DE2015837B2 - Farbfernsehkamera mit einer bildaufnahmeroehre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Farbfernsehkainera mit mindestens einer Filtereinheit, durch die die Lichtkomponente mindestens einer Farbe periodisch in Abtastrichtung ausgeblendet wird, mit einer Bildaufnahmeröhre zum Abtasten der durch die Filtereinheit gewonnenen Lichtinformation und zu deren Umsetzen in ein elektrisches zusammengesetztes Farbsignal, und mit einer Signalverarbeitungsschaltung zur Verarbeitung des zusammengesetzten Farbsignals und zur Abtrennung des Rot-, Grün- und Blausignals ;om zusammengesetzten Farbsignal.

Eine Farbfernsehkamera muß ein Ausgangssignal entsprechend der Rot (R)-, Grün (G)- und Blau (B)-Komponente eines Gegenstandes erzeugen. Ein typisches Beispiel ist eine Dreiröhrenkamera, die jeweils eine Bildaufnahmeröhre für jede Komponente aufweist, was jedoch sehr aufwendig ist. Daher ist bereits eine Kamera entwickelt worden, die nur eine Bildaufnahmeröhre verwendet.

Bei einer derartigen Kamera sollte jedoch das Frequenzband der R- und B-Signalkomponente zu dem der G-Signalkomponente unterschiedlich sein, die im wesentlichen die Horizontalauflösung des Bildes bestimmt. Daher ist die Auflösung des wiedergegebenen Bildes Beschränkungen unterworfen, selbst wenn die Frequenzbandbreite der Bildaufnahmeröhre relativ groß ist.

Gemäß F i g. 1 hat das optische System einer bekannten Farbfernsehkamera (vgl. zum Beispiel deutsche Offenlegungsschrift 1 437 783) mit einer einzigen Bildaufnahmeröhre eine Bildaufnahme-

röhre 1, auf die von einem Gegenstand 2 über eine Abbildungslinse 3 zur Abbildung des Gegenstandes 1 auf Streifenfilter 4 und 5 sowie über eine Zwischenlinse 6 Licht fällt, wobei die Zwischenlinse 6 das Bild auf den Filtern 4 und 5 zur Bildaufnahmeröhre 1 überträgt.

Die dort verwendeten Streifenfilter haben eine Struktur wie in Fig. 2 abgebildet Das Streifenfilter 4 hat transparente (R + G + B)-Streifen 7 und gelbe (R + G}-Streifen 8, Äe abwechselnd angeordnet sind. Das Streifenfilter 5 hat transparente (R + G + B)-Streifen 9 und Cyan-(G + B)-Streifen 10, die abwechselnd angeordnet sind. Das Bild des Gegenstandes 2 wird auf die Bildanode der Bildaufnahmeröhre 1 über diese Filter abgebildet, und dieses Bild wird durch einen Abtaststrahl im wesentlichen senkrecht zur Streifenrichtung abgetastet. Daher wird die Blaukomponente des Bildes periodisch durch die gelben Streifen 8 und die Rotkomponente durch die Cyan-Streifen 10 des Filters unterbrochen. Wenn das Verhältnis der Breite der transparenten und der gelben Streifen sowie der transparenten und der Cyan-Streifen jeweils 1:1 gewählt wird, kann das Ausgangssignal S(i) der Bildaufnahmeröhre 1 dargestellt werden durch:

S(O	= G + R	Kn cos 11	(M	mRt J-
	+ B	Kn COS Il	[n	">ßt +
mit	Il η . T

(D

:1

. = - :1 (i = R oder B),

Tj = Periode zur Abtastung einer Streifenbreite des • Filters,

S₁- = Pha;.ankonstante für das betreffende Streifenfilter.

Da jedoch die Ansprechbarkeit einer Bildaufnahmeröhre begrenzt ist, können die Terme für η ^ 2 vernachlässigt werden. Gleichung (1) kann dann näherungsweise geschrieben werden als:

Bildaufnahmeröhre 1 durch einen Videoverstärker 11 verstärkt und anschließend in ein Tiefpaßfilter 12 und Bandfilter 14 und 15 eingespeist Das Tiefpaßfilter 12 läßt die Komponente G + i(R + B) zu einer

Matrixscbaltung 13 durch, während die Bandfilter 14 und 15 mit einer Mittenfrequenz ω_{ (i = R oder B) und einer Bandbreite B, (i = R oder B) nur die Rot (R)- und Blau (B)-Komponente zu Demodulatoren 16 bzw. 17 durchlassen. Die Ausgangssignale der Demoduiatnren 16 und 17 ergeben die Rot (R)- und Blau (B)-Komponente, die ebenfalls in die Matrixschaltung 13 eingespeist werden. In der Matrixschaltung 13 werden die Rot (R)- und Blau (B)-Komponente des Signals jeweils unterdrückt, um nur die Grün (G)-Komponente zu liefern. Die Sir "ale R, G und B werden beispielsweise in Bildsignale des NTSC-Systems für eine Weiterverarbeitung umgesetzt.

