DE3338317A1 - Fernsehkamera - Google Patents
FernsehkameraInfo
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/10—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from different wavelengths
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- H04N23/16—Optical arrangements associated therewith, e.g. for beam-splitting or for colour correction
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Description
VICTOR COMPANY OF JAPAN, LTD., Yokohama, Japan
Fernsehkamera
Die Erfindung bezieht sich auf eine Fernsehkamera gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Nach der Erfindung
ist das optische Filter der Fernsehkamera so ausgelegt, daß es zum einen die Erzeugung einer Farbschwebung
verhindert, die sehr leicht bezüglich zweier Richtungen erzeugt wird, von denen die eine Richtung mit
der Abtastrichtung eines Elektronenstrahls in der Aufnahmeröhre übereinstimmt und die andere Richtung zu dieser
Abtastrichtung senkrecht verläuft, wenn unter Verwendung der vertikalen Korrelation der Ausgangsfarbsignale
in wechselseitig benachbarten Abtastzeilen eine Farbtrennung ausgeführt wird, und daß es zum anderen
auch eine Verschlechterung der Auflösung verhindert.
Eine Fernsehkamera, die von einer einzigen Aufnahmeröhre
Gebrauch macht, enthält ein farbentrennendes optisches System mit einem Farbentrenn-Streifenfilter.
In einem derartigen optischen System kommt es jedoch zwischen der hohen Frequenzkomponente des Luminanzsignals
und dem Chrominanzsignal zu Schwebungen. Um die. hohe Frequenzkomponente
des Luminanzsignals zu begrenzen und damit die obigen Schwebungen zu vermindern, verwendet man
im allgemeinen ein optisches Tiefpaßfilter. Normalerweise hat ein solches optisches Tiefpaßfilter einen Dämpfungspol
in der Filterkennlinie.
In der Fernsehkamera, die von einer solchen Art ist, bei der die Farbtrennung unter Verwendung der vertikalen
Korrelation im Bild ausgeführt wird, erfolgt die Trennung des Chrominanzsignals dadurch, daß das auf eine
N-te (N ist eine ganze Zahl) Abtastzeile bezogene Aus-
gangssignal und das auf eine (N+1)-te Abtastzeile bezogene
Ausgangssignal um eine Horizontalabtastperiode verzögert oder in der Phase um 7Γ/2 verschoben werden
und Aufeinanderfolgen aus Addition, Subtraktion und Erfassung (Detektion) ausgeführt werden. Diese Art von
Fernsehkamera macht beispielsweise von einer Aufnahmeröhre mit einem Uberschneidungsfilter (intercrossing
type filter) oder einem Festkörper-Bildaufnahmeelement Gebrauch, das ein Filter mit einer Bayer-Anordnung enthält.
In einer derartigen Fernsehkamera wird ein Störsignal erzeugt, und zwar aufgrund der hohen Frequenzkomponente
des Luminanzsignals, und es wird eine Farbschwebung
in einer ersten Richtung (im allgemeinen in der Horizontalrichtung), die der Abtastrichtung des
Elektronenstrahls in der Aufnahmeröhre entspricht, und in einer Richtung (im allgemeinen inder Vertikalrichtung),
die zur Abtastrichtung senkrecht verläuft, erzeugt. Die Farbschwebung bezüglich der Vertikalrichtung
tritt auf, wenn die Vertikalkorrelation nicht benutzt werden kann. Beim Abtasten des vertikalen Endes des
Bildes sind das auf die N-te Abtastzeile bezogene Ausgangssignal und das auf die (N+1)-te Abtastzeile bezogene
Ausgangssignal vollkommen beziehungslos zueinander, so daß eine vertikale Korrelation nicht möglich ist. Erfolgt
beispielsweise in der N-ten Abtastzeile eine Abtastung von Weiß und in der (N+1)-ten Abtastzeile eine
Abtastung von Schwarz kann man die gewünschten Primärfarben aus Rot (R) und Blau (B) nicht erhalten, so daß
die drei Primärfarben aus Rot (R), Grün (G) und Blau (B) unausgewogen oder nicht balanciert sind. Beim Auftreten
einer derartigen Unausgewogenheit erscheinen unerwünschte Farben auf dem Schirm eines Kontroll-Fernsehempfängers.
Um die obige Farbschwebung zu vermeiden, wird in das optische System ein optisches Filter eingesetzt,
das in der horizontalen und in der vertikalen Richtung wirkt, d»h. ein in zwei Dimensionen wirkendes
Filter.
Ein herkömmliches optisches Filter dieser Art enthält eine Stapelanordnung aus einer ersten, einer
zweiten und einer dritten Kristallplatte, die ein Lichtbündel aufspalten oder trennen. Die erste Kr istallplatte
ist so ausgelegt, daß sie ein auftreffendes Lichtbündel in der Abtastrichtung aufspaltet oder
trennt, und die zweite Kristallplatte ist so ausgelegt, daß sie ein auftreffendes Lichtbündel in einer Richtung
aufspaltet oder trennt, die gegenüber der Achse der Abtastrichtung um 45° im Uhrzeigersinn gedreht
ist. Die dritte Kristallplatte ist so ausgelegt, daß
sie ein auftreffendes Lichtbündel in einer Richtung aufspaltet oder trennt, die in bezug auf die Achse der
Abtastrichtung um 45° im Uhrzeigersinn gedreht ist.
