DE1537130B2 - Farbfernsehkamera mit verringertem Nachziehen - Google Patents

Description

der Fläche der Fotokathode betragen soll.

Es ist schon eine Fernsehkamera für Schwarzweißbilder bekannt (US-PS 2 299 328), bei der die fotoempfindliche Speicherelektrode mit Zusatzlicht beleuchtet wird. Dies geschieht jedoch bei der bekannten Einrichtung zu dem Zweck, die Synchronimpulse auf einen vom Schwarzwert abgehobenen Pegel zu setzen, damit im Empfänger eine verbesserte Möglichkeit geboten ist, den Austastimpuls zur Sperrung des Kathodenstrahls im Rücklauf vom Synchronimpuls zu trennen. Das Nachziehproblem spielte dabei keine Rolle.

Die Erfindung ist sowohl auf 3-Röhrenkameras als auch auf 4-Röhrenkameras mit 3 Chrominanz- und einem Luminanzkanal anwendbar, wobei sich herausgestellt hat, daß zweckmäßig im letzteren Falle ein Zusatzlichtstrom im Luminanzkanal neben denjenigen in den Chrominanzkanälen vorzusehen ist, obwohl der Luminanzkanal den größten Anteil von dem zur Verfugung stehenden Lichtstroms erhält. Weitere Aufgaben und Gegenstände der Erfindung befassen sich mit der Konstruktion und Anordnung der Mittel zur Erzeugung der Zusatzbelichtung. Da eine Farbkamera ein sehr kompliziert aufgebautes Gebilde ist, bei der jeder verfügbare Raum zur Unterbringung von Optiken und Farbteilungsmitteln sowie Schaltmitteln ausgenutzt ist, stellt es eine Weiterbildung der Erfindung dar, die Hilfsmittel zur Erzeugung der Zusatzbelichtung so anzubringen, daß sie die übrige Konstruktion der Farbkamera nicht nachteilig beeinträchtigen.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird jeder einzelnen Bildaufnahmeröhre eine unabhängige Lichtquelle zugeordnet, sofern dies der konstruktive Aufbau erlaubt. In diesem Falle ist es sehr einfach, die Lichtströme der einzelnen Lichtquellen so zu regeln, daß in jeder Aufnahmeröhre ein Grundsignal von gleieher Größe entsteht bzw. das Nachziehen in allen Kanälen gleich groß ist.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, einen Zusatzlichtstrom von geeigneter Spektralverteilung in den Bildlichtstrom vor der Farbteilungseinrichtung der Kamera einzublenden. In diesem Fall wird das eingeblendete Licht der Zerlegung durch die Farbteilungsmittel unterworfen, und man erreicht nur dann eine Gleichheit der Grundsignale bzw. des Nachziehens, wenn man die Spektralverteilung dieses Zusatzlichtes so einstellt, daß gleiche Erregung der einzelnen Photokathoden erzielt wird.

Eine Möglichkeit zur Anwendung des Zusatzlichtes kann darin bestehen, daß das Licht über den gleichen optischen Weg in den Strahlengang eingeführt wird, über den das Bild eines Prüfprojektors in den Strahlengang gelangt. In diesem Falle ergibt sich der Vorteil, daß man je nach Bedarf den Prüfprojektor oder die Hilfslichtquelle einschalten kann und keine zusätzlichen Einblendmittel benötigt. ·

Nach einer Ausbildungsform der Erfindung kann man z. B. Glühlämpchen auf der dem Strahlsystem zugewandten Seite der Photokathode anordnen, wenn dies wegen Platzmangels auf der anderen Seite der Photokathode nicht durchführbar ist. Vorteilhaft kann in diesem Falle die Anbringung einer Lichtquelle im Innern der Bildaufnahmeröhre sein, derart, daß das Licht dieser Quelle auf die Photokahode fällt. Man benötigt dann allerdings eine besondere Zuführung, um die Helligkeit der Lichtquelle regeln zu können.