Die Horizontalauflösung des Bildes ist im wesentliehen durch die Frequenzbandbreite B_G für die Grünkompo >ente bestimmt; wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, sollte jedoch die Bildaufnahmeröhre 1 ein Frequenzband von 0 bis (m_R + ^Br) betragen. Für F₆ = 2,8 MHz, F_B = F_R = 10 MKz, /„ = 3.3 MHz

B {i + ?

(2)

Das Gleichung (2) entsprechende Frequenzspektrum ist durch die Vollinie in F i g. 3 dargestellt.

Die drei Hauptfarbsi^imle für Rot (R), Grün (G) und Blau (B) werden aus einem derartigen Videosignal bei der aus der deutschen Offenlegungsschrift bekannten Farbfernsehkamera durch die Signalverarbeitungsschaltung von F i g. 4 abgetrennt. In F i g. 4 wird das Farbsignal S(I) am Ausgang der und f_R = 4,3 MHz (wobei F_t = ^ , /, = ~ und i = R, G oder B) sollte die Bildaufnahmeröhre ein Frequenzband der Breite 0 bis (J_R + ^ F_R\ = 4,8 MHz übertragen. Daher wird normalerweise ein 3.75 cm (1,5 Zoll)-Vidicon oder Zwischenbild- bzw. Superorthicon benutzt, um diesen Anforderungen zu genügen. Das hat aber den Nachteil, daß die Farbfernsehkamera sehr groß wird und die Auflösung begrenzt ist, obwohl die Ubertragungsbandbreite der Bildaufnahmeröhre groß genug ist.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Farbfernsehkamera der eingangs genannten Art anzugeben, die eine Horizontalauflösung gewährleistet, die im wesentlichen gleich der Ubertragungsbandbreite der Bildaufnahmeröhre ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Fütereinheit so aufgebaut ist, daß die Phase einer Horizontalnbtastperiode sich von der η (η positiv ganzzahlig) Horizontalabtastperioden früheren um .τ unterscheidet and daß in der Signalverarbeitungsschaltung das zusammengesetzte Farbsignal von der Bildaufnahmeröhre jeweils direkt und über eine um das η-fache der Horizontalabtasiperiode verzögernde Verzngerungsschaltung einem Addierer und einem Subtrahierer zugeführt wird, wobei aus deren Ausgangssignalcn das Rot-, Grün- und Blausignal abgetrennt wird.

Bei der Addition und Subtraktion wird erfindungsgemäß die starke Korrelation des Farbinhalts zwischen Abtastsignalen geringer Zeitdifferenz aufeinanderfolgender Abta-Hzeilen ausgenutzt. In der Farbfernsehkamera nach der deutschen Offenlegungsschrift I 437 783 dagegen vollzieht sich die Trennung der einzelnen Signalkomponenten im wesentlichen über elektrische Filier mit bestimmten Durchlaßcharakteristiken, so daß eine Abhängigkeit der Trennung vom Frequenzspektrum nicht zu vermeiden ist.

Erilndungsgemüß werden also die niederfrequente Komponente G (Grün) + ^(B [Blau] + R [Rot]) und die sich damit überlappenden hochfrequenten Korn-

ponenten R (Rot) ■ cos (r->_R ί + φ_κ) und B(Blau)-cos(f»_flt + 9?_B)

im Ausgangssignal der Bildaufnahmeröhre (vgl. F i g. 9) durch die Signalverarbeitungsschaltung mittels Addition und Subtraktion [gemäß den weiter unten stehenden Formeln (6) und (7)] voneinander getrennt, was folgende Vorteile gegenüber der Farbfernsehkamera nach der deutschen Offenlegungsschrift 437 783 mit sich bringt:

1. Ein Signal hoher Auflösung kann gewonnen wer

s(B +

die zur

den, da die Komponente G +

Auflösung des Bilds beiträgt, in ihrem Frequenzband erweitert werden kann, selbst wenn eine Bildaufnahmeröhre mit demselben Frequenzumfang des Ubertragungs- oder Ansprechbands wie bei der bekannten Farbfernsehkamera verwendet wird,

2. eine Bildaufnahmeröhre geringerer Auflösung, d. h. mit einem schmaleren Übertragungsband, kann im Vergleich zur bekannten Farbfernsehkamera benutzt werden, um ein Signal mit derselben Auflösung zu erzielen, was gleichbedeutend mit der Verringerung der Abmessungen der Bildaufnahmeröhre ist, da die Größe der Bildfrontplatte die Übertragungsbandbreite der Bildaufnahmeröhre bestimmt, und

3. es tritt kein Farbrauschen auf, da die R- und die G-Komponente nach Durchlaufen der Signalverarbeitungsschaltung vollständig von der G-Komponente getrennt sind, so daß keine gesonderte Schaltungsmaßnahmen zur Unterdrückung eines derartigen Rauschens erforderlich sind, was die Signalverarbeitungsschaltung im Vergleich zum bekannten Stand der Technik vereinfacht.

