DE975249C - Aufnahmeeinrichtung und UEbertragungssystem fuer farbige Fernsehbilder - Google Patents

Description

AUSGEGEBENAM 19. OKTOBER 1961

Die Erfindung bezieht sich auf eine Aufnahmeeinrichtung für farbige Fernsehbilder mit einer Braunschen Röhre mit einer von einem Elektronenstrahl zeilenweise abgetasteten lichtempfindlichen Fläche.

Es ist bereits bekannt, auf die Fläche ein Bild der zu übertragenden Szene durch ein Farbfilter zu projizieren, welches aus mehreren durchsichtigen, quer zur Zeilenrichtung angeordneten Streifen verschiedener Farbe besteht. Es ist weiterhin auch bekannt, das Filter mit undurchsichtigen Streifen zu versehen, die gleichartige Filtersätze aus verschiedenfarbigen lichtdurchlässigen Streifen voneinander trennen, wobei das Filter dauernd durch eine konstante Hilfslichtquelle beleuchtet wird, so daß die undurchlässigen Streifen die Bildung eines Hilfs- oder Indexsignals bewirken, das die Farbsignalfolgen voneinander trennt.

Ein Nachteil dieses Verfahrens ist, daß das für die Bildung der Hilfssignale benötigte Licht zusammen mit dem von der Szene kommenden Licht durch die farbigen Streifen zur lichtempfindlichen Fläche der Braunschen Röhre tritt, so daß den Lichtsignalen ein Gleichstromsignal überlagert wird.

Dieser Nachteil wird vermieden, wenn das Filter in bekannter Weise mit praktisch völlig lichtdurchlässigen Streifen versehen ist, die gleichartige

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Filtersätze aus verschiedenfarbigen lichtdurchlässigen Streifen voneinander trennen. Hierbei wird das Indexsignal unmittelbar von den örtlichen Waißlichtwerten des Fernsehbildes selbst abgeleitet; die Indexsignalspannung überragt also die Farbsignalspannung. Ein Mangel einer derartigen Einrichtung besteht aber dairin, daß das Indexsignal mit der Helligkeit der betreffenden Bildstellen schwankt und sogar bei Schwarzstellen des ίο Fernsehbildes völlig zu Null werden kann. Zwar könnte man dies dadurch verhindern, daß das Filter zusätzlich von vorn durch eine konstante Hilfslichtquelle beleuchtet wird; aber in diesem Fall wird den Farbsignalen wieder ein Gleichstromt5 signal überlagert. Diese Tatsache ist leicht zu verstehen, wenn man bedenkt, daß die farbigen Streifen durchsichtig sind und daher etwa zwanzig- bis dreißigmal so viel Licht von der Hilfslichtquelle übertragen, als sie reflektieren. Die Aufnahmeeinrichtung gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Farbstreifenfilter in an sich bekannter Weise optisch auf der lichtempfindlichen Fläche der Braunschen Röhre abgebildet wird und daß es auf der dem abbildenden optischen System zugewandten Seite durch eine Hilfslichtquelle derart beleuchtet wird, daß die undurchsichtigen und diffus lichtreflektierend ausgebildeten Streifen bei der Abtastung Signale erzeugen, die eine größere Amplitude aufweisen als die zu den durchsichtigen farbigen Streifen gehörenden Signale und nach der Amplitudenselektion Mittel steuern, um von jeder Farbsignalfolge nur das Signal einer Farbe für die Übertragung freizugeben.

Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Übertragungssystem für farbige Fernsehbilder unter Verwendung einer derartigen Aufnahmeeinrichtung. Dieses System ist dadurch gekennzeichnet, daß die Indexsignale einem Verzögerungskreis zugeführt werden, da die Farbsignale zusammen mit den Indexsignalen einem einzigen Sperrkreis zugeleitet werden, dessen Ausgang mit einem Sender verbunden ist und der normalerweise sämtliche von der Braunschen Röhre zugeleiteten Signale sperrt, daß der Sperrkreis durch Pulse eines Impulsgerätes geöffnet wird, das durch Pulse des Verzögerungskreises ausgelöst wird, dessen Verzögerung mittels eines Synchronisiergerätes geändert wird, daß die vom Synchronisiergerät bedingte Frequenz, mit der die Änderung der Verzögerung stattfindet, wesentlich niedriger ist als die Wiederholungsfrequenz der Indexsignale und daß Signale mit dieser vom Synchronisiergerät bedingten Frequenz vom Synchronisiergerät aus entweder mittelbar oder unmittelbar an den Sender abgegeben und von diesem übertragen werden.

Bei diesem System findet keine automatische reihenmäßige Änderung der mit der Indexzeichenfrequenz übertragenen Farben statt, und das Verfahren hängt nicht von einer äußersten Genauigkeit der Abtastung ab. Dieser Vorteil, sich nicht auf eine sehr hohe Genauigkeit der Abtastung verlassen zu müssen, wird dadurch noch weiter erhöht, daß die Wechselfrequenz der Indexzeichen erheblich höher ist als die Farbwechselfrequenz.

Es sei bemerkt, daß bei dem obenerwähnten bekannten Verfahren die Indexsignale ebenfalls Verzögerungskreisen zugeführt werden. Die Ausgangssignale dieser Kreise steuern drei Gatter, welchen auch das Ausgangssignal der Braunschen Röhre zugeführt wird, derart, daß am Ausgang jedes Gatters eine Impulsreihe bezüglich einer einzigen Farbe auftritt.

Die Erfindung wird nunmehr an Hand der Zeichnung beschrieben, in welcher

Fig. ι eine zweckmäßige Ausführung des Übertragungssystems für farbige Fernsehbilder gemäß der Erfindung zeigt, wobei die Zeichenelemente in den verschiedenen Teilen des Stromkreises neben den entsprechenden Teilen angedeutet sind;

Fig. 2 ist eine Ansicht von einem Teil des Farbenfilters;

Fig. 3 ist eine ähnliche Ansicht von einer abgeänderten Ausführungsform des Farbenfilters gemäß der Erfindung.

Wie die Fig.. 1 und'2 zeigen, enthält das darin dargestellte Übertragungssystem für farbige Fernsehbilder eine Aufnahmeainrichtung mit einem ersten Linsensystem 10, das dazu dient, eine Abbildung des zu übertragenden Gegenstandes 11 auf ein Farbenfilter 12 zu werfen. Wie insbesondere aus der Fig. 2 hervorgeht, enthält das Farbenfilter 12 eine Anzahl gleichartiger Filtersätze von durchsichtigen Farbstreifen, die beispielsweise rot, grün und blau sein können und in der Fig. 2 mit R, G bzw. B bezeichnet sind. Das Farbenfilter enthält fernerhin eine Anzahl von nichtfarbigen Streifen /, die lichtreflektierend wirken und undurchsichtig sind. Die lichtreflektierenden undurchsichtigen Streifen / liefern keine spiegelartige, sondern vielmehr eine diffuse Rückstrahlung. Sie können daher die Form von siilberschirmartigen Streifen annehmen. Das Farbenfilter 12 wird auf geeignete Weise, beispielsweise durch die schematisch dargestellten Lampen 13, auf der dem abbildenden optischen System zugewandten Saite beleuchtet, und eine Abbildung des Farbenfilters zusammen mit dem etwaigen darauf befindlichen Bild wird mittels eines zweiten Linsensystems 14 auf die lichtempfindliche Fläche 15 einer normalen Kameraröhre 16 für schwarzweiße Bilder geworfen. Die Fläche 15 wird auf gewöhnliche Weise durch einen in der Fig. ι nicht dargestellten Elektronenstrahl in quer zu den Farbstreifen Hegenden Zeilen abgetastet. Die Helligkeit der Lampen 13 und die Reflexionseigenschaften der Streifen/ des Farbenfilters sind derartig, daß die von diesen bei der Abtastung der Fläche 15 ausgehenden Zeichen viel stärker als die durch die durchsichtigen Streifen R, G, B entstehenden Zeichen sind. Diese stärkeren Zeichen werden als Indexzeichen benutzt, um zwischen den Farbwerten der übertragenen Zeichen zu untericheiden.

