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Fernsehverfahren zur Übertragung von Schwarzweißbildern, denen sendeseitig
eine jeweils gewünschte Farbtönung zugeordnet wird Die vorliegende Erfindung hat
die Erkenntnis zur Grundlage, daß der Farbton einer jeden elementaren Bildpartie
durch die reine Farbe selbst sowie eine Helligkeitsstufe bestimmt ist, die sich
einer zwischen dem reinen Weiß und dem absoluten Schwarz liegenden unbezogenenFarbezuordnen
läßt (Farbtontheorie von Hering und Ostwald). Sie bezieht sich auf ein Fernsehverfahren
zur Libertragung von Schwarzweißbildern, denen sendeseitig eine jeweils gewünschte
Farbtönung nachträglich nach einer Vorlage zugeordnet wird, und ;auf eine Vorrichtung
zur Ausübung dieses Verfahrens auf der Fernsehempfangsseite. Schwarzweiß- und Farbkomponentenbilder
liegen daher sendeseitig bereits getrennt vor.
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Erfindungsgemäß werden die Helligkeitswerte der Schwarzweißbilder
bildpunktmäßig abgetastet und gleichzeitig oder in cyclischer Reihenfolge mit den
Helligkeitswerten ein gemäß der Farbe 'der Vorlage modulierter Strom übertragen
und empfangsseitig zur Beeinflussung einer Elektronenstrahlvorrichtung zugeführt,
die zwei gleichzeitig zu betrachtende Schreibflächen enthält, von denen die eine
mit einer in Abhängigkeit von den übortragenen Helligkeitsverben aufleuchtenden
Fluoreszenzmasse und die andere mit einem Luminophor belegt ist, der in Abhängigkeit
von dem durch die übertragenen Farbwerte gesteuerten Elektronenstrahlstrom seine
Leuchtfarbe ändert.
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Den auf der Maxwellschen Mehrfarbentheorie beruhenden bekannten Farbenfernsehv.erfahren
bzw. den Anordnungen zu ihrer empfangsseitigen Ausübung gegenüber lassen sich auf
diese Weise Pendlungen zwischen den einzelnen Farbkomponenten auf Kosten einer dem
Auge weit weniger unangenehmen eventuellen Schwankung zwischen dem Farben- und dem
Helligkeitsinhalt verhüten.
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Es ist zweckmäßig, zur Niederzeichnung der farbigen Fernsehbilder
eine Elektronenstrahlempfangsröhre zu verwenden, die an beiden Enden zwei Kathodenstrahlerzeugungssysteme
enthält, von denen das eine gemäß den übertragenen Schwarzweißzeichen und das andere
entsprechend den übertragenen Farbwerten gesteuert wird. Die modulierte Elektronenstrahlung
beeinflußt jeweils die entsprechend zugeordnete der zwei verschiedenen Leuchtmassen,
die sich auf den beiden entgegengesetzten Seiten des etwa 'in der Mitte der Röhre
angeordneten durchsichtigen Leuchtschirmes befinden. Die Empfangsröhre kann auf
der den Elektronenstrahlerzeugungssystemen zugewandten Seite auch einen Leuchtschirm
enthalten, der auf seiner einen Seite
die in cyclischer Reihenfolge
zeilenmäßig aufgetragenen zwei Leuchtmassen aufweist.
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Die vorliegende Erfindung macht von der Tatsache Gebrauch, daß das
Intensitätsmaximum des Lichtes gewisser von Elektronenstrahlen getroffener Luminophore
mit dem Strahlstromspektral verschoben wird. Auch ohne erfinderische Tätigkeit lassen
sich Luminophore präparieren, bei denen sich die Wellenlänge des Lichtes wenigstens
in gewissen Abschnitten linear mit der Strahlmodulation verändert oder doch derart,
daß zumindest annähernd lineare Beziehungen bzw. gewollt nichtlineare zwischen dem
Farbeninhalt des Sende- und des Empfangsbildes bestehen.
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Bei einem Fernsehverfahren zur übertragung von Schwarzweißbildern
mit nachträglich zugeordneter Farbtönung nach der Erfindung wird es sich stets darum
handeln, die Spektralkurve der Fluoreszenzschicht mit der regelbaren Leuchtfarbe
für die Wiedergabe der Farbenkomponente der spektralen Kennlinie der entsprechenden
lichtempfindlichen Vorrichtung auf der Sendeseite anzugleichen. Fig. i der Zeichnung
zeigt diese Verhältnisse, und zwar ist in Fig. ia die Ausbeute c der Schicht des
Senders für die farbige Bildkomponente und in Fig. ib die Farbelf der Lichtemission
des Luminophors mit vqränderlicher Leuchtfarbe einer Elektronenstrahlfernsehempfangsröhre
in Abhängigkeit vom Strahlstrom E dargestellt. Beide Spektralkurven stimmen hier
im wesentlichen überein. Sollte sich die Leuchtfarbe des Luminophors nur in einem
begrenzten, praktisch zur farbigen Wiedergabe nicht ausreichenden Gebiet verändern
lassen, so kann für die Zeichnung der restlichen Farbenanteile noch wenigstens eine
weitere Leuchtsubstanz wesensgleicher Art verwendet werden, wodurch dann freilich
der Nachteil entsteht, daß das zu übertragende und farbig erscheinende Fernsehbild
praktisch nur mit geringerer Rasterfeinheit wiedergegeben werden kann.
