FR2533394A1 - Camera de television en couleur comportant un seul tube de prise de vues - Google Patents

Abstract

UN SIGNAL DE LUMINANCE Y EST EXTRAIT PAR UN PREMIER MOYEN 16 D'UN SIGNAL ELECTRIQUE REPRESENTATIF DE L'IMAGE D'UN OBJET A FILMER ET DELIVRE PAR UN TUBE DE PRISE DE VUES EN COULEUR 12, ET UN SIGNAL DE CHROMINANCE EST EXTRAIT PAR UN DEUXIEME MOYEN 17 A 22 DU MEME SIGNAL ELECTRIQUE. UN SIGNAL DE DIFFERENCE DE COULEUR ROUGE R-Y AU MOINS EST MELANGE PAR UN CIRCUIT DE MELANGE R1, R2, R3, 35 AU SIGNAL DE LUMINANCE SUIVANT UN RAPPORT PREDETERMINE ET AVEC UNE POLARITE POUR LAQUELLE LE SIGNAL DE DIFFERENCE DE COULEUR ROUGE EST SOUSTRAIT DU SIGNAL DE LUMINANCE. LE SIGNAL DE LUMINANCE CORRIGE Y ET PLUSIEURS SIGNAUX DE DIFFERENCE DE COULEUR SONT DELIVRES A UN CODEUR 28, LEQUEL PRODUIT ALORS UN SIGNAL VIDEO EN COULEUR COMPOSITE.

Description

t 533394

La présente invention concerne une caméra de télé-

vision en couleur possédant un seul tube de prise de vues et, plus

spécialement, une caméra de télévision en couleur permettant de pro-

duire des signaux vidéo en couleur ayant des caractéristiques amé-

*liorées de reproductibilité de couleur. Un type de caméra de télévision en couleur possède trois tubes de prise de vues pour les trois couleurs primaires Dans ce type de caméra de télévision, la lumière venant d'un objet à filmer est envoyée sur un système optique de séparation des couleurs via un objectif commun de la caméra, et les trois images séparées du point de vue de la couleur sont respectivement mises au point sur les tubes de prise de vues La figure 1 des dessins annexés montre sous forme de schéma de principe le montage complet typique

d'une semblable caméra de télévision en couleur La caméra de télé-

vision en couleur comporte des tubes de prise de vues 1 R, 1 G et 1 B sur lesquels des images séparées du point de vue de la couleur sont mises au point Les tubes de prise de vue 1 R, 1 G et 1 B produisent ensuite des signaux électriques représentatifs des composantes de couleur des images Les signaux de sortie des tubes de prise de vues

1 R, 1 G et l B sont délivrés par l'intermédiaire respectif de pré-

amplificateurs 2 R, 2 G et 2 B et de circuits de traitement 3 R, 3 G et 3 B à un circuit matriciel 4 Le circuit matriciel 4 produit un signal de luminance Y, un signal de différence de couleur rouge R Y, et un signal de différence de couleur bleu B Y à partir des trois

signaux des couleurs primaires Les signaux de sortie du circuit matri-

ciel 4 sont délivrés à un codeur de couleur 5 qui produit, à une

borne de sortie 6, un signal de télévision en couleur composite sui-

vant la norme NTSC par exemple Dans le circuit de traitement 3 R, 3 G ou 3 B, chaque signal de couleur primaire subit une correction de gamma et le niveau de blanc excessif est écrêté Selon ce modèle de caméra de télévision en couleur, lorsqu'un objet rouge lumineux est

filmé, le niveau du signal de sortie venant du tube 1 R est élevé.

Toutefois, puisque ce signal est délivré au circuit matriciel 4 après avoir subi la correction de gamma et un é cratage de son

niveau de blanc dans le circuit de traitement 3 R, le signal de lumi-

nance Y et le signal de différence de couleur rouge possèdent des niveaux propres, c'est-à-dire que le iveau du signal de luminance Y

venant du circuit matriciel 4 est d'environ 30 % le signal de lumi-

nance maximal Toutefois, avec cette caméra de télévision en cou-

leur selon la technique antérieure, le coût total est très élevé

puisque trois tubes de prise de vues et un système optique de sépa-

ration des couleurs sont nécessaires.