Bei den Zeichenelementen, die in der schematischen Darstellung der Fig. 1 neben den entsprechenden Teilen skizzenmäßig angedeutet sind,

tragen die Zeichen, die auf Grund der Farbstreifen R, G, B entstehen, die Bezeichnungen r, g bzw. b, während die Indexzaichen mit i bezeichnet sind.

Die Leistung der normalen Kameraröhre i6 mit dem vollen Zeichenbestand r, g, b, i wird an ein Amplitudenfilter iy abgegeben, welches sämtliche durch den zu übertragenden Gegenstand hervorgerufene Bildzeichen r, g, b sperrt, aber, wie dargestellt, gleichartige, in den genauen Zeitpunkten der Abtastung der lichtreflektierenden Streifen/ durch den Elektronenstrahl erzeugte Indexzeichen i hindurchläßt. Der Ausgang des Filters iy führt zu einem Verstärker i8, welcher, wie angedeutet, die Zeichen! verstärkt. Die verstärkten Zeichen werden einem Verzögerungsstromkreis 19 zugeführt, dessen Leistung an ein Impulsgerät 20 abgegeben wird. Die Leistung des Impulsgerätes 20 geht an einen Sperrkreis 21. Diesem Kreis wird auch die Leistung der normalen Kameraröhre 16 mit sämtlichen Zeichen r, g, b, i zugeführt. Der Ausgang des Sperrstromkreises 21 führt zu einem normalen Sender 22. Synchronisierzeichen, die einem Synchronisiergerät 23 entstammen, werden dem Verzögerungsstromkreis 19 zugeführt, um eine Änderung des Verzögerungsgrades herbeizuführen, den er den verstärkten Indexzeichen i bei einer dem ausgewählten Farbwechsel entsprechenden Frequenz erteilt.