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Die Modulation des jede Bildkomponente niederzeichnenden Elektronenstrahles
kann an sich auch eine Geschwindigkeitsmodulation sein. Beide Komponenten der Empfangsbilder
können weiterhin beispielsweise von einer einzigen oder von mehreren Schreibflächen
wiederaufgebaut werden.
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In Fig. a der Zeichnung ist eine für Farbenfernsehempfangszwecke besonders
geeignete Elektroncnstrahldoppelröhre dem Wesen nach dargestellt. Ihre Konstruktion
ist mit Rücksicht auf eine technisch einfache Ausbildung des Röhrenaufbaues und
eine fehlerfreie Deckung der beiden Bildkomponenten bei Vermeidung kostspieliger
Anordnungen hierfür zweckmäßig. Zwei als Vollkörper gezeichnete Keramiken i und
z dienen zur Halterung der Strahlerzeugungs- bz-,v. Beeinflussungselemente zweier
Elektronenstrahlsysteme und. verschließen unter Benutzung geeigneter Zwischengläser
3 und q. o. dgl. das rohrartige und wenigstens zum Teil durchsichtige Vakuumgefäß
5. Der übersichtlichkeit halber sind die beiden an sich beliebigen Elektrodensysteme
sowie der Pumpstutzen nicht gezeichnet, desgleichen die Ablenk= elemente zur Strahlbewegung.
Die Brennflecke der beiden z. B. elektronenoptisch konzentrierten, in der Endlage
angedeuteten Strahlen beschreiben auf den beiden Seiten eines unter einem stumpfen
Winkel gegen die Strahlruhelage geneigten Leuchtschirmträgers 6 kongruente Komponentenbilder
gleicher Bewegungsphase, die dem Auge des Bildbeirachters parallaxenfrei gedeckt
erscheinen. Die Tragstäbe für die Schirmanordnung können gewölbt sein, um dem Beschauer
einen freien Durchblick auf die Bildfläche zu gestatten. Der Träger 6 der beiden
Leuchtsubstanzen, d. h. des mit veränderlicher Farbe leuchtenden und des -weiß-]ich
fluoreszierenden Luminophors 7 und 8, ist durchsichtig und von geringer Stärke.
Zur Ableitung der Ladungen kann dieser Schirmträger mit einem den Bildeindruck nicht
störenden Drahtgeflecht versehen oder in geeigneter Weise vorbehandelt sein.
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Der Elektronenstrahl des einen Systems zeichnet auf die eine Seite
der . Schirmkonstruktion, d. h. auf die eine, 7, der beiden gleichmäßig aufgetragenen
Leuchtsubstanzen, die FarbePunterschiede des Übertragungsbildes. Luminophore mit
den genannten.Eigenschaften (Fig. i, ib) sind hinreichend bekannt. Auf die weißlich
leuchtende Schicht 8 schreibt der andere Strahl die absoluten Helligkeitsunterschiede.
Durch unsymmetrische Ausbildung der Ablenkfelder und durch eine zusätzliche Strahlmodulation
beispielsweise ist dafür Sorge zu tragen, daß die gewonnenen Bilder trotz der anormalen
Schirmstellung in bezug auf Begrenzung und Sauberkeit des Rasters den praktischen
Anforderungen entsprechen. Die Wandung des Röhrenkolbens kann außerdem zur fehlerfreien
Bildbetrachtung zum Schirm planparallele oder doch nur unbedeutend gewölbte Teile
aufweisen und ist finit einem Farbfilter i i versehen, der den Zweck hat, einen
kompensierenden Einfluß auf die unerwünschte Intensitätsverschiebung der farbigen
Bildanteile auszuüben. Ein derartiger Farbfilter kann beispielsweise auch als Träger
der Luminophore ausgebildet sein: Die gezeigte-Anordnung hat den Vorzug, daß sich
die Teilbilder leicht in der gevrünschten Weise abgleichen lassen, schon
deswegen,
weil die Farbe der Raster im allgemeinen voneinander abweicht. Zur Korrektur der
wiedergegebenen Farben kann dem Empfangsbild übrigens in irgendeiner Weise eine
gleichmäßig verteilte Hilfsfarbe zugefügt werden, z. B. durch Überprojektion eines
farbigen Lichtes oder durch Anfärben des Projektionsschirmes. Zwecks Regelung der
Leuchtfarbe des Luminophors kann der Leuchtschirm auch zusätzlich thermisch erregt
werden.