On connaît dans la technique des caméras de-télé-

vison en couleur possédant un seul tube de prise de vues dans lequel des filtres en bandes rouges, verts et bleus -ont disposés avec un

pas prédéterminé sur une couche photoconductrice du tube Une sem-

blable caméra de télévision en couleur est présentée dans le

brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 3 688 020, cédé à la demande-

resse Ce type de caméra de télévision en couleur ne demande qu'un seul tube comportant des moyens de filtrage e t est par conséquent beaucoup moins coateuse que les modèles antérieurs de caméras de

télévision en couleur Toutefois, la caméra de télévision en cou-

leur à un seul tube présente l'inconvénient d'avoir une caractéris-

tique de reproductibilité des couleurs qui n'est pas aussi bonne que celle des caméras de télévision en couleur à trois tubes Ceci est dû au fait que le signal de luminance est obtenu à l'aide d'un filtre passe-bas à un niveau haut lorsque l'image d'un objet rouge lumineux est capté, et les composantes de l'objet sont obtenues sous forme de signaux modulés en fréquence ou de signaux modulés en phase Ainsi, même s'il a été fabriqué de manière approprié, le niveau du signal de différence de couleur rouge est encore faible par rapport au niveau du signal de luminance Cet inconvénient conduit à une détérioration de l'image reproduite à partir des signaux venant de la caméra à un seul tube, la couleur rouge étant affaiblie et sa saturation semblant

être diminuée par rapport à la couleur réelle.

C'est donc un but de l'invention de proposer une caméra de télévision en couleur à un seul tube de prise de vues qui possède des moyens permettant d'empêcher que la caractéristique de reproductibilité des couleurs ne soit dégradée même sile signal de

luminance possède un niveau haut.

Un autre but de l'invention est de proposer une

caméra de télévision en couleur à un seul tube de prise de vues pos-

sédant des moyens permettant d'empêcher que le rapport signal-bruit du signal de luminance ne devienne médiocre, et améliorant ainsi la

caractéristique de reproductibilité des couleurs.

Selon l'invention, la-caméra de télévision en cou-

leur à un seul tube de prise de vues possède une bonne reproducti-

bilité des couleurs Le tube de prise de vues comporte sur sa sur-

face de conversion photoélectrique des moyens de filtrage de dépa-

ration des couleurs Un signal de luminance est séparé, par un premier moyen, du signal électrique représentatif de l'image d'un objet à filmer, et un signal de chrominance est séparé par un deuxième moyen,

de ce même signal électrique Au moins un signal de différence de cou-

leur rouge (R Y) est mélangé par un circuit de mélange au signal de luminance suivant un rapport prédéterminé et avec la polarité avec laquelle 'le signal de séparation de couleur rouge est soustrait du signal de luminance Le signal de sortie du mélangeur et plusieurs signaux de différence de couleur sont délivrés à un codeur de couleur

qui produit alors un signal vidéo en couleur composite.

La description suivante, conçue à titre d'illustra-

tion de l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur'les dessins annexés, parmi lesquels la figure I est un schéma de principe d'un caméra de télévision en couleur classique possédant trois tubes de prise de vues

la figure 2 est une vue en section droite frag-

mentaire agrandie d'une structure de tube de prise de vues en couleur selon un mode de réalisation de l'invention; la figure 3 est un spectre de fréquence d'un

signal de sortie du tube de prise de vues en couleur selon l'inven-

tion; la figure 4 est un schéma de principe d'une caméra de télévision en couleur selon l'invention; et la figure 5 est un schéma de circuit d'une partie

d'une caméra de télévision en couleur selon un autre mode de réalisa-

tion de l'invention.

Sur la figure 2, est représenté, à une échelle agrandie, un système d'optique de séparation des couleurs d'un tube

de prise de vues en couleur selon un mode de réalisation de l'inven-

tion. Le système optique de séparation des couleurs est

constitué d'une cible 7, d'électrodes de repérage 8 A, 8 B se pré-

sentant sous forme de bandes d'une pellicule transparente électri- quement conductrice déposées sur la cible 7, de filtres 9 enbandes de séparation de couleur déposés sur les électrodes de repérage 8 A, 8 B, et d'une plaque de revêtement 10 disposée sur les filtres en

bandes 9.

Les filtres en bandes 9 se présentent sous la forme d'une configuration répétée de filtres R G et B des trois couleurs primaires (respectivement rouge, vert et bleu) Un groupe de trois filtres en bandes 9 est associé à une paire d'électrodes de repérage 8 A, 8 B Aux électrodes de repérage 8 A, 8 B, est appliquée la tension continue nécessaire à l'excitation de la cible 7 et sont délivrées des impulsions décalées dont les niveaux varient dans chaque période horizontale ( 1 H) Les impulsions décalées, qui sont de polarités opposées, sont appliquées respectivement aux électrodes de repérage 8 A, 8 B à partir de bornes opposées d'un transformateur ll possédant une prise centrale d'o part une borne de sortie 12 pour le tube de

prise de vues en couleur.