Es folgt nun eine Betrachtung der Wirkungsweise des Übertragungssystems, wobei angenommen wird, daß die Zeitdistanz 0,1 με für jeden der Streifen R, G, B, I bzw. 0,4 με für jeden aus diesen Streifen gebildeten Filtersatz beträgt. Fernerhin wird der Einfachheit halber angenommen, daß ein Farbwechsel im Takt der Teilbilder verlangt wird. Die Aufgabe des Sperrkreises 21 besteht darin, sämtliche von der Kameraröhre 16 ausgehende Zeichen so lange von dem Sender 22 abzuhalten, bis eine Auslösung bzw. ein Öffnen dieses Kreises auf Grund der Leistung des Impulsgerätes 20 erfolgt. Der Verzögerungsgrad des Stromkreises 19 ist auf 0,1 μ& eingestellt. Diese Verzögerung wird durch ein erstes Synchronisierzeichen gesteuert, das von dem Synchronisiergerät 23 ausgeht, so daß die von dem Verzögerungskreis 19 abgegebenen verstärkten Indexzeichen eine Verzögerung von 0,1 με erleiden, wie an der Seite der Linie zwischen dem Verzögerungskreis 19 und dem Impulsgerät 20 gezeigt, wo das in gestrichelten Linien angegebene Indexzeichen die zeitliche Einstellung des Zeichens am Eingang zum Verzögerungskreis und das in vollen Linien angegebene Zeichen die zeitliche Einstellung des Indexzeichens am Ausgang des Verzögerungsstromkreises darstellt. Das Impulsgerät 20 führt also Impulse, die zwischen 0,0 und 0,1 με, gerechnet vom Ende des Indeximpulses, liegen, an den Sperrkreis 21, um diesen zu öffnen. Demnach werden sämtliche dem Sperrkreis 21 von der Kameraröhre 16 aus zugeführten Zeichen r, g, b, i gesperrt mit Ausnahme der Zeichen r, welche in dem Zeitraum von 0,1 μβ, wenn der Sperrkreis durch die von dem Impulsgerät 20 ausgehenden Impulse freigegeben wird, hindurchgelassen werden. Es werden daher nur die auf Grund der roten Streifen entstehenden Zeichen an den Sender 22 abgegeben und von diesem übertragen. Die Synchronisierzeichen, die von dem Synchronisiergerät 23 kommen, werden selbstverständlich, wie durch die gestrichelte Linie angedeutet, entweder mittelbar oder unmittelbar an den Sender abgegeben und von diesem übertragen. Das nächste Synchronisierzeichen der üblichen Art unterscheidet sich von dem ersten Synchronisierzeichen und erteilt den dem Impulsgerät zugeführten Indexzeichen eine derartige Verzögerung, daß der Sperrkreis nur für Zeichen geöffnet wird, die zwischen 0,1 und 0,2 μδ nach dem Indexzeichen liegen. Demgemäß werden nur diejenigen Zeichen g, die auf Grund der grünen Streifen G entstehen, von dem Sender übertragen, und sowohl die übrigen Zeichen r und b als auch die Indexzeichen i werden gesperrt. Es findet daher bezüglich des ersten Teilbildes die Übertragung von Zeichen mit einem roten Farbwert und bezüglich des zweiten Teilbildes die Übertragung von Zeichen mit einem grünen Farbwert statt. Für die blauen Zeichen b unterscheidet sich wiederum ein drittes von dem Synchronisiergerät 23 an den Verzögerungskreis abgegebenes Synchronisierzeichen von den beiden ersten Synchronisierzeichen. Dieses dritte Synchronisierzeichen verzögert die Zuführung der verstärkten Indexzeichen zu dem Impulsgerät 20 noch mehr, mit dem Resultat, daß die von dem Impulsgerät 20 an den Sperrkreis 21 abgegebenen Impulse den Kreis nur für diejenigen Zeichen öffnen, die zwischen 0,2 und 0,3 μβ nach dem Indexzeiichen liegen. Bezüglich des dritten Teilbildes werden daher nur die Zeichen b, die den blauen Streifen B entsprechen, dem Sender zugeführt und von diesem übertragen. Die übrigen Zeichen r und g und auch die Indexzeichen i werden gesperrt. Dieses Arbeitsspiel wiederholt sich weiter, und es erfolgt teilbildweise eine reihenmäßige Änderung in dem Farbwert der übertragenen Zeichen von rot auf grün, dann auf blau und dann wieder auf rot zurück.

Trotzdem in dem oben angegebenen Beispiel eine der Reihe nach erfolgende teilbildweise Farbenänderung beschrieben worden ist, dürfte es ohne weiteres klar sein, daß sich die Erfindung nicht auf eine derartige Ausführung beschränkt, die lediglich zum Zwecke der Erläuterung gewählt worden ist. Ebensogut kann man eine der Reihe nach erfolgende zeilenmäßige Änderung oder auch eine beliebige andere reihenmäßige Änderung nehmen, die völlig unabhängig von den optischen Teilen des Systems sein kann. Es genügt vollständig, verschiedenartige Synchronisierzeichen von dem Synchronisiergerät 23 an den Verzögerungskreis 19 mit einer Frequenz zu übermitteln, welche derjenigen entspricht, mit der der reihenmäßige Farbenwechsel erfolgen soll. In allen Fällen ist jedoch die Frequenz der Farbenänderung, auch wenn sie von der Größenordnung der höchsten übertragenen Fernsehfrequenzen ist, wesentlich niedriger als die Wechselfrequenz der Indexzeichen. Hier-