Bei dem obigen herkömmlichen optischen Filter wird somit ein einziges einfallendes Lichtbündel in
zwei Richtungen aufgespalten oder getrennt, d.h. in der Horizontal- und Vertikalrichtung. Das herkömmliche
optische Filter wirkt daher in zwei Dimensionen. Das in der Horizontalrichtung aufgespaltene oder getrennte
Lichtbündel und das in der Vertikalrichtung aufgespaltene oder getrennte Lichtbündel werden jeweils in zwei
Strahlen aufgespalten oder getrennt. Auf diese Weise erhält man aus einem einzigen einfallenden Lichtbündel
vier Strahlen. Trotzdem ist es in der Horizontalrichtung (Abtastrichtung) nicht möglich, die Erzeugung der
Farbschwebung in einem Frequenzband im Bereich einer Frequenz zu verhindern, die das Doppelte der Trägerfrequenz
beträgt. Bezüglich der Vertikalrichtung (Richtung senkrecht zur Abtastrichtung) ist es möglich, die
Erzeugung der Farbschwebung zu vermeiden. Jedoch wird die Auflösung gering, was auf die Übermäßige Wirkung
zur Verhinderung der Erzeugung der Farbschwebung zurückzuführen ist. Diese unerwünschten Eigenschaften treten
auf, weil das herkömmliche optische Filter nur in
zwei Dimensionen wirkt. Es tritt somit der Nachteil auf, daß ein feinstreifiges Muster von der Fernsehkamera
mit dem herkömmlichen optischen Filter nicht aufgenommen werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fernsehkamera der gattungsgemäßen Art so weiterzubilden,
daß mit der Verhinderung der Erzeugung von Farbschwebungen bezüglich der zur Abtastrichtung senkrechten
Richtung keine beachtliche Verschlechterung der Auflösung einhergeht und darüber hinaus auch bezüglich der
Abtastrichtung die Erzeugung von Farbschwebungen nicht nur in einem Frequenzband im Bereich der Trägerfrequenz
sondern auch in einem Frequenzband vermieden wird, das im Bereich der doppelten Trägerfrequenz liegt.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst. Diese Lösung besteht im
Prinzip darin, daß die Fernsehkamera mit einem optischen Filter ausgerüstet ist, das ein einziges einfallendes
^20 Lichtbündel in zwei Richtungen aufspaltet oder trennt,
nämlich in der Abtastrichtung des Elektronenstrahls innerhalb der Aufnahmeröhre und in der zur Abtastrichtung
senkrechten Richtungj, und das das in der Abtastrichtung
aufgespaltene Lichtbündel und das in der zur Abtastrichtung senkrechten Richtung aufgespaltene Lichtbündel
jeweils in vier Strahlen aufspaltet oder trennt, so daß aus dem einzigen einfallenden Lichtbündel acht Strahlen
hervorgehen. Auf diese Weise ist es möglich, die Erzeugung der Farbschwebung bezüglich der zur Abtastichtung
senkrechten Richtung wirksam zu verhindern, und zwar ohne Verschlechterung der Auflösung. Es wird somit eine
befriedigende Auflösung erzielt. Darüber hinaus wird bezüglich der Abtastrichtung die Erzeugung der Farbschwebung
wirksam in einem Frequenzband verhindert, das im Bereich der Trägerfrequenz liegt, und außerdem in einem
Frequenzband, das im Bereich einer Frequenz liegt, die der doppelten Trägerfrequenz entspricht.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand von
Zeichnungen beispielshalber erläutert. Es zeigt:
F I G . 1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform
eines herkömmlichen optischen Filters,
F I G . 2 und 3 die Aufspaltungsrichtungen und Aufspaltungszustände
des Lichtbündels in jeder der Kristallplatten des in FIG. 1 dargestellten optischen Filters,
F I G . 4 eine allgemeine Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines optischen Systems in einer Fernsehkamera
mit einem optischen Filter nach der Erfindung,
F I G . 5 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines in der Fernsehkamera nach der
Erfindung verwendeten optischen Filters, F I G . 6 eine Darstellung zur Erläuterung der
Aufspaltrichtungen des Lichtbündels in jeder der Kristallplatten des in FIG. 5 gezeigten optischen Filters,
F I G . 7A, 7B und 7C Darstellungen zur Erläuterung der Aufspaltungszustände des Lichtbündels in jeder
der Kristallplatten des in FIG. 5 gezeigten optischen Filters,
F I G · 8 den gesamten Aufspaltungszustand des Lichtbündels in dem in FIG. 5 gezeigten optischen Filter,
F I G . 9 eine grafische Darstellung zur Veranschaulichung
der MÜF-Kennlinie (MÜF « Modulationsübertragungsfunktion
oder Modulationstiefe) des in FIG. 5 gezeigten optischen Filters bezüglich einer Richtung
(im allgemeinen in der vertikalen Richtung), die senkrecht zur Abtastrichtung des Bildaufnahmeelements verläuft,
und
FIG. 10 eine grafische Darstellung zur Veranschaulichung
der MÜF-Kennlinie des in FIG. 5 gezeigten optischen Filters bezüglich der Abtastrichtung (im allgemeinen
in horizontaler Richtung) des Bildaufnahmeelements.