20 den Abtastrichtungen unter verschiedenem Winkel geneigt sind.

Diese Maßnahme ist zwar für sich aus der deutschen Offenlegungsschrift 1 437 783 bekannt, doch dient sie dort zur Variation von m_R und ω_Β, während erfindungsgemäß die Phasendifferenz zwischen Horizontalabtastperioden gleich λ für die vertikale Korrelation gemacht wird.

Die Frfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 das optische System einer bekannten Farbfernsehkamera (vgl. deutsche Offenlegungsschrift 1 437 783).

Fig. 2 bekannte Streifenfilter für das optische System von Fig. 1,

F i g. 3 das Frequenzspektrum des Ausgangssignals der Bildaufnahmeröhre von F i g. 1,

Fig. 4 das Blockschaltbild einer Signalverarbeitungsschaltung der bekannten Farbfernsehkamera.

Fig. 5a, 5b, 6a und 6b verschiedene erfindungsgemäße FiltP\

F i g. 7, 8 und 9 Signalspektren zur Erläuterung des Erfindungsgedankens,

Fig. 10 ein Ausführungsbetspfrl des optischen Systems der erfindungsgemäßen Farbfernsehkamera.

Fig. 11 das Blockschaltbild eines Ausrührungsbeispiels der erfindungsgemäßen Signalverarbeitungsschaltung.

Fig. 12 verschiedene Signale an verschiedenen Punkten der Signalverarbcitungsschaltung von Fig. 11.

Fig. 13 bis 17 Blockschaltbilder von anderen Ausfuhrungsbeispielen der erfindungsgemäßen Signalverarbeitungsschaltung.

Fig. 18 ein anderes Ausführungsbeispiel des optischen Systems der erfindungsgemäßen Farbfernsehkamera.

Fig. 19 ein Ausfuhrungsbeispiel des erfindungsgemäßen Signalwiedergabesystems entsprechend Fig. 18.

Fig. I bis 4 sind bereits erläutert worden.

Fig. s_a bis 6b zeigen erfindungsgemäße optische Filter (Filtereinheiten). In Fig. 5a weist ein Fmer transparente (R + B + G)-Bereiche 18(weiße Bereiche)

40

Im übrigen ist es aus der deutschen Offenlegungsschrift 1 437 783 auch bekanntgeworden, die Phasenverschiebung (nur) zweier aufeinanderfolgender Horizontalabtastperioden gleich π zu wählen, ohne daß

irgendwie die Ausnutzung der Korrelation angedeutet 45 und Cyan-{G τ B)-Bereiche 19 (schraffierte Bereiche) worden wäre. auf. die abwechselnd in beiden Richtungen angeordnet

Ebenfalls ist es nicht mehr neu (vgl. französische sind. In Fig. 5b hat ein Filter transparente(R + <· Patentschrift 1426094), bei einer Farbfernsehkamera- + BVBerciche 20 (weiße Bereiche) und gelbe (R C »- schaltung eine Verzögerungsleitung von der Dauer Bereiche 21 (schraffierte Bereiche), die abwechselnd einer Zeile für dk Verzögerung von Farbsignalen 50 in beiden Richtungen angeordnet sind. Die Streifen vorzusehen. breite der Streifen von F i g. 5a ist anders als die in

Zusammenfassend ist also festzustellen, daß erfin- F i g. 5 b. Das auf die Bildanode einer Bildaufnahmedungsgemäß die Frequenzbänder der Rot (R>- und röhre über derartige Filter abgebildete Bild wird Blau 'B)-Koinponente mit dem der Grün (G)-Kompo- durch einen Horizontalabtaststrahl in Pfeilrichtung nente beliebig sich überlagern können, trotzdem wer- 55 wie abgebildet abgetastet Aufeinanderfolgende Abden die verschiedenen Komponenten voneinander tastungen von /,J₂./,... ezn ein Ausgangssignal, wobei sich die Phase von dessen Trägerwelle um .-τ für jedes Paar benachbarter Abtastzeilen unterscheidet. Die Bezugszeichen ζ, F₂... bezeichnen die 60 Abtastzellen des nächsten Felds.

