Leuchtdichtesignals und eines Farbartsignals von der Bildaufnahmeröhre (2}, eine Einrichtung zum Erfassen der von einem auf der Bildaufnahmeröhre aufzunehmenden Objekt abgestrahlten Lichtmenge und eine Einrichtung zum Regeln eines Pegels des Farbfernsehsignals in Übereinstimmung mit dem Signal von dem Lichtstärkedetektor.
2. Farbfernsehkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtstärkedetektor durch eine Schaltung verkörpert ist, welche den Pegel des Leuchtdichtesignals erfaßt.
3. Farbfernsehkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtstärkedetektor durch eine Schaltung verkörpert ist, die die Bildschirmspannung der Bildaufnahmeröhre erfaßt.
4. Farbfernsehkamera nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (7) ein Paar sich schneidender streifenförmiger Filter aufweist.

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