Das in FIG. 1 dargestellte herkömmliche optische Filter 10 enthält aufeinandergestapelte Kristallplatten
11, 12 und 13, die Licht aufspalten oder trennen. Die Kristallplatte 11 ist so ausgelegt, daß sie ein
auf sie treffendes Lichtbündel in einer durch einen Pfeil 11A eingezeichneten Richtung aufspaltet oder
trennt, der mit der Abtastrichtung zusammenfällt, die in FIG. 2 in der Richtung der X-Achse liegt. Die Kristallplatte
12 ist so ausgelegt, daß sie ein auftreffendes
Lichtbündel in einer in FIG. 2 durch einen Pfeil 12A eingezeichneten Richtung aufspaltet oder
trennt, die gegenüber der Achse der Abtastrichtung um 45° im Gegenuhrzeigersinn gedreht ist. Die Kristallplatte 13 ist so ausgelegt, daß sie ein auftreffendes
Lichtbündel in einer in FIG. 2 durch einen Pfeil 13A eingezeichneten Richtung aufspaltet oder trennt, die
gegenüber der Achse der Abtastrichtung um 45° im Uhrzeigersinn gedreht ist. Folglich wird bei diesem optischen
Filter 10 ein einziges einfallendes Lichtbündel 14 in der Abtastrichtung und in einer zur Abtastrichtung
senkrecht verlaufenden Richtung (Richtung der Y-Achse in FIG. 2) aufgespalten oder getrennt.
Weiterhin werden der in der Abtastrichtung aufgespaltene Lichtstrahl und der Lichtstrahl, der in der senkrecht
zur Abtastrichtung verlaufenden Richtung aufgespalten ist, jeweils in zwei Strahlen aufgespalten oder
getrennte Dies bedeutet, wie es in FIG. 3 dargestellt istj daß das einzige einfallende Lichtbündel 14 in
vier Strahlen aufgespalten oder getrennt wird, die jeweils
durch Punkte P19 P2, P^ und P^ laufen. In FIG.
eingezeichnete Yektoren V^1, V^ un^ V1, stellen die
Aufspaltungsrichtung und den Aufspaltungsabstand in jeder der .Kristallplatten 11, 12 und 13 dar.
Da bei dem optischen Filter 10 ein einziges einfallendes Lichtbündel in zwei Strahlen in der Richtung
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der Y-Achse getrennt wird, kann man die MÜF-Kennlinie
bezüglich der zur Abtastrichtung senkrecht verlaufenden
Richtung durch die folgende Gleichung beschreiben:
V « costff*Py
In dieser Gleichung stellt f die Raumfrequenz dar, und P ist der Aufspaltungs- oder Trennabstand zwischen
den getrennten Strahlen längs der Y-Achse. Aus FIG. 9 geht hervor, daß die Kennlinie K7.1 eine Kurve ist, die
bei einem Fang-Punkt U scharf abfällt. Der Wert der Modulationsübertragungsfunktion MÜF nimmt daher jenseits
einer vertikalen Störsignalfrequenz fv stark ab,
so daß das Störsignal beträchtlich unterdrückt wird.
Allerdings ist die Auflösung gering. Die vertikale Störsignalfrequenz
fy erhält man dadurch, daß die Frequenz des Storsignals, das bei der Aufnahme eines Husters mit
parallel zur Abtastrichtung verlaufenden Streifen erzeugt wird, in eine Frequenz in der Abtastrichtung umgewandelt
wird. Das herkömmliche optische Filter 10 ist mit Nachteilen verbunden, weil die Auflösung im
höheren Frequenzband in der Nachbarschaft der Frequenz fv gering ist.
Andererseits kann man die MÜF-Kennlinie des optischen Filters 10 bezüglich der Abtastrichtung durch die
folgende Gleichung beschreiben:
M11 1 = cosiTf*Px
In dieser Gleichung stellt f die Raumfrequenz dar, und P„ ist der Aufspaltungs- oder Trennabstand zwischen den
getrennten Strahlen längs der X-Achse. Die Kennlinie MH'
ist in FIG. 10 durch eine entsprechend bezeichnete Kurve dargestellt. Wie man FIG. 10 entnehmen kann, tritt
hier ein Nachteil bezüglich der Beseitigung des Stör-
·:·- -:· '" 33 3Β3Ί 7
signals (Farbschwebung) in einem Frequenzband in der
Nachbarschaft einer Frequenz auf, die das Zweifache der Trägerfrequenz beträgt.