durch wird der Vorteil erreicht, daß man sich nicht mehr auf große Genauigkeit der Abtastung verlassen muß, da es beispielsweise gleichgültig ist, ob das der roten Farbe entsprechende Zeichen aus fünf oder fünfeinhalb im Abstand erfolgenden Impulsen besteht. Wie bereits oben angegeben, werden diese Impulse im Sender ausgedehnt, und der einzige Unterschied drückt sich in Form einer leichten Abschwächung der betreffenden Farbe im Empfänger ίο aus. Würde man die Indexzeichen benutzen, um die Frequenz der Farbenänderung zu erreichen, so ist es klar, daß eine kleine Abweichung von der Abtastgenauigkeit leicht zu einer unrichtigen Farbenwiedergabe führen könnte.
iS Sollte die Neigung seitens der Indexzeicheni bestehen, siich auf Gund ihrer größeren Amplitude auf den Sender hindurchzudrängen, so kann die in der Fig. 3 dargestellte Abänderung des Filters verwendet werden. In diesem Falle sind die lichtao reflektierenden Streifen / schmaler als die farbigen Streifen R₁ G₁ B₁ so daß die Indexzeichen die Kamera nicht durch zu starkes Licht beeinflussen. Bei allen Ausführungsformen der Erfindung ist die Wechselfrequenz der Indexzeichen wesentlich höher als die Farbwechselfrequenz, d. h. die Frequenz der von dem Synchronisiergerät 23 an den Verzögerungsstromkreis 19 abgegebenen Synchronisierzeichen. Hieraus geht hervor, daß die bezüglich einer jeden Farbe übertragenen Zeichen nicht aus einem einzigen Impuls, sondern aus einer Anzahl Impulse bestehen, wie an der Seite der Verbindungslinie zwischen dem Sperrkreis 21 und dem Sender 22 angedeutet. In dem Sender 22 werden die Impulse ausgedehnt, um einen Impuls über die ganze Zeitdauer oder im wesentlichen über die ganze Zeitdauer zu liefern, innerhalb welcher die Übertragung der betreffenden Farbe stattfindet. Diese Tatsache dürfte ohne weiteres klar sein, auch wenn, wie in dem oben angegebenen Beispiel, Impulse mit einer Zeitdauer von 0,1 μβ Frequenzen von 10 MHz und noch höheren Harmonischen in dem Kamerastromkreis hervorrufen. Diese Impulse werden automatisch durch die Radiokreise ausgedehnt.

Wichtig ist, zu beachten, daß die Stellung und die Zahl der vertikalen Streifen, und zwar sowohl der farbigen als auch der lichtreflektierenden, in dem Filter am Übertragungsende ganz unabhängig von der Zahl der im Empfänger verwendeten Streifen ist, da eine Unterscheidung zwischen den Farben im Empfänger lediglich durch das Synchronisiergerät 23 erfolgt und keineswegs von der Wechselfrequenz der Indexzeichen und demnach von der Zahl der Streifensätze in dem Farbenfilter abhängt. Hierdurch kann man im Sender eine größere Anzahl Streifen als im Empfänger haben, und umgekehrt. Es genügt vollständig, wenn man am Empfangsende die Einrichtung so trifft, daß die Synchronisierzeichen zwischen den Farben unterscheiden.

Die Streifen des Farbenfilters 12 sind zweckmäßig rechtwinklig zur Zeilenabtastbewegung des Elektronenstrahles angeordnet. Es ist aber klar, daß nicht allzu große Abweichungen von der Rechtwinkligkeit durchaus statthaft sind.