Im Falle der Einblendung des Zusatzlichtes in den Hauptstrahlengang kann man entweder so verfahren, daß die Quelle des Zusatzlichtes eine gleichmäßig von verschiedenen Farblichtquellen ausgeleuchtete Fläche ist, die entweder direkt auf die Photokathoden der Bildaufnahmeröhren oder in konjugierten Ebenen derselben abgebildet wird. Der andere Weg besteht darin, daß die Quelle des Zusatzlichtes in die Blendenebene des Hauptobjektivs oder eine zu dieser konjugierte optische Ebene abgebildet wird. In dem letzteren Falle ist es nicht erforderlich, daß die abzubildende Fläche homogen ausgeleuchtet ist; sie kann daher z. B. aus verschiedenen beleuchteten Farbfiltern bestehen. Im Luminanzkanal kann man ein Neutralfilter vorsehen. Bei einer speziellen Konstruktion sind die Farbfilter z. B. in Form von Sektoren in einer Kreisscheibe angeordnet, zwischen denen sich undurchsichtige Sektoren befinden, und es sind über den undurchsichtigen Sektoren ebensolche Sektorenblenden angebracht, die unabhängig voneinander verstellt werden können. Ein anderer vorteilhafter Weg kann darin bestehen, den einzelnen Aufnahmeröhren oder auch einzelnen Filtern der einzublendenden Fläche das Zusatzlicht von den Lämpchen über Lichtleiter zuzuführen. Gegebenenfalls ist auch die Verwendung eines mehrteiligen faseroptischen Bündels vorteilhaft, mit dessen Hilfe man eine mosaikartige Fläche von gewünschter Spektralverteilung erzeugen kann. Man verwendet zu diesem Zwecke mehrere Einzelbündel, die an ihrem einen Ende mit verschiedenfarbigem regelbaren Licht beaufschlagt werden, und durchmischt die Fasern der Einzelbündel an ihrem anderen Ende entweder regelmäßig oder statistisch so, daß die entstehende Endfläche aus verschiedenfarbigen eng beieinanderliegenden Lichtpunkten besteht. Bei Verwendung einer gleichmäßig hellen Fläche zur Einblendung in den Hauptstrahlengang kann es zweckmäßig sein, die gewünschte Spektralverteilung durch Mischen von mehreren verschiedenfarbigen Lichtströmen an einer neutralweißen Fläche in an sich bekannter Weise durchzuführen. Vorzugsweise eignet sich hierfür eine sogenannte Ulbrichtsche Kugel. Schließlich ist es auch möglich, bei Verwendung eines Strahlenteilungsprismas einen Hilfsstrahlengang vorzusehen, mit Hilfe dessen die Photokathoden der Bildaufnahmeröhren zusätzlich beleuchtet werden können.

Die geschilderte Farbfernsehkamera eignet sich auf Grund der eingeführten Verbesserungen vorzüglich zur Aufnahme von Szenen bei verringerter Helligkeit, wobei man noch taugliche Farbbilder bei Beleuchtungsstärken erzeugen kann, bei denen bisher ein untragbares Nachziehen auftrat und die Farbwiedergabe bereits sehr zu wünschen übrig ließ.

Einzelheiten und weitere Verbesserungen der Erfindung werden im folgenden an Hand der F i g. 1 bis 6 näher erläutert. Von diesen zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild einer Vierröhren-Farbkamera,

F i g. 2 eine Vidikonröhre mit Hilfsbeleuchtung,

F i g. 3 eine Kameraanordnung mit Strahlenteilungsprisma und Vari-Optik,

F i g. 4 eine weitere Vari-Optik mit einer Vorrichtung zur Erzeugung eines zusätzlichen Lichtstromes,

F i g. 5 eine andere Anordnung zur Erzeugung eines Hilfslichtstroms und

F i g. 6 noch eine weitere Anordnung zur Erzeugung eines Hilfslichtstromes.

In F i g. 1 sind 1, 2, 3, 4 Bildaufnahmeröhren mit Bleioxydfarget, deren Signalströme von den Arbeitswiderständen 5,6, 7, 8 abgegriffen und den Verstärkern 9, 10, 11, 12 zugeführt werden. In geeignetem Abstand vor den Photoschichten der Bildaufnahmeröhren 1,2,3,

4 befinden sich Glühlämpchen 13, 14, 15, 16, deren Helligkeit mit Hilfe der Regelwiderstände 17, 18, 19, 20 eingestellt werden kann.

Auf der Ausgangsseite der Kamerahöhen befindet sich ein Impulsgenerator 22, mit Hilfe dessen den Verstärkern 9, 10, 11, 12 Klemmimpulse zugeführt werden können, durch deren Amplitude der Schwarzpegel der am Ausgang der Verstärker 9, 10, 11, 12 erscheinenden Signale so eingestellt werden kann, daß der durch die Zusatzbelichtung erzeugte Grundsignalpegel zum Schwarzpegel wird.