Durch die Erfindung werden die Nachteile der herkömmlichen Fernsehkamera mit dem optischen Filter 10
überwunden. Im folgenden wird ein AusfUhrungsbeispiel
einer nach der Erfindung ausgebildeten Fernsehkamera beschrieben.
Bei einer in FIG. 4 dargestellten Fernsehkamera ist eine Linse 21 am Grundkörper 22 der Fernsehkamera
abnehmbar befestigt. Eine Aufnahmeröhre 23 und ein optisches Filter 24, das ein wesentliches Teil der Erfindung
bildet, sind in den Grundkörper 22 der Fernsehkamera eingebaut. Das optische Filter 24 ist vor der Aufnahmeröhre
23 angeordnet. Das von einem Gegenstand kommende Licht passiert die Linse 21, das optische Filter
24 sowie ein vor der Aufnahmeröhre 23 vorgesehenes Farbtrenn-Streifenfilter 26 und erreicht dann ein Target
27 der Aufnahmeröhre 23. Das Target 27 wird in der X-Richtung abgetastet, wobei die Abtastung aufeinanderfolgend
in der Richtung von -Y verschoben wird. An einem nicht dargestellten Ausgangsanschluß des Target
27 tritt ein Chrominanzmultiplexsignal auf. Dieses Chrominanzmultiplexsignal gelnagt durch eine Demodulations
schaltung und einen Farbcodierer innerhalb des Grundkörpers 22 der Fernsehkamera und wird dann vom
Grundkörper 22 der Fernsehkamera als ein Farbvideosignal zur Verfügung gestellt, das mit einem vorbestimmten
Farbfernsehsystem konform ist.
Aus FIG. 5 geht hervor, daß das optische Filter aufeinandergestapelte Kristallplatten 30, 31 und 32
enthält, die Licht aufspalten oder trennen. Die Kristallplatte 30 ist so ausgelegt, daß sie ein auftref-
•:" -:- -33383T7
fendes Lichtbündel in einer Richtung aufspaltet oder
trennt, die in FIG. 6 durch einen Pfeil 3OA eingezeichnet ist und mit der Abtastrichtung des Elektronenstrahls
innerhalb der Aufnahmeröhre 23 zusammenfällt. Die durch den eingezeichneten Pfeil 30A eingezeichnete
Richtung liegt in der X-Achse. Die Kristallplatte 31 ist so ausgelegt, daß sie ein auftreffendes
Lichtbündel in einer Richtung aufspaltet oder trennt, die in FIG. 6 durch einen Pfeil 31A dargestellt
ist und gegenüber der Abtastrichtung um 45° gedreht ist. Die Kristallplatte 32 ist so ausgelegt, daß
sie ein auftreffendes Lichtbündel in einer Richtung aufspaltet oder trennt, die in FIG. 6 durch einen Pfeil
32A eingezeichnet ist und senkrecht zur Abtastrichtung verläuft. Die durch den Pfeil 32A angegebene Richtung
fällt mit der Y-Achse zusammen.
Bei dem optischen Filter 24 wird somit ein einziges einfallendes Lichtbündel 33 in einer solchen Weise
aufgespalten oder getrennt, wie es aus FIG. 7A, 7B, 7 C und 8 hervorgeht. In FIG. 8 stellen Vektoren V™,
V-^1 und V32 die Aufspaltungs- oder Trennrichtung und
den Aufspaltungs- oder Trennabstand in jeder der Kristallplatten 30, 31 und 32 dar.
Das einfallende Lichtbündel 33 erreicht zunächst
einen Punkt P10 in der Kristallplatte 30. Am Punkt P10
tritt eine Doppelbrechung auf, und, wie es in FIG. 7A gezeigt sowie durch den Vektor V^0 in FIG. 8 angedeutet
ist, wird das einfallende Lichtbündel 33 in einen ordentlichen Strahl LQ, der durch den Punkt P10 geht,
und in einen außerordentlichen Strahl Lg, der durch
einen Punkt P11 in der Kristallplatte 30 geht, aufgespalten.
Die Strahlen Lq und Lg erreichen anschließend im
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-13-
Stapel die Kristallplatte 31. Teilt man die Strahlen
Lq und Lg bezüglich einer Richtung, die mit der optischen
Achse (gegenüber der Abtastrichtung um 45° gedreht)
der Kristallplatte 31 zusammenfällt, und bezüglich einer Richtung, die zu dieser optischen Achse
senkrecht verläuft, in Komponenten auf, dann sind die Strahlen (Komponenten) LQ1 und Lg1 ordentliche Strahlen
und die Strahlen (Komponenten) Lq£ und L^ außerordentliche
Strahlen in der Kristallplatte 31. FoIglieh
werden die beiden Strahlen Lq und Lg in die
Strahlen LQ1 und Lg1 sowie in die Strahlen LQ2 und
^er Kristallplatte 31 aufgespalten oder getrennt.