Le signal de sortie produit par le tube de prise de vues en couleur possède les spectres de fréquence représentés sur la figure 3 Par exemple, un signal de repérage produit par les électrodes de repérage 8 A, 8 B dans le signal de sortie du tube de prise de vues en couleur possède une fréquence de 6 M Hz, tandis que le signal de repérage et le signal de chrominance possèdent un spectre de fréquence indiqué par la courbe 13 de la figure 3 Le signal de luminance dont la bande de fréquence est limitée par un filtre passe-bas optique possède le spectre de fréquence indiqué par

la courbe 14.

On va maintenant décrire la figure 4 -Le signal de sortie du tube de prise de vues en couleur selon l'invention est délivré via un préamplificateur 15 à un filtre passe-bas 16 et à un filtre passe-bande 17 Le filtre passe-bas 16 sert à extraire un signal de luminance du signal de sortie du tube de prise de vues en couleur, et le filtre passe- bande 17 sert à extraire un signal de chrominance et un signal de repérage du signal de sortie du tube de prise de vues en couleur Le signal de sortie du filtre passe-bande 17 est délivré à un circuit 18 de retard 1 H, un additionneur 19 et un soustracteur 20 Puisque les impulsions décalées qui sont appliquées aux électrodes de repérage 8 A, 8 B présentent des phases opposées à chaque période horizontale, l'additionneur 19 produit en sortie se u 1 e m e N t un e composante de signal de chrominance modulée en phase, et le soustracteur 20 produit en sortie seulement un signal

de repérage.

Le signal de chrominance venant de l'additionneur 19 est appliqué à des détecteurs de phase 21, 22, Le signal de repérage venant du soustracteur 20 est appliqué à un inverseur de phase 23 qui reçoit des impulsions de commande d'une borne 24 afin de produire une inversion de phase dans chaque période horizontale pour mettre le signal en phase dans chaque ligne de balayage L'inverseur de phase 23 délivre un signal de sortie à un déphaseur 25, lequel produit un

signal porteur de détection pour chacun des détecteurs de phase 21, -

22 Les détecteurs de phase 21, 22 produisent respectivement un signal de différence de couleur rouge R Y et un signal de différence de

couleur bleu B Y, qui sont respectivement appliqués, via des cor-

recteurs de gamma 26, 27, à un codeur 28 dans lequel les signaux de-

différence de couleur sont soumis à une modulation de phase en qua-

drature, tandis qu'un signal en rafale (synchronisation de chromi-

nance) leur est ajouté Le codeur 28 délivre un signal de -porteuse de

chrominance à un circuit de mélange 30 via un filtre passe-bande 29.

Le signal de luminance qui a été extrait par le filtre passe-bas 16 est délivré à un circuit de traitement dans lequel le signal subit un verrouillage etune correction de gamma, tandis qu'un signal synchrone lui est ajouté Le circuit de traitement 31 délivre un signal de luminance Y qui est corrigé d'une manière décrite ci-après, et un signal de luminance corrigé Y' délivré aru circuit de

mélange 30 Le circuit de mélange -30 produit alors, à sa-borne de sor-

tie 32, un signal vidéo en couleur composite du type NTSC, par

exemple.

Les signaux de différence de couleur R Y, B Y

qui sont délivrés par les correcteurs de gamma 26, 27 sont respecti-

tivement captés comme signaux d'enregistrement sur magnétoscope par l'intermédiaire de circuits de retard 33, 34 Le signal de luminance et le signal de porteuse de chrominance sont mutuellement en phase lorsqu'ils sont mélangés par le circuit de mélange 30, si bien que les signaux de différence de couleur présents sur les bornes de sortie des correcteurs de gamma 26, 27 sont en avance de phase, par exemple de 100 ns, par rapport au signal de luminance Les circuits de retard

33, 34 sont destinés à compenser cette avance de phase.