Nach der Erfindung hat es sich als günstig erwiesen, die Lämpchen 13 bis 16 so einzuregeln, daß etwa ein Signalstrom von 10 bis 20 nA am Ausgang der Aufnahmeröhren 1,2,3,4 erhalten wird. Zur Erläuterung wird in F i g. 1 der Bildsignalverlauf gezeigt, in der B der Bildsignalanteil und A der während der Austastung entstehende Anteil ist. Auf den während des Austastsignals A entstehenden Signalgrund wird ein Impuls 5 von der Impulsquelle 22 aufgesetzt, dessen Höhe so groß ist; daß im Bild ein Schwarz erscheint, obwohl die Photoschichten der Röhren 1, 2,3,4 von den Lämpchen 13, 14, 15, 16 beleuchtet sind. Die Gradation des Bildes wird durch diese Maßnahme praktisch nicht verändert, wenn die Kennlinie der Röhren, wie es beim Bleioxydvidikon der Fall ist, praktisch linear verläuft.

Bei manchen Bildaufnahmeröhren kann der Fall eintreten, daß in den dunklen Bildteilen ein Störsignal erscheint. Solche Störungen können durch Überlagerung von Hilfssignalen in bekannter Weise kompensiert werden.

Fig.2 zeigt eine Möglichkeit, die Beleuchtung der Photoschicht von der Rückseite, d. h. der dem Strahlsystem zugekehrten Seite durchzuführen. Im Kolben 23 der Röhre befindet sich eine Anode 24, die mit einer Verengung bei 25 versehen ist. An der Stelle dieser Verengung kann man ein oder zwei Glühlämpchen 26 anbringen und eine der Stromzuführungen über einen Sockelstift 27 nach außen führen. Auf diese Weise läßt sich die gewünschte Beleuchtung der Photoschicht von außen einstellen.

Die Einführung des Zusatzlichtes bei einer Kamera, die mit einem Prüfprojektorzusatz ausgestattet ist, zeigt F i g. 3. Jn dieser Figur ist 28 eine Vari-Optik, z. B. ein sogenanntes Variogon der Firma Schneider, Kreuznach, in welchem sich ein kleiner Spiegel 29 zur Einblendung des Diapositivbildes eines Prüfprojektors befindet. Die Lage des Diapositivbildes ist mit 30 bezeichnet. Zur Verwendung dieses Prüfprojektors zur Einführung des Hilfslichtes kann man einen Aufsatz 31 verwenden, welcher z. B. in Form einer Ulbrichtschen Kugel ausgebildet sein kann, in deren Innern sich in einer gegen den direkten Strahlaustritt verdeckten Stellung, farbige Lämpchen 32, 33, 34 und eine weiße Lampe 35 befinden. Will man diese Anordnung als Diaprojektor benutzen, so schiebt man in der Ebene 30 ein Diapositiv ein und beleuchtet das Innere der Kugel mit weißem Licht, etwa indem man nur die weiße Glühlampe 35 einschaltet. Zum Zwecke der Erzeugung des Hilfslichtes entfernt man lediglich das Prüfdiapositiv und beleuchtet das Innere der Kugel mit Hilfe der Lämpchen 32,33,34,35 derart, daß die gewünschte Spektralverteilung entsteht.

Ein anderes Verfahren zur Einblendung eines Hilfslichtes in den Hauptstrahlengang zeigt F i g. 4. In dieser Figur ist 36 ein Objektiv, vorzugsweise eine Vari-Optik, in welchem sich wiederum ein Einblendspiegel 37 befindet. Ferner ist eine Hilfsoptik 38 vorgesehen, welche das Feld 39 einer Farbfilteranordnung in das Innere des Objektivs 36 abbildet. Damit die Struktur dieses Feldes 39 von Farbfiltern nicht im Bild erscheint, wird die Ebene (39) in eine Apertur-Blendenebene des Objektivs 36 oder eine zu dieser konjugierte Ebene abgebildet.

Die Beschaffenheit des Filterfeldes 39 wird an Hand der Zeichnungsfigur 4a näher erläutert. In dieser Figur sind /?, G, B und W drei verschiedene Farbfilter von Sektorform und ein neutralweißes Filter, zwischen denen lichtundurchlässige Sektoren angebracht sind. Über diesen Sektoren sind einzeln verstellbare Sektoren angeordnet, mit deren Hilfe die Farbfilter mehr oder weniger abgeblendet werden können. Schließlich dient ein Lämpchen 40 zur Beleuchtung der Filteranordnung und zur Erzeugung des über den Spiegel 37 in den Hauptstrahlengang fallenden Lichtes. Die gewünschte Spektralcharakteristik dieses Lichtes ergibt sich durch Einstellung der verstellbaren Sektoren in F ig. 4.

Ein weiterer Weg zur Erzeugung eines Farbfilterfeldes mit Filterteilen R, G, B und Wist in F i g. 5 gezeigt. Hier sind vier Lämpchen 41, 42, 43, 44 an den Eingängen von vier Lichtröhren angebracht, an deren Ausgängen sich die Filter R, G, Bund ^befinden. Diese Filter können wiederum ein Filterfeld 39 bilden.