Eine entsprechende Wirkung kann mit den Filtern

unter Benutzung insbesondere der Vertikalkorrelation eines Bildes getrennt gemäß der die Videosignale benachbarter Horizontalabtastzeilen einander ähnlich sind.

Daher kann der ganze Obertragjngsbereich der Bildaufnahmeröhre for die G-Komponente benutzt werden, um eine hohe Horizontalauflösung bzw. Miniaturisierung der Bildaufnahmeröhre zu gewährleisten.

Eine vot teilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß in an sich bekannter Weise die Filtermehrere Streifenfilter hat, deren Streifen zu von F i g. 6a und 6b erzielt werden, bei denen transparente Streifen 18 und Cyan-Strehen in einem Filter um einen vorbestimmten Winkel », bzw. transparente Streifen 20 und gelbe Streifen 21 um eirn.« vorbestimmten Winkel θ₂ gegen die Horizontale geneigt sind. Die Winkel f*, und H₁ berechnen sich folgendermaßen:

cos©, - -j-

₃
cos Gi = -J-

(3)

mit </, = Abstand zwischen Horizontalabtastzeilen, d₂ bzw. d₃ = Filterstreifenbreite des einen bzw. des anderen Filters.

Wenn das aus dem Bild gewonnene Signal, das über zwei derartige Filter abgebildet worden ist, durch S(t) von Gleichung (1) dargestellt wird, ist das Signal um eine Horizontalabtastperiode h früher

- h) = G' + R'f \ -^K_n cos (n m_Rt + <p_R - .-t)l

Da die Korrelation des Bilds zwischen einem Paar von Abtastzeilen sehr groß ist, gilt näherungsweise:

G' « G, R' « R und B' % B .
Daher wird die Differenz zwischen S (f) und S (/ — h):

S(I) -S(I-H) = 2R^K„ cos (;i a>_R t + φ_κ)

+ 2 BYJC_n cos (n raj, f + ψ_Β).

■ = I

Wenn die Terme für η ^ 2 vom Punkt des entsprechenden Bereichs der Bildaufnahmeröhre 1 vernachlässigt werden, schreibt sich Gleichung (S) folgendermaßen:

SU) = SU - h) = - R cos (m„r + <f_R)

-Bcos(w_Bf

Das zeigt, daß die Subtraktion des Signals von eine Periode früher die Unterdrückung der G-Kompoäente veranlaßt Das Frequenzspektrum von Gleichung (6) ist in F i g. 7 zu sehen.

Die Summe der Gleichungen (I) und (4) ist:

S{t) + S{t-h) = 2G + R + B.

Das zeigt, daß die Addition des Signals von eine Periode früher die Unterdrückung der modulierten Terme der R- und G-Komponente verursacht. Das Frequenzspektrum der Gleichung(7) ist in Fig. 8 zu sehen. Fig. 9 zeigt das Spektrum des Signals SU). wobei <■>„ und <,_B so gewählt sind, daß sie im Frequenzband des Spektrums von Gleichung (7) liegen. Wie bereits erwähnt wurde, können die Signale mit einem Spektrum gemäß F i g. 7 und 8 aus dem Signal SU) mit einem Spektrum gemäß F i g. 9 unter Verwendung der Vertikalkorrelation des Bilds abgetrennt werden.

Die entsprechenden R- und B- Komponenten können von dem Farbsignal von Gleichung (6) durch Aussieben des Farbsignals mittels Bandfiltern mit einer Mittenfrequenz m₍ und einer Bandbreite B₁ (hier ι = R oder B) und anschließendes Demodulieren der Ausgangssignale der Filter durch Demodulatoren abge- trennt werden. Wenn diese R- und B-Komponente in eine Matrixschaltung eingespeist werden, kann die G-Komponente erhalten werden. Die so erhaltene R-, B- und G-Komponfnte werden beispielsweise in ein zusammengesetztes Farbsignal des NTSC- Systems umgesetzt und dann zur Empfangerseite gesendet.

Fig. IO zeigt ein Ausfuhrungsbeispiel des optischen Systems gemäß der Erfindung, bei dem ein Gegenstand / auf eine Feldlinse FL durch eine Linse

t₅ TL abgebildet wird. Zweifarbige oder dichroitische Spiegel DM₁ und DM₂ übertragen nur die Grün (G)-Komponente des Bilds und reflektieren alle übrigen Komponenten. Daher wird die Grünkomponente durch den zweifarbigen Spiegel DM_x durchgelassen,