Le signal de différence de couleur rouge R Y venant du circuit de retard 33 subit une inversion de phase dans un

inverseur 35, puis le signal inversé est mélangé au signal de lumi-

nance Y par un circuit de mélange comprenant les résistances RI, R 2, R 3 (R 3 "RI, R 3 >"R 2) Si l'on néglige l'effet de la correction de gamma par souci de brièveté, le circuit de mélange produit le signal de luminance corrigé Y' s'exprimant de la manière suivante:

Y, = y + t k (R Y)).

Puisque Y = 0,11 B + 0,30 R + 0,59 G et R Y = 0,70 R 0,ll B 0,59 G, l'équation ci-dessus peut être transformée en:

Y' = 0,11 ( 1 + k)B + 0,59 ( 1 + k)G+( 0,300,70 k)R.

Cette équation indique que,lorsque l'image d'un objet rouge lumineux est captée, B = G = 0, si bien que, le signal de luminance corrigé Y'

présente un niveau inférieur au signal de luminance d'avant la cor-

rection.

Si les filtres en bandes 9 possèdent des trans-

mitivités de lumière égales, le signal de luminance Y peut être expri-

mé par:

Y = 0,33 B + 0,33 R + 0,33 G

et le signal de luminance corrigé Y' peut être exprimé de la manière suivante:

Y' = 0,33 ( 1 + k)B + 0,33 ( 1 + k)G + ( 0,33 0,67 k)G.

Dans ces conditions, la correction du signal rouge s'effectue de

façon que son niveau subisse une réduction supplémentaire, et la cor-

rection du signal bleu s'effectue de manière à conduire approxima-

tivement a u coefficient prescrit 0,59 Le signal bleu est corrigé de

manière à différer d'un coefficient prescrit 0,11 Puisque la visi-

bilité dans le bleu est inférieure à celle prévalant dans le rouge et

le vert, l'influence de cette correction du signal bleu est petite.

Le signal de différence de couleur bleu B Y ainsi que le signal de différence de couleur rouge R Y peuvent toutefois être utilisés pour corriger le signal de luminance Y Cette correction permet de faire approcher une valeur prescrite au rapport entre les couleurs

dans le signal de luminance corrigé Y'.

Dans le mode de réalisation représenté, la caméra-

de télévision en couleur à un seul tube de prise de vues est com-

binée à un magnétoscope à balayage en hélice qui effectue le trai-

tement de signaux suivant.

Le 'signal de luminance corrigé Y' subit une modu-

lation en fréquence dans un modulateur en fréquence 36, lequel

délivre un signal de sortie à une borne de sortie 38 via un amplifi-

cateur d'enregistrement 37 Les signaux de différence de couleur R Y, B Y venant des circuits de retard 33, 34 sont respectivement

délivrés à des circuits 39, 40 de compression suivant l'axe tempo-

rel,constituéschacun par un dispositif à couplage de charge, qui com-

priment les signaux délivrés en une moitié antérieure et une moitié postérieure d'une période de signal vidéo 1 H Les signaux comprimés sont ensuite délivrés à un multiplexeur 41 'Lessignaux de différence de couleur qui ont été séquentiellement disposés par -le multiplexeur 41 sont délivrés à un modulateur en fréquence 42, lequel produit un

signal de sortie à destination d'une borne de sortie 44 via un ampli-

ficateur d'enregistrement 43 Les signaux apparaissant sur les bornes de sortie 38, 44 sont délivrés, via un transformateur rotatif (non représenté), à une tête rotative présentant deux entrefers et sont

enregistrés suivant deux pistes vidéo parallèles sur une bande magné-

tique.

Avec le montage ci-dessus décrit, les signaux de luminance, et de différence de couleur sont transformés en les signaux d'enregistrement avant d'être transformés en un signal vidéo en couleur composite constituant le signal de sortie de la caméra de télévision en couleur Ceci'peut simplifier la construction de

la caméra de télévision en couleur et empêche la dégradation de qua-

lité des signaux enregistrés Pour la réalisation de l'enregistre-

ment ci-dessus indiqué, le signal de luminance Y et les signaux de différence de couleur R Y, -B Y sont mis en phase l'un avec l'autre et subissent la correction de gamma, si bien que le signal de différence de couleur R Y et le signal de luminance Y peuvent être

mélangés facilement.

Avec la caméra de télévision à un seul tube de prise de vues, le signal de luminance Y possède un meilleur rapport signal-bruit que les signaux de différence de couleur R Y, B Y. Il existe donc une tendance à ce que le rapport signal-bruit du signal de luminance Y devienne médiocre après son mélange avec le signal de différence de couleur R Y Pour éliminer cet inconvénient, on

peut connecter la borne de sortie de l'inverseur 35 à un circuit des-

tiné à éliminer le bruit d'un niveau non porteur de signal du signal de différence de couleur R Y.