Wie vorstehend erwähnt, ist es für die Einblendung des Hilfslichtes in den Hauptstrahlengang erwünscht, eine homogene Fläche mit nach Wunsch einstellbarer Spektralverteilung oder Farbart zu haben. Diese Fläche kann dann unmittelbar auf die Photoschichten der Farbaufnahmeröhren abgebildet werden.

Die Ausführung einer Anordnung zur Erzeugung einer mosaikartigen Fläche zeigt F i g. 6. In dieser Figur sind 41 bis 44 wiederum Lämpchen, welche die Filter 45,46, 47,48 beleuchten. Eines von den Filtern kann ein Neutral-Filter sein. Hinter den Filtern befindet sich je ein Strang aus faseroptischem Material, die sich an ihren anderen Enden zu einem gemeinsamen Bündel 50 vereinen. Dabei sind die Fasern der einzelnen Bündel in dem gemeinsamen Bündel so durchmischt, daß sich eine regelmäßige oder statistische Verteilung der ein- ( zelnen den Lichtquellen zugehörigen Fasern ergibt. In der Ebene 51 ist daher ein Helligkeitsfeld vorhanden, dessen Farbwert, bzw. dessen Spektralcharakteristik je nach der Helligkeit der Lämpchen 41 bis 44 nach Belieben eingestellt werden kann. Dieses Feld muß in die Aperturblenden abgebildet werden.

Obwohl in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen nur von 3-Röhren- bzw. 4-Röhren-Farbkameras die Rede war, versteht es sich für den Fachmann, daß die Erfindung auch auf Farbkameras mit nur zwei Röhren anwendbar ist. Sie kann auch mit Vorteil dort angewendet werden, wo eine 1-Röhren-Farbkamera mit verschiedenen Farbbereichen auf der Photokathode verwendet wird. In jedem dieser Fälle werden die ungünstigen Eigenschaften der photohalbleitenden Bildaufnahmeröhren hinsichtlich Nachziehen so verändert, daß das Nachziehen nicht mehr störend in Erscheinung tritt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Farbfernsehkamera mit mehreren Bildaufnahmeröhren, deren Fotokathoden aus fotohalbleitenden Material, vorzugsweise aus Bleioxyd, bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Fotokathoden zwecks Unterdrückung des Nachziehens, wie an sich bekannt, mit gleichmäßigem Zusatzlicht beleuchtet werden, daß die dem Zusatzlicht entsprechenden Signalanteile in dem nachfolgenden Verstärker abgeschnitten werden und daß die auf die Fotokathoden einfallenden Lichtströme so groß sind, um wenigstens in jeder Chrominanzröhre ein entsprechendes Grundsignal von gleicher Größe zu bilden.

2. Farbfernsehkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzlichtquelle auf der dem Strahlsystem zugewandten Seite der Fotokathode angeordnet ist.

3. Farbfernsehkamera nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Bildaufnahmeröhre eine Zusatzlichtquelle vorgesehen ist.

4. Farbfernsehkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzlicht mit entspre- »5 chender Spektralverteilung in den Bildlichtstrom der Farbteilungseinrichtung der Kamera eingeblendet ist.

5. Farbfernsehkamera nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einblendung über den glei- 3" chen optischen Weg erfolgt, über den das Licht des Prüfprojektors in den Strahlengang eingeführt wird.

6. Farbfernsehkamera nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spektralverteilung des Zusatzlichtes regelbar ist.

7. Farbfernsehkamera nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle des Zusatzlichtes eine gleichmäßig von verschiedenen Farblichtquellen (32, 33, 34, 35) ausgeleuchtete Fläche (30) ist, die auf die Fotokathoden der Bildaufnahmeröhren (1,2,3) abgebildet ist (F i g. 3).

8. Farbfernsehkamera nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle des Zusatzlichtes in die Blendenebene des Hauptobjektivs oder eine zu dieser konjugierte optische Ebene abgebildet ist.

9. Farbfernsehkamera nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle des Zusatzlichtes einer aus verschiedenen, von unabhängigen Lämpchen (42, 43, 41, 44) beleuchteten Farbfiltern RG BW zusammengesetzte Fläche 39 (F i g. 5) ist.

10. Farbfernsehkamera nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbfilter RGBW Sektoren einer Kreisscheibe bilden, zwischen denen undurchsichtige Sektoren angebracht sind, und daß unter diesen Sektoren ebensolche Sektorenblenden angebracht sind, die unabhängig verstellt werden können (F i g. 4 und 4A).