Die Strahlen Lq1 und Lg1 laufen geradlinig durch Punkte
P1Q und P11 in der Kristallplatte 31, wie es in
FIG. 7B gezeigt ist. Die Punkte P10 und P11 in der
Kristallplatte 31 fallen jeweils mit den Punkten P10
und P11 in der Kristallplatte 30 zusammen, wenn man senkrecht auf die von der X-Achse und Y-Achse gebildete
Ebene blickt. Andererseits werden die Strahlen LQ2
und Lg2 in der Richtung gebrochen, die um 45° gegenüber
der Abtastrichtung gedreht ist. Dies ist durch den Vektor 31 in FIG. 8 angedeutet. Die Strahlen L02 und
passieren somit Punkte P12 und P1,.
Teilt man die vier aufgespaltenen oder getrennten Strahlen L01, Lq2» Lg1 und Lg2 in Sinuskomponenten und
Kosinuskomponenten bezüglich der X-Achse und Y-Achse sind die Strahlen (Komponenten) LqIcos'
LQ2sin 1^ ^Ksin au^erorc^en^ic^e Strahlen und die
Strahlen (Komponenten) LQ1sin, Lg1sin, L02cos und
ordentliche Strahlen in der im Anschluß gesta-
C0S
pelten Kristallplatte 32. Von den Strahlen, die in der
Kristallplatte 32 durch die Punkte P10 bis P1, gehen,
laufen somit die ordentlichen Strahlen geradlinig durch, wohingegen die außerordentlichen Strahlen in
der Richtung der Y-Achse gebrochen werden, wie es durch
den Vektor V^2 in FIG· 8 gezeigt ist. Die durch die
Punkte P^q bis P1, laufenden Strahlen werden daher in
acht Strahlen aufgespalten oder getrennt, die jeweils durch Punkte P10 bis P1^ laufen, wie es aus FIG. 7C
hervorgeht.
Das Lichtbündel, das das optische Filter 24 passiert,
erfährt somit Doppelbrechung, und die Entstehung oder Ausbildung des Bildes erhält man bei acht gegenseitig
voneinander getrennten Punkten auf dem Target 27, wie es aus FIG. 8 hervorgeht. Die Energieverteilung
(Spektrum) des optischen Bildes beim Target 27 bezüglich der X-Achse und der Y-Achse nimmt die in FIG. 8
gezeigte Form an.
Im optischen Filter 24 wird somit das einfallende Lichtbündel 33 von den Kristallplatten 31 und 32 in der
Richtung der Y-Achse aufgespalten oder getrennt, und es wird auch in der Richtung der X-Achse von den Kristallplatten
31 und 32 aufgespalten oder getrennt. Somit kann jeder der Punkte P1Q bis P1™ durch zwei Arten von
Aufspaltungs- oder Trennabständen bezüglich der Y-Achse
bzw. der X-Achse beschrieben werden. Bezeichnet man den von der Kristallplatte 32 hervorgerufenen Trennabstand
mit P1 und den von der Kristallplatte 31 hervorgerufenen
Trennabstand mit P2, kann man die Lichtenergieverteilung
des aufgespaltenen oder getrennten Bildes bezüglich der Richtung der Y-Achse durch die folgende
Gleichung beschreiben, wenn man die Lichtenergie des einfallenden Lichtbündels 33 als Einheitswert (1) annimmt:
(Y
In dieser Gleichung stellt d" eine if-Funktion dar.
•:" r" '" 33 303Ϊ7
Unterzieht man diese Funktion einer Fourier-Integration,
kann man die MÜF-Kennlinie bezüglich der Richtung, die senkrecht zur Abtastrichtung verläuft, durch
die folgende Gleichung beschreiben:
co *
- co ·* *
= cosflf P ,,•cosftf
= cosflf P ,,•cosftf
Wie es aus FIG. 9 hervorgeht, zeigt die Kennlinie My, die durch eine ausgezogene Linie dargestellt
ist, keinen scharfen Abfall beim Erreichen des Fang-Punktes, und zwar im Gegensatz zur Kennlinie My , die
gestrichelt eingezeichnet ist. Die Kennlinie My erreicht
vielmehr den Fang-Punkt allmählich. Bei den Darstellungen nach FIG. 9 und 10, die später noch erläutert
werden, sind längs der horizontalen Achse oder Abszisse die elektrische Frequenz und (die Raumfrequenz)
aufgetragen.
Der obigen Gleichung kann man entnehmen, daß sich die MÜF-Kennlinie für die zur Abtastrichtung senkrecht
verlaufenden Richtung in Abhängigkeit von den Trennabständen P1 und P 2» d.h. in Abhängigkeit von der Dicke
t,1 der Kristallplatte 31 und der Dicke t*2 der Kristallplatte
32 ändert. Bei dem betrachteten Beispiel hat die Kristallplatte 31 eine Dicke t-^ von 1,854 mm,
und die Kristallplatte 32 hat eine Dicke t,2 von
2j8857 mmo Man erhält damit eine erlaubbare Grenze Q
(MÜF von 0,4) der Farbschwebungserzeugung bei der vertikalen Störsignalfrequenz fy (3,13 MHz). Führt man mit
den obigen Bedingungen Berechnungen aus und bezeichnet eine elektrische Frequenz mit U , ergibt sich ein erster
Fang-Punkt U1 (= 1/2P1) bei 4,5 MHz und ein zweiter
Fang-Punkt U2* (« 1/2P2) bei 9,5054 MHz.