La figure 5 illustre un semblable circuit élimi-

nateur de bruit qui comprend une borne d'entrée 45 recevant le signal de différence de couleur R Y de la part de l'inverseur 35, et un transistor 46 à émetteur suiveur dont l'émetteur est connecté à la

terre via des diodes 47 et 48 dont les cathodes sont connectées mutuel-

lement en série L'émetteur du transistor 46 et le point de jonction

des cathodes des diodes 47 et 48 sont connectés à une borne 49 d'ali-

mentation électrique négative Le point de jonction des cathodes des diodes est également connecté à une borne de sortie 50 La borne de sortie 50 est connectée au circuit mélangeur (figure 4) comprenant

les résistances Rl, R 2 et R 3.

En fonctionnement, lorsque le signal de sortie de l'émetteur de sortie du transistor 46 est positif, ce signal de sortie positif est capté, via la diode 47, sur la borne de sortie 50 Lorsque le signal de sortie de l'émetteur est négatif, la diode 47 devient non conductrice tandis que la diode 48 devient conductrice, ce qui place le niveau de signal présent sur la borne de sortie 50 à un potentiel sensiblement égal à celui de la terre Par conséquent, il est possible

d'empêcher la transmission de tout signal inférieur à un niveau sen-

siblement égal à celui de la terre, ce qui revient à bloquer toutes

les composantes de bruit.

Alors qu'il a été illustré une caméra de télévision en couleur du type séparation de phase à repérage électronique, on notera que l'invention peut également être appliquée à une caméra de

télévision en couleur du type à séparation de fréquence.

Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer, à partir de la caméra de télévision en couleur dont la

description vient d'être donnée à titre simplement illustratif et non

limitatif, diverses variantes et modifications ne sortant pas du

cadre de l'invention.

Claims (5)

REVENDICATIONS

1 Caméra de télévision en couleur à un seul tube de prise de vues comportant une couche photoconductrice ( 7) et des moyens de filtrage ( 9) disposés sur ladite couche photoconductrice afin de former sur cette dernière une image séparée du point de vue de la couleur en fonction des composantes de couleur d'un objet à filmer, ladite caméra étant caractérisée en ce qu'elle comprend:

(A) des moyens ( 11, 12) qui produisent un signal élec-

trique correspondant audit objet; (B) des premiers moyens ( 16, 31) qui séparent dudit signal électrique un signal de luminance (Y) (C) des deuxièmes moyens ( 17, 18, 19, 20, 21, 22) qui

séparent dudit signal électrique un signal de chrominance et démo-

dulent plusieurs signaux de différence de couleur, (D) des moyens de mélange (RI, R 2, R 3, 35) qui mélangent ledit signal de luminance avec au moins le signal de différence de, couleur rouge (R Y) suivant un rapport prédéterminé et avec une polarité telle que le signal de différence de couleur rouge présentant un niveau ajusté est soustrait dudit signal de luminance; et (E) des moyens de codage ( 28) recevant lesdits signaux de différence de couleur et un signal de sortie (Y') desdits moyens

de mélange afin de produire un signal vidéo en couleur composite.

2 Caméra selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits moyens de mélange comprennent un inverseur ( 35) qui inverse le signal de différence de couleur rouge et un additionneur (RI, R 2, R 3) qui ajoute le signal de luminance et le signal de sortie

dudit inverseur.

3 Caméra selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit additionneur possède au moins deux résistances, ledit

signal de luminance et le signal de sortie dudit inverseur sont déli-

vrés auxdites résistances, et ledit rapport prédéterminé est déter-

miné par le rapport des valeurs desdites résistances.

4 Caméra selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits moyens de mélange comportent un circuit de retard ( 33) qui retarde le signal de différence de couleur rouge afin de compenser

le retard produit sur ce dernier par lesdits moyens de codage.

Camera selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits moyens de mélange comportent un circuit éliminateur

de bruit ( 45, 46, 47, 48, 49, 50) qui reçoit ledit signal de diffé-

rence de couleur rouge afin d'éliminer le bruit dans ce dernier signal.

6 Camera selon la revendication 5, caractérisée en ce que ledit circuit éliminateur de bruit élimine le bruit en-dessous

d'un niveau-de référence.