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Ein Fernsehempfangsgerät mit einer Elektronenstrahlvorrichtung nach
der Erfindung ist in der Lage, die beiden Bildkomponenten sowohl gleichzeitig als
auch hintereinander wiederzugeben. Erfolgt die Aufzeichnung der beiden Komponenten
in cyclischer Folge durch beide Elektronenstrahlen, so ist ihre wechselseitige Schaltung
(Abblendung) erforderlich. Die hierfür benötigten Steuerzeichen können vom Fernsehsender,
ähnlich wie die Synchronisierungs7eichen, her mitübertragen werden. Es können die
an sich bekannten Verfahren zur wechselseitigen Schaltung verwendet werden.
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Der Aufbau der beiden Teilbilder am Empfänger kann durch eine Art
von Zeilenkippschwingungen vorgenommen werden, derart, daß der ansteigende Ast dieser
Schwingungen während der ersten Hälfte nur einen Elektronenstrahl in Zeilenrichtung
bewegt und nach Überschreiten eines der ersten Hälfte des maximalen Kippstromes
bzw. der maximalen Kippspannung entsprechenden Schwellwertes erst die Strahlbewegung
des anderen Systems .ebenfalls in Zeilenrichtung veranläßt. Dieser Schwellwert läßt
sich leicht durch eine konstante Gegenspannung an den betreffenden Ablenkplatten
bzw. durch einen konstanten Gegenstrom in der elektromagnetischen Ablenkvorrichtung
erzielen. Befandet sich der Brennfleck des einen oder des anderen Strahles außerhalb.
der zugeordneten Schreibfläche, so nehmen zweckmäßigerweise zwei Hilfselektroden
9 und to die Strahlströme auf.
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Stellt man übrigens den Strahlstrom 1s7 als Funktion der erzielbaren
Leuchtfarbe des Luminophors für die Wiedergabe der Farbwerte in rechtwinkligen Koordinaten
dar (Fig. 3, 3a), so ergibt sich eine eigentümliche wellige Beschaffenheit dieser
Kurve. Ihre Gebiete geringer Steilheit entsprechen den Übergängen von einer Hauptfarbe
auf eine andere, also den Farbstufen Violett + Blau, Blau i Grün, Grün
--1- Gelb und Gelb + Rot und diejenigen größerer Steilheit di;esenHa'uptfarb.en
selbst. Es liegt nun im Sinne der Erfindung, wenn die unempfindlichen Gebiete den
empfindlichen gegenüber zwecks Vergrößerung der Farbstufung unter Benutzung eines
beliebigen Zwischengliedes mit einer kompensierend wirkenden (welligen) Keimlinie
(Fig.3, 3b), beispielsweise am Sender, bevorzugt werden. pE bzw. pA bezeichnet die
Amplitude der Farbsteuerzeichen am Eingang bzw. am Ausgang dieser besonderen Schaltvorrichtung.
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Diesen Zweck kann beispielsweise eine Elektronenstrahlschaltröhre
erfüllen, bei welcher der Strahl in Abhängigkeit von der Farbmodulation über Teile
von mehr oder weniger großer Leitfähigkeit einer Widerstandselektrode hinwegbewegt
wird. Von dieser Elektrode läßt sich eine Modulationsspannung für den Träger der
Farbsendung, die in den genannten Zwischenbereichen mehr Farbstufungen umfaßt, als
ihr zukommen würde, abgreifen. Form und Größe des Schreibfleckes dieser Hilfsröhre
sind wenigstens annähernd konstant zu halten.
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Es liegt auch im Sinne der Erfindung, den farbigen und den intensitätsmäßigen
Bildinhalt 'in cyclischer Reihenfolge nach Art des Zeilensprungverfahrens aufzubauen.
Bezogen auf das Ausführungsbeispiel der Fig. z würde das bedeuten, daß der eine
Elektronenstrahl auf den einfarbig leuchtenden Luminophor unter Freilassung von
Zwischenräumen zwischen den aufeinanderfolgenden Zeilen das Helligkeitsteilbild
(Schwarziveißteilbild) schreibt, während der andere Elektronenstrahl auf die zweite
Leuchtschicht den reinen Farbeninhalt des betreffenden Empfangsbildes derart in
die Zwischenräume hineinschreibt, daß beide Bildkomponenten bei Wahrung eines Mindestabstandes
zwischen dem Empfangsbild und seinem Beobachter infolge des begrenzten Sichtwinkels
im Auge des Betrachtenden zu dem farbtonhaltigen Fernsehbild verschmelzen. Eine
derartige Rasterung hätte auch den Vorteil, daß im Laufe eines Progammwechsels unter
gewissen Umständen nicht farbige Bilder mit der doppelten Zeilenzahl bei sonst gleichem
Aufwand und unveränderter Größe der Schreibflecke nach Art des Zeilensprungverfahrens
übertragen werden können.