ίο jedoch von Umlenk spiegeln M₁. M₂, M₃ und M₄ reflektiert, durch den zweifarbigen Spiegel DM₂ durchgelassen und dann durch eine Zwischenlinse RL₁ auf Streifenfilter SF, und SF_Z abgebildet. Dagegen werden die Rot (R)- und Blau (B)-Komponente des Bilds an der Feldlinse FL reflektiert durch den zweifarbigen Spiegel DM_x und Umlenkspiegel M₅ und M₆ sowie den zweifarbigen Spiegel DM₁ und durch RL_x auf SF_x und SF ₂ abgebildet. Die Anordnung ist hier so getroffen, daß die Grünkomponente ein klares Bild auf SF_x und SF₂ ergibt, während die Rot- und Blaukomponente infolge der Einstellung von M, bis M₆ blaß sind. Durch diese Anordnung ist das Band der R- und B-Komponente des Bilds auf SFj und SF₁ auf eine bestimmte Größe beschränkt, um ein Ubersprf chen bei der Demodulation ?u verhindern. Außer, wenn die Bänder der R- und B-Komponente sich nicht überlappen, findet nämlich ein Obersprechen bei ihrer Trennung durch Bandfilter statt. Daher werden die Bänder der R- und B-Komponente vor zugsweise in der Lichtsignalstufe begrenzt, beispiels weise auf 2 Br und j ^bb ^^as Bild auf den Streifenfiltern SF_x und SF₁ wird auf die Bildanode einer Bildaufnahmeröhre 22 über eine Zwischenlinse RL₂ abge-

biKlet. Beim obigen Ausführungsbeispiel sind das Filter und die Bildanode getrennt angeordnet. Das Streifenfilter kann jedoch einstückig mit der Bildanode ausgebildet seht.

Fig. 11 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Signaiso Verarbeitungsschaltung gemäß der Erfindung, wobei Signale an verschiedenen Punkten davon in Fig. 12 abgebildet sind. Ein Bild wird auf die Bildaufnahmeröhre 22 über das optische System von Fig. IO geworfen. Die Bildaufnahmeröhre 22 erzeugt ein

SS Farbsignal SU). das durch einen Videoverstärker 23 verstärkt und dann gleichzeitig in einen Addierer 24 und einen Subtrahierer 25 eingespeist wird. Andererseits wird dieses Signal S[t) in den Addierer 24 und den Subtrahierer 25 über eine Verzögerungsschaltung

26 eingegeben [deren Ausgangssignal SU - h) wird]. Daher erzeugt der Addierer 24 ein Ausgangssignal S(f) 1- S(I- h) gemäß Gleichung (7) und der Subtrahierer 25 ein Ausgangssignal SU)- SU - k) gemäß Gleichung (6|l Das Ausgangssignal des Subtrahierer; 25 wird in die R- und B-Komponente durch Bandfilter 27 und 28 getrennt und dann durch üetnodulatoren 29 und 30 demoduliert, um das R- und B-Signal zu liefern. Das R- und B-Signal werden auch in eine

Matrixschaltung 31 zusammen mit dem Ausgangssignal des Addierers 24 eingespeist, um das G-Signal zu ergeben. Wie bereits erwähnt wurde, werden Farbsignale hoher Hortzontalauflösung durch eine einzige Bildaufnahmeröhre erhalten. Beim obigen Aus· $ fiihrungsbeispiel ist die Verzögerungszeit eine Horizontalabtastperiode, es können jedoch dafür auch η Abtastperioden (bei ganzzahligem ti) vorgesehen sein, vorausgesetzt, daß eine ausreichende Vertikalkorrelation im Bild vorhanden ist. Selbst wenn die ₎₀ Verzögerungszeit der Verzögerungsschaltung 26 von einer Abtastperiode abweicht, ist eine Demodulation möglich, indem die Phase der am Filter erfolgten Trägerwelle variiert wird (insbesondere der Whkel eines oder der Filter von Fig. 6a und 6b), um die korrelierte Richtung von der vertikalen Richtung zu variieren, obgleich die Qualität des Signals (insbesondere die Horizontalauflösung) mehr oder weniger schlecht wird. Die Mittenfrequenz der Bandfilter 27 und 28 wird auf Grund der Streifenbreiten der Streifenfilter SF₁ und SF₁ bestimmt.