•:" "" -'33383Τ7
Stellt man andererseits die MÜF-Kennlinie des
oben beschriebenen herkömmlichen Beispiels bezüglich der zur Abtastrichtung senkrecht verlaufenden Richtung
so ein, daß sie durch die erlaubbare Grenze Q geht, erhält man für die elektrische Frequenz U.
* y
die dem Fang-Punkt U entspricht, einen Wert von
4,25 MHz.
Folglich fällt die Kurve die MÜF-Kennlinie des optischen Filters 24 bezüglich der zur Abtastichtung
senkrechten Richtung beim Annähern und Erreichen des ersten Fang-Punktes U^ allmählich ab. Weiterhin ist
der erste Fang-Punkt U1 bei einer Stelle angeordnet,
die im Vergleich zur Stelle des Fang-Punktes U des herkömmlichen optischen Filters 10 nach FIG. 1 zum
höheren Frequenzbereich hin verschoben ist. Die Kurven My und My1 fallen somit beim Punkt Q innerhalb
eines Frequenzbandes f. zusammen, in Hem die Farbschwebung
erzeugt wird. In dem unterhalb der Frequenz fy liegenden Frequenzbereich verläuft die Kurve
My geringfügig unterhalb der Kurve My1. In dem
oberhalb der Frequenz fy liegenden Frequenzbereich verläuft die Kurve My höher als die Kurve My1, und
zwar bis zu einer Frequenz fy'. Wird die Frequenz fy1
überschritten, dann befindet sich die Kurve M unterhalb der Kurve My1·
Vergleicht man die Kennlinie der das optische Filter 24 enthaltenden Fernsehkamera mit derjenigen
Fernsehkamera, in die das herkömmliche optische Filter 10 eingebaut ist, erhält man das folgende Vergleichsergebnis,
aus dem die Vorteile der Fernsehkamera mit dem optischen Filter 24 hervorgehen:
1. Die Wirkung zum Beseitigen der Farbschwebung ist bei der vertikalen Störsignalfrequenz fy etwa
die gleiche.
·"· -:· ■- 333δ3T7
2. Die Modulationsübertragungsfunktion MÜF ist im Frequenzbereich unterhalb der Frequenz f„ etwas
niedriger. Die Wirkung zum Beseitigen der Farbschwebung
ist allerdings in diesem Frequenzbereich befriedigend. Da die Abnahme der Modulationsübertragungsfunktion
MÜF in dem unterhalb des Frequenzbandes f. liegenden Frequenzband nur gering ist, tritt
keine beachtliche Verschlechterung der Auflösung in Erscheinung.
10
10
3. Im Frequenzband oberhalb der Frequenz fv
verläuft die Modulationsübertragungsfunktion MÜF unterhalb
der erlaubbaren Grenze von 0,4, ist aber bis zur Frequenz fv ! beträchtlich höher als für den durch
die Kurve My1 dargestellten herkömmlichen Fall. In
diesem Frequenzband ist es daher möglich, die Farbschwebung unter einem erlaubbaren Wert zu halten und
auch eine ausreichende Auflösung zu erzielen. Im Ergebnis wird daher die Auflösung im Vergleich zu einer
Fernsehkamera mit dem herkömmlichen optischen Filter 10 verbessert.
4. In dem oberhalb der Frequenz fv' liegenden
Frequenzband nimmt die Modulationsübertragungsfunktion
MÜF ab, und die Wirkung zur Beseitigung der Farbschwebung
wird verbessert. Die Abnahme der Modulationsübertragungsfunktion MÜF stellt in diesem Frequenzband
keine Schv/ierigkeit dar.
Die mit den obigen Punkten 1 bis 4 verbundenen Vorteile kann man dahingehend zusammenfassen, daß die
Fernsehkamera mit dem optischen Filter 24 eine Kennlinie hat, die die Beseitigung des vertikalen Störsignals
ermöglich und gleichzeitig die erforderliche Ausgewogenheit bezüglich der Auflösung aufrecht erhält. Dies bedeutet,
daß die Erzeugung von Farbschwebung in der zur
Abtastrichtung senkrecht verlaufenden Richtung vermieden wird, und zwar unter Aufrechterhaltung einer
befriedigenden Auflösung.
Die Modulationsübertragungsfunktion des optisehen Filters 24 kann man bezüglich der Abtastrichtung
durch die folgende Gleichung beschreiben, und zwar auf ähnliche Weise wie die Gleichung für die
zur Abtastrichtung senkrecht verlaufende Richtung:
MH=$ G(X)e"^ dx
- ω
- ω
= costff Px1.cos7?f Ρχ2
In dieser Gleichung stellt G(X) die Lichtenergieverteilung
des getrennten Bildes bezüglich der Richtung der X-Achse dar, Ρχ1 ist der durch die Kristallplatte
30 verursachte Trennabstand und P^ ist der durch die
Kristallplatte 31 verursachte Trennabstand. Diese für
die Abtastrichtung geltende Modulationsübertragungsfunktion MÜF ändert sich in Abhängigkeit von einer
Dicke t™ der Kristallplatte 30 und der Dicke t^ der
Kristallplatte 31. Bei dem betrachteten Beispiel hat
die Kristallplatte 30 eine Dicke t™ von 3,02 mm. Die
Dicke t« der Kristallplatte 31 beträgt wie zuvor 1,854 mm.
Die MÜF-Kennlinie für die Abtastrichtung ist in FIG. 10 durch eine Kurve MH dargestellt. Weiterhin ist
in FIG. 10 die MÜF-Kennlinie des herkömmlichen optisehen Filters 10 für die Abtastrichtung durch eine
Kurve Mtt1 dargestellt. Die Kurve M^ hat zwei Fang-Punkte,
und zwar einen ersten Fang-Punkt Ux^, der sich
in einem Frequenzbereich geringfügig oberhalb des Fang-Punktes U der Kurve M^1 befindet, und einen zweiten
Fang-Punkt ϋχ2, der mit einer Frequenz 2fH zusammenfällt, die das Doppelte der Trägerfrequenz fH ist.
Vergleicht man die Kennlinie der mit einem optischen
Filter 24 ausgerüsteten Fernsehkamera mit derjenigen der Fernsehkamera, die das herkömmliche optische
Filter 10 enthält, ergeben sich Vergleichsergebnisse, aus denen die folgenden Vorteile der mit dem optischen
Filter 24 ausgerüsteten Fernsehkamera fließen:
1. Die Modulationsübertragungsfunktion MÜF ist
natürlich geringer als die erlaubbare Grenze von 0,4 in einem Frequenzband f„, das im Bereich der Trägerfrequenz
liegt und in dem das horizontale Störsignal erzeugt wird, und sie ist auch niedriger als die erlaubbare
Grenze von 0,4 in einem Frequenzband f„, die im Bereich der Frequenz 2fH, also der doppelten Trägerfrequenz
fH, liegt, und in dem das horizontale Störsignal
erzeugt wird. Die Erzeugung der Farbschwebung wird daher bezüglich der Abtastrichtung wirksam verhindert.
2. Die MUF-Kennlinie des optischen Filters 24 ist im Frequenzband fß im Bereich der Frequenz fH und
in einem unterhalb von fH liegenden Frequenzbereich
höher als die MÜF-Kennlinie des herkömmlichen optischen Filters 10. Mit der nach der Erfindung ausgebildeten
Fernsehkamera ist es daher möglich, auch in der Abtastrichtung eine befriedigende Auflösung zu erzielen.
Das optische Filter 24 kann man beispielsweise durch geeignete Wahl der Dicken t^ und t™ der Kristallplatten 31 und 32 so ausbilden, daß die Trennabstände
p^ und Pp einander gleich sind. Beträgt die Dicke
t-z<j der Kristallplatte 31 beispielsweise 3,3101 mm und
die Dicke t^2 der Kristallplatte 32 gleich 2,3406 mm,
sind die Trennabstände P1 und P ~ miteinander gleich.
In diesem Fall fallen die Fang-Punkte U1 und Uj zusäumen,
und für diesen gemeinsamen Fang-Punkt U1 und
U ibt sich ein Wert von 5,548 MHz. Die MÜF-Kenn-
:" ·:' -:- S338317
linie für die zur Abtastrichtung senkrecht verlaufende Richtung nimmt dann den Verlauf einer in FIG. 9
dargestellten Kurve My1 an. Die Kennlinie My^ ist eine
Kurve, die bei der Frequenz fy durch die erlaubbare
Grenze Q geht und dann noch sachter als die Kurve My
in dem Frequenzbereich allmählich abfällt, der oberhalb der Frequenz fy liegt. Mit einer Fernsehkamera,
die ein derart ausgelegtes optisches Filter hat, ist es möglich, eine Verschlechterung in der Auflösung in
dem oberhalb von fy liegenden Frequenzbereich zu vermeiden.
Man kann somit die Erzeugung der Farbschwebung verhindern und gleichzeitig eine befriedigende
Auflösung erzielen.
Anstelle der bei dem betrachteten Ausführungsbeispiel
beschriebenen Aufnahmeröhre 23 kann man bei der nach der Erfindung ausgebildeten Fernsehkamera auch
ein Halbleiter-Aufnahmeelement einsetzen, d.h. ein Festkörper-Auf nahmeelement.
Weiterhin kann das optische Filter 24 derart aufgebaut sein, daß die Stellen, bei denen sich die Kristallplatten
30 und 32 befinden, miteinander vertauscht sind. Die Kristallplatte 31 bleibt dabei unverändert
zwischen den Kristallplatten 30 und 32. Schließlich kann auch in dem optischen Filter 24 die Trennrichtung in
der Kristallplatte 31 so gewählt sein, daß diese Richtung um 45° im Uhrzeigersinn gegenüber der Abtastrichtung
verdreht ist oder daß diese Richtung im Gegenuhrzeigersinn um 45° gegenüber der Abtastrichtung verdreht
ist, um die Erzeugung von roter Farbschwebung zu vermeiden.
Grundsätzlich ist die Erfindung auf die erläuterten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt. Im Rahmen der
erfindungsgemäßen Lehre sind zahlreiche verschiedenartige Abwandlungen und Modifikationen denkbar.
Li/Gu
Claims (7)
- Patentanwälte .. . .:.·*. .*". "VO5O8Reichel u. Reichel \: Ί . **: \ \ · :":. : ■Parkstraße 13 .1.. .i- ».. .Frankfurt a. M. 1VICTOR COMPANY OF JAPAN, LTD., Yokohama, JapanPatentansprücheFernsehkamera, die eine Farbtrennung unter Verwendung vertikaler Korrelation in einem Bild ausführt, enthaltend ein Aufnahmeelement zum Abtasten eines Target, ein Farbtrenn-Streifenfilter und ein optisches Filter zum Aufspalten eines einzigen einfallenden Lichtbündels in einer Richtung, die mit der Abtastrichtung des Aufnahmeelements übereinstimmt, sowie in einer Richtung, die senkrecht zur Abtastrichtung verläuft, durch Einwirken auf das einzige einfallende Lichtbündel in zwei Dimensionen, wobei das optische Filter eine Anordnung aufweist, bei der eine erste doppelbrechende transparente Platte, eine zweite doppelbrechende transparente Platte und eine dritte doppelbrechende transparente Platte übereinander gestapelt sind,dadurch gekennzeichnet, daß die erste doppelbrechende transparente Platte (30) ein Lichtbündel in einer Richtung aufspaltet, die mit der Abtastrichtung des Aufnahmeelements zusammenfällt, daß die zweite doppelbrechende transparente Platte (31) ein Lichtbündel in einer Richtung aufspaltet, die gegenüber der Abtastrichtung um 45° gedreht ist, und daß die dritte doppelbrechende transparente Platte (32) ein Lichtbündel in einer Richtung aufspaltet, die zur Abtastrichtung senkrecht verläuft.
- 2. Fernsehkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stapelanordnung des optischen Filters so ausgebildet ist, daß sich die zweite doppelbrechende transparente Platte (31) an einer Stelle zwischen der ersten und der zweiten doppelbrechenden transparenten Platte (30, 32) befindet.
- 3. Fernsehkamera nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicken (t,^, W) der zweiten und dritten doppelbrechenden transparenten Platte (31, 32) so gewählt sind, daß die ModulationsUbertragungsfunktion-Kennlinie (MÜF) des optischen Filters bezüglich der zur Abtastrichtung senkrecht verlaufenden Richtung durch eine erlaubbare Grenze (Q) für die Farbschwebungserzeugung bei einer vertikalen Störsignalfrequenz (fy) läuft, die man erhält, wenn die Frequenz eines Störsignals, das bei der Aufnahme eines Streifenmusters mit parallel zur Abtastrichtung verlaufenden Streifen erzeugt wird, in eine auf die Abtastrichtung bezogene Frequenz umwandelt.
- 4. Fernsehkamera nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicken (t«t ^33) ^er zweiten und dritten doppelbrechenden transparenten Platte (31, 32) so gewählt sind, daß die Modulationsübertragungsfunktion-Kennlinie (MÜF) des optischen Filters bezüglich der zur Abtastrichtung senkrecht verlaufenden Richtung durch eine erlaubbare Grenze (Q) für die Farbschwebungserzeugung geht und einen einzigen Fang-Punkt (Uy1) aufweist.
- 5. Fernsehkamera nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicken (t™, t,«j) der ersten und zweiten doppelbrechenden transparenten Platte (30, 31) so gewählt sind, daß die Modulationsübertragungsfunktion-Kennlinie (MÜF) des optischen Filters bezüglich der Abtastrichtung einen ersten Fang-Punkt (υχ1) in einem oberhalb der Trägerfrequenz (fjr) liegenden Frequenzbereich und einen zweiten Fang-Punkt (υχ2) bei einer Frequenz aufweist, die doppelt so hoch wie die Trägerfrequenz ist.
- 6. Fernsehkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufspaltungsrichtung der zweiten doppelbrechenden transparenten Platte (31) in dem optischen Filter so gewählt ist, daß rote Farbschwebung wirksam beseitigt wird.
- 7. Fernsehkamera nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste, zweite und dritte doppelbrechende transparente Metallplatte (30, 31, 32) des optischen Filters jeweils aus einer Kristallplatte hergestellt ist.
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