11. Farbfernsehkamera nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß den einzelnen Filtern das Zusatzlicht von den Lämpchen über Lichtleiter zugeführt wird (F i g. 6).

12. Farbfernsehkamera nach Anspruch 4 mit einem Strahlenteilungsprisma, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Strahlungsteilungsprisma ein Hilfsstrahlengang vorgesehen ist, mit Hilfe dessen die Fotokathoden der Bildaufnahmeröhren zusätzlich beleuchtet werden können.

Die Erfindung bezieht sich auf Farbfernsehkameras mit Bildaufnahmeröhren, deren Fotoschichten aus Fotohalbleitern bestehen. Bildaufnahmeröhren dieses Typs werden allgemein mit Vidikons bezeichnet; eine besonders für Farbfernsehzwecke geeignete Aufnahmeröhre dieses Typs enthält eine Fotokathode aus einem geschichteten Fotohalbleiter, vorzugsweise aus Bleioxyd. Die Schichtfolge kann durch die Bezeichnung PIN charakterisiert werden, wobei eine N-Schicht eine solche mit einem Überschuß von negativen Ladungsträgern, eine I-Schicht eine solche mit einem Gleichgewicht von positiven und negativen Trägern und eine P-Schicht mit einem Überschuß an positiven oder einem Defizit an negativen Trägern ist. Bei allen Röhren dieser Art tritt ein mehr oder weniger starkes Nachziehen bei geringen Beleuchtungsstärken auf, welches zur Entstehung von farbigen Bahnen hinter den bewegten Gegenständen Anlaß gibt. Diese Erscheinung hat z. B. verhindert, daß die an sich hohe Empfindlichkeit der Bleioxydröhren bei geringen Lichtstärken ausgenutzt werden konnte.

Die physikalische Natur dieser Störungen ist nicht völlig geklärt. Bei Halbleiterfotokathoden mit chemisch oder physikalisch stark differenziertem Aufbau tritt eine höhere Trägheit des Fotosignals auf. Durch die DT-PS 211 836 ist es bekannt, die Trägheit von Selenfotozellen durch dauernde oder zeitweilige Zusatzbelichtung herabzusetzen. Moderne Fernsehaufnahmeröhren besitzen im allgemeinen ein Target hohe Homogenität, bei dem die Trägheit des Fotomaterials wenig in Erscheinung tritt. Hingegen spielt die Erscheinung eine erhebliche Rolle, daß bei sehr geringen Lichtpegeln Restladungen bestehen bleiben, die je nach dem Lichtpegel erst nach einer oder mehreren Bildperioden vom Abtaststrahl gelöscht werden können. Dieser Effekt macht sich vor allem bei Farbkameras störend bemerkbar, da die Aufnahmeröhren der einzelnen Kanäle eine verschiedene Empfindlichkeit haben und mit verschiedenen Lichtströmen beaufschlagt werden, und führt bei bewegten Objekten zur Verfärbung der Kanten dieser Objekte, was als starke Bildverfälschung empfunden wird.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, Mittel anzugeben, um die Trägheitserscheinungen möglichst weitgehend zu unterdrücken und Restfehler so weit auszuglei- C j chen, daß keine Kantenverfärbungen mehr auftreten.

Bei einer Farbkamera mit mehreren Bildaufnahmeröhren, deren Fotokathoden aus fotohalbleitendem Material, vorzugsweise Bleioxyd, bestehen, werden erfindungsgemäß zwecks Unterdrückung des Nachziehens jede der Fotokathoden, wie an sich bekannt, mit gleichmäßigem Zusatzlicht beleuchtet, werden die dem Zusatzlicht entsprechenden Signalanteile in dem nachfolgenden Verstärkerzug abgeschnitten und die auf die Fotokathoden einfallenden Zusatzlichtströme auf solche Größe eingestellt, um wenigstens in jeder Chrominanzröhre ein entsprechendes Grundsignal von praktisch gleicher Größe zu bilden. Durch diese Maßnahmen wird der Vorteil erreicht, daß das Nachziehen weitgehend unterdrückt wird, so daß in den verschiedenen Kanälen der Farbkamera nahezu kein Nachziehen oder im äußersten Fall ein geringfügiges, aber gleichartiges Nachziehen auftritt. Ein gleicher Störeffekt in sämtlichen Kanälen der Farbkamera ist weniger störend, weil es nur eine Verstärkung eines im menschlichen Auge ohnehin auftretenden Effektes bedeutet. Es wurde gefunden, daß der von der Zusatzbelichtung erzeugte Grundsignalstrom zwischen 5 und 20 nA/cm²