Fig. 13 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, gemäß dem zwei Bildaufnahmeröhren verwendet werden. Dabei werden die Gegenstandslichtstrahlen über eine Fernsehlinse TL übertragen, wobei die Grün (G)-Komponente durch einen zweifarbigen Spiegel DM durchgelassen wird, in ein Grün (GHSignal durch eine Bildaufnahmeröhre 32 umgesetzt und anschließend durch einen Videoverstärker 32 verstärkt wird. Die von Grün verschiedenen Komponenten, nämlich die Rot (R)- und Blau (B)-Komponente. werden durch den zweifarbigen Spiegel DM und einen Umlenkspiegel M reflektiert und auf ein Streifenfilter SF abgebildet, um ein Bild zu erzeugen, das dann durch eine Zwischenlinse RL auf eine andere Bildaufnahmeröhre 34 abgebildet wird. Als Streifenfilter SF kann eines der in F i g. 5 a, 5 b, 6 a oder 6b gezeigten Filter verwendet werden. Beispielsweise für ein Streifenfilter mit transparenten (R + G + B)-Streifen und Cyan-(G + B)-Streifen erzeugt die Bildaufnahmeröhre 34 ein Farbsignal, das eine unmodulierte B-Komponente und eine R-Komponente hat, die mit einer Frequenz entsprechend der Streifenbreite des Streifenfilters SF moduliert ist. Dieses aus der R- und B-Komponente zusammengesetzte Färbsignal kann in ähnlicher Weise, wie oben beschrieben, getrennt werden. Genauer gesagt, das Farbsignal von der Bildaufnahmeröhre 34 wird is einen Addierer 36 und einen Subtrahierer 37 über einen Videoverstärker 35 eingespeist, während das Ausgangssignal des Verstärkers 35 auch in den Addierer 36 und den Subtrahierer 37 über eine Verzögenmgsschaltung 38 mit einer Verzögerung von einer Horizontalabtastperioie eingegeben wird. Das R-Signal wird durch Demodulieren des Ansgangssignals des Subtrahierers 37 mittete eines Demodulators 39 erzeugt Dieses R-Signal wird auch in einer Matrixschaltung 40 zusammen mit dem Ausgangssignal des Addierers 36 eingepet, um ein B-Signal am Ausgang der Schaltung 40 zu liefern.

Bei dem obigen Ausfuhnmgvbeispiel ist nur die R-Komponente moduliert- Es kann daher kein öber sprechen auftreten, so daß keine Bandbegrenzung notwendig ist. Ferner braucht kein Bandfilter vor dem Einspeisen des Demodulators vorgesehen zu werden. Auf diese Weise können alle drei Komponenten, nämlich Tür Rot, Grün und Blau, den vollen Übertragungsbereich der Bildaufnahmeröhre ausnutzen, um eine hohe Auflösung zu gewährleisten.

Fig. 14 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem das Farbsignal S(t) am Ausgang des Videoverstärkers 23 (F i g. 11) in einem Anschluß 41 eingespeist wird. Ferner sind Bandfilter 42 und 43 zur Abtrennung der R- und B-Komponente (einschließlich der G-Komponenie) vorhanden, außerdem Verzögerungsschaltungen 44 und 45 mit einer Verzögerung von einer Horizontalabtastperiode, Subtrahierer 46 und 47, Demodulatoren 48 und 49 und schließlich Matrixschaltungen 50 und 51.

Bei diesem Ausfiihrungsbeispiel werden die R- und B-Komponente, die durch die Bandfilter 42 und 43 getrennt worden sind, einer Subtraktion des Signals von eine Abtastperiode früher ausgesetzt, um die darin enthaltene G-Komponente zu entfernen. Die Subtrahierer 46 und 47 liefern daher die modulierte R- bzw. B-Komponente, die ebenfalls in die Matrixschaltung 50 zusammen mit dem Farb-Signal S(O eingespeist wird. Die R- und B-Komponente werden durch die Demodulatoren 48 und 49 moduliert, um ein demoduliertes R- und ein demoduliertes B-Signal zu ergeben, die ebenfalls in die Matrixschaltung 51

zusammen mit dem Signal G + = (R + B) eingespeist

werden, das von der Matrixschaltung 50 stammt. Daher kann die Matrixschaltung 51 ein G-Signal erzeugen.

Das obige Ausführungsbeispiel benötigt zwei Verzögerungsschaltungen, diese können jedoch eine schmale Bandbreite aufweisen. Insbesondere, wenn eine Verzögerungsschaltung für ein Analogsignal wie ein Farbsignal vorgesehen wird, ist die möglich-Verwendung von Verzögerungsschaltungen mit schmaler Bandbreite sehr vorteilhaft

Fig. 15 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Demodulatoren 52 und 53, Addierern 54 und 55, Amplitudenbegrenzern 56 und 57, Modulatoren 58 und 59, einem Frequenzkompensator 60 sowie einem Subtrahierer 61, während die mit Bezugszekhea 41 bis 45 versehenen Schaltungen den gleich bezeichneten Schaltungen von Fig. 14 entsprechen.

Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die einzelnen Farbsignalkomponenten durch die Bandfilter 42 und 43 getrennt und durch die Demodulatoren 52 und 53 demoduliert. Zum Beispiel ist das Ausgangssignal C(I) des Bandfilters 42 die Summe einer modulierten Farbsignalkomponente

und einer unmodulierten Komponente (z.B. der G-Komponente, die allgemein durch

Λ'cos(ft>„t+ _?w) dargestellt werden kann):

CU) = -

+ φ_κ) + Ncos{to_Kt + ψ_Ν) f8)

+ N cos (.Int + *

sin (AtL + ■ cos («„t + φ_κ + φ)

An - ω_Ν - m_R , φ_Δ" = φ_Ν - <p_R , tan Φ = Das Ausgangssignal D(t) des Demodulators 52 wird daher:

N sin (A nt + φ _dB) ■— R + N cos (Ant + q> _An

DU)= ]/{ — R + N cos (J «ι + φ _Αη)

} + {ν si sin (I nt +

R + /V cos (/Int +

Unter der Annahme R chung ('?):

N ergibt sich fiir Glei- Daher ergibt der Subtrahierer 61, in den die Summe

von M_RU) und M_B(t) einerseits sowie das Farbsignal

SU) andererseits eingespeist wird, als Ausgangssignal

D(t) % — R + N cos ( In! + _{Ψ Δη}). π

(10)

- [M_xU) + M_B(t)} =

(15)

Ahnlich wird das Ausgangssignal des Demodulators 52 von eine Horizontalabtastperiode früher gleich

D(t - h) « — R -JVcos(dnt + φ_άΛ). (11)

Daher erzeugt die Addition der Signale gemäß den Gleichungen (10) und (11) im Addierer 54 als Ausgangssignal

DU)

D(t-n) = — R.

(12)

35

Auf diese Weise wird die R-Komponente gewonnen, und die B-Komponente kann in ähnlicher Weise erzeugt werden.

Gleichung (10) ist nicht langer gültig, wenn R klein wird (dann gill nicht mehr R» JV). Das kann jedoch durch eine Anordnung verhindert werden, daß die Trägerwelli- der R-Komponente selbst dann vorhanden ist, wenn die R-Komponente klein wird (das gilt auch für die B-Komponente). Zu diesem Zweck wird konstantes weißes Licht von einer Lichtquelle in das optische System von Fig. 10 über einen halbdurchlässigen Spiegel zwischen FL und DM₁ eingestrahlt, so

Am Amplitudenbegrenzer 56 wird nur die Trägerwellenkomponente des Signals C U) demodauert, um die R-Komponente, die vom Addierer 54 gewonnen wird, am Modulator 58 zu modulieren. Der Modulator 58 ist ein Schalter, der synchron mit dem Aus- ga* g des Amplitudenbegrenzers 56 arbeitet und folgendes Ausgangssignai erzeugt:

(13)

■=!

rihnlich erzeugt der Modulator 59 für dir* Blaukomponente als Ausgangssignal:

Der Frequenzkompensator 60 begrenzt den Bereich von η in M_RU) und M_B(t), da η eine feste obere Grenze (z.B. 1) hat, die für die Bildaufnahmeröhre festliegt. Die Demodulatoren 52 und 53 können Hüllkurvenmodulatoren sein und Mittenfrequenzen haben, die identisch mit denen der Bandfilter 42 und 43 sind. Ferner kann die Aufteilung des Signals durch Demodulation nur der Trägerwelle mittels eines schmalbandigen Bandfilters und synchrone Demodulation mit dem Bezugswert an der Trägerwelle verbessert werden.

Beim obigen Ausführungsbeispiel sind auch zwei Verzögerungsschaltungen notwendig, diese können jedoch schmalbandig sein. Ferner wird las Signal nach der Demodulation (niederfrequente Komponenten) verzögert und vom Subtrahierer verarbeitet. Daher ist die Toleranz der Verzögerungszeit vorteilhafterweise groß.

Fig. 16 zeigt ein weiteres Ausführungsbetspiel der Erfindung, und zwar mit Addierern 62 und 64, einer' Subtrahierer 63 sowie einer Matrixschaltung 66, während die Schaltungen mit den Bezugszeichen 22, 23 und 26 den gleichbezeichneten Schaltungen von Fig. 11 entsprechen. Beim Ansführungsbeispiel voi F i g. 11 ist das dort gewonnene G-Signal breitbandig so daß die Horizontalauflösung hoch ist Da jedocl das G'Signal durch Summation zweier benachbarte! Horizontalabtastzeilen gebildet wird, wird die Verti kalauflösung halbiert. Demgegenüber dient das Aus führungsbeispiel von Fig. 16 dazu, die Vertikal auflösung zu erhöhen. Genauer gesagt, die Annahmi G % G' bei der Ableitung von Gleichung (S) win fallengelassen und dafür ihre Differenz berücksichtig) (Jedoch gelten für das R- und B-Signal die Annahmei R % R' und B as B' in diesem Fall weiter, da nu verblaßte Bilder der R- und B-Komponente im opti sehen System von Fig. 10 zur Bandbegrenzung vei wendet werden.) Das Ausgangssignal des Subtrahieret 63istd?nn:

S(f) - S(t - ft) = G - G' + 2R]F K_ncos[n,„_Kt + _9r)

M₈(I) =

(14)

n = I

Das Tielpaßfilter 65 filtert die modulierte R- und B-Komponeote aus diesem Ausgangssignal aus und

^erglbt: [S(r)-S(t -AD = [G

(17) · Klammern [] die

Dabei bedeuten die eckigen niederfrequente Komponente.
Der Addierer 62 ergibt als Ausgangssignal:

S(t) + S(t-h) = G + G' + R + B

(18)

wobei die eckigen Klammern mit Stern [ ]* die hochfrequente Komponente bedeuten. Der mit diesen Signalen beaufschlagte Addierer 64 erzeugt als Ausgangssignal:

C]*+ R+ B (19)

E(r) = [G-C]+ [G+ GT+ [G+ = [2G]+ [G+ C]*+ R+ B.

Dieses Signal £(/) wird dann in die Matrixschaltung 66 zusammen mit dem R- und B-Signal eingespeist, die von Schaltungen, wie in F i g. 11,14 oder 15 abgebildet, gewonnen werden, um als Ausgangssignal zu erzeugen:

V(t) = [G]+ i [G + C]*. (20)

Aus Gleichung (20) ist ersichtlich, daß die Vertikal-Daher wird ein G-Signal ähnlich dem von Gleichung (20) gewonnen.

Bei den obigen Ausföhrungsbeispielen wird ein Gegenstand direkt auf eine Bildaufnahmeröhre abgebildet, und das R-, G- und B-Signal werden durch geeignete Verarteitung des Farbsignals von der Bildaufnahmeröhre gewonnen. Es soll jetzt ein Ausführungsbeispiel beschrieben werden, bei dem ein Gegenstand zuerst auf einem monochromatischen Füm aufgezeichnet wird, wonach das R-, G- und B-Signal von diesem Film gewonnen werden.

Fig. 18 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das einen monochromatischen Film zur Aufzeichnung der Farbsignale benutzt Beim optischen System von Fig. 18 wird ein Gegenstand / durch eine Fernsehlinse TL auf eine Feldlinse FL abgebildet. Zweifarbige Spiegel DM₁ und DM₁ lassen die Grünkomponente durch, reflektieren aber die anderen Komponenten. Daher wird die Grünkomponente (G) des Bilds bei FL von DM₁ durchgelassen, durch die Umlenkspiegel M₁. M₂, M₃ und M₄ reflektiert, von DM₂ durchgelassen und dann durch eine Zwischenlinse RL_x auf Streifenfilter SF_x und SF₂ abgebildet, um das Bild zu ergeben.

Die anderen Komponenten, nämlich die Rot (R)- und die Blau (B)-Komponente, werden von DM_x reflektiert, anschließend von den Spiegeln M₅ und M₆, ferner von DM₂ sowie von RL₁ auf SF₁ und Sf\ abgebildet. Die Anordnung der Spiegel M₁ bis M₆ ist so

auflösung der niederfrequenten Komponente nicht 30 geh offen, daß die G-Komponente ein klares BiIJ von

beeinträchtigt ist, obwohl die der hochfrequenten SF₁ und SF₂ ergibt, während die R- undI G-Kompo-Komponente auf die Hälfte verringert ist. Daher gewährleistet dieses Ausführungsbeispiel eine höhere

Vertikalauflösung als das Ausführungsbeispiel von Fig. 11.

Fig. 17 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel zur Verbesserung der Vertikalauflösung, wobei ein Hochpaßfilter 67, ein Tiefpaßfilter 68 und eine Matrixschaltung 69 vorhanden sind. Die Bezugszahlen 22, 23, 26 und 62 bezeichnen Schaltungen, die den gleichbezeichneten Schaltungen von Fig. 16 entsprechen. In Fig. 17 erzeugt der Addierer62 ein Ausgangssignal gemäß Gleichung (18), das vom Hochpaßfilter 67 durchgelassen wird, so daß sich ergibt:

[S(O + S(t - Λ)]* = [G ₊ GT- (20

Dagegen wird das Tiefpaßfilter 68 mit dem Ausgangssignal S(i) von Gleichung (1) des Videoverstärkers 23 beaufschlagt, so daß sich ergibt:

Die Signale der Gleichungen (21) und (22) und das R- und B-Signal, die von Schaltungen, wie in F i g. 11, 14 oder 15 abgebildet, gewonnen werden, werden in nente ein verblaßtes Bild erzeugt, um ein übersprechen bei der