Abgesehen von dem Vorteil, welcher die Verwendung einer normalen schwarzweißen Kameraröhre ohne Änderung für die Übertragung von Fernsehbildern in Farben gestattet, ist das erfindungsgemäße Übertragungssystem nicht nur einfach, sondern es kann auch in Verbindung mit bereits bestehenden Fernsehempfangsgeräten benutzt werden, gleichgültig ob diese für farbige oder schwarzweiße Bilder gedacht sind. Werden die übertragenen Zeichen von einem schwarz weiß en Empfänger aufgenommen, so erfolgt keine Unterscheidung der Farben, die nur in verschiedenen grauen Farbtönen wiedergegeben werden. Durch die hohe Wechselfrequenz der Indexzeichen wird irgendeine Musterwirkung auf dem Schirm vermieden. Bei Empfangsgeräten für farbige Bilder, wie z. B. diejenigen, welche ein Wiedergabesystem mit drei Bildröhren oder mit einer Bildröhre mit drei Elektronenspritzen benutzen, ist keine Abänderung notwendig, sofern die Frequenz des übertragenen Synchronisierzeichens dieselbe ist wie die Einstellfrequenz dieser Geräte. In solchen Fällen bewirken die bestehenden Stromkreise eine genaue Unterscheidung zwischen den Farben.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   I. Aufnahmeeinrichtung für farbige Fernsehbilder mit einer Braunschen Röhre mit einer von einem Elektronenstrahl zeilenweise abgetasteten lichtempfindlichen Fläche, auf die' ein Bild der zu übertragenden Szene durch ein Farbstreifenfilter projiziert wird, welches mehrere durch undurchsichtige Streifen voneinander getrennte, gleichartige Filtersätze von quer zur Zeilenrichtung angeordneten, verschiedenfarbigen lichtdurchläsaigen Streifen enthält und durch eine konstante Hilfslichtquelle dauernd beleuchtet wird, wobei die unduchsichtigen Streifen bei der Abtastung Signalextremwerte und nach einer Amplitudenselektion ein Hilfssignal (Indexsignal) ergeben, das die Trennung der Farbsignale ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, daß das Farbstreifenfilter (12) in an sich bekannter Weise optisch auf der lichtempfindlichen Fläche (15) der Braunschen Röhre (16) abgebildet wird und daß es auf der dem abbildenden optischen System (14) zugewandten Seite durch eine Hilfslichtquelle(i3) derart beleuchtet wird, daß die undurchsichtigen und diffus lichtreflektierend ausgebildeten Streifen (I) bei der Abtastung Signale (i) erzeugen, die eine größere Amplitude aufweisen als die zu den durchsichtigen farbigen Streifen (R₁ G₁ B) gehörenden Signale (r, g, V) und nach der Amplitudenselektion Mittel (21) steuern, um von jeder Farbsignalfolge nur das Signal einer Farbe für die Übertragung freizugeben.
2. 2. Aufnahmeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der

   nichtfarbigen Streifen (/) beträchtlich geringer als die der farbigen Streifen (R, G oder B) ist.
3. 3. Übertragungssystem für farbige Fernsehbilder unter Verwendung einer Aufnahmeeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Indexsignale einem Verzögerungskreis (19) zugeführt werden, daß die Farbsignale (r, g, b) zusammen mit den Indexsignalen (i) einem einzigen Sperrkreis (21) zugeleitet werden, dessen Ausgang mit einem Sender (22) verbunden ist und der normalerweise sämtliche von der Braunschen Röhre zugeleiteten Signale sperrt, daß der Sperrkreis durch Pulse eines Impulsgerätes (20) geöffnet wird, das durch Pulse des Verzögerungskreises (19) ausgelöst wird, dessen Verzögerung mittels eines Synchronisiergeräts (23) geändert wird, daß die vom Synchronisiergerät bedingte Frequenz, mit der die Änderung der Verzögerung stattfindet, wesentlich niedriger ist als die Wiederholungsfrequenz der Indexsignale (i) und daß Signale mit dieser vom Synchronisiergerät bedingten Frequenz vom Synchronisiergerät aus entweder mittelbar oder unmittelbar an den Sender abgegeben und von diesem übertragen werden.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 845 963;
   USA.-Patentschriften Nr. 2 479 820, 2 508 267, 641 642, 2 641 643.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 509 629/94 1.56 (109 694/2 10. 61)