DE3338317A1

DE3338317A1 - Fernsehkamera

Info

Publication number: DE3338317A1
Application number: DE19833338317
Authority: DE
Inventors: Yoshichi Kamakura Kanagawa Otake
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1982-10-22
Filing date: 1983-10-21
Publication date: 1984-05-03
Also published as: FR2535138B1; KR860001200B1; DE3338317C2; FR2535138A1; GB8328330D0; JPS6257013B2; JPS5975222A; US4539584A; KR840006591A; GB2131648A; GB2131648B

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*P_y

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 f_v 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 f_v gering ist.

Andererseits kann man die MÜF-Kennlinie des optischen Filters 10 bezüglich der Abtastrichtung durch die folgende Gleichung beschreiben:

M₁₁ ¹ = cosiTf*P_x

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 M_H' 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-

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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-

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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 di^e 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 L_Q, 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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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) L_Q1 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 L_Q1 und Lg₁ sowie in die Strahlen L_Q2 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 L_Q2

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) L_Q1sin, Lg_1sin, L_02cos 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:

G(Y) .JJf (γ _!ü*!j2)₊«f (τ-

_(Y

In dieser Gleichung stellt d" eine if-Funktion dar.

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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

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 mm_o 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.

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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.

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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

3. Im Frequenzband oberhalb der Frequenz f_v verläuft die Modulationsübertragungsfunktion MÜF unterhalb der erlaubbaren Grenze von 0,4, ist aber bis zur Frequenz f_v ^! 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 f_v' 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

= costff P_x1.cos7?f Ρ_χ2

In dieser Gleichung stellt G(X) die Lichtenergieverteilung des getrennten Bildes bezüglich der Richtung der X-Achse dar, Ρ_χ1 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 M_H 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 U_x^, der sich in einem Frequenzbereich geringfügig oberhalb des Fang-Punktes U der Kurve M^¹ befindet, und einen zweiten Fang-Punkt ϋ_χ2, der mit einer Frequenz 2f_H zusammenfällt, die das Doppelte der Trägerfrequenz f_H 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 2f_H, also der doppelten Trägerfrequenz f_H, 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 f_ß im Bereich der Frequenz f_H und in einem unterhalb von f_H 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-

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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.

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Claims

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Frankfurt a. M. 1

VICTOR COMPANY OF JAPAN, LTD., Yokohama, Japan

Patentansprüche

Fernsehkamera, 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 (U_y1) 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 (υ_χ1) in einem oberhalb der Trägerfrequenz (fjr) liegenden Frequenzbereich und einen zweiten Fang-Punkt (υ_χ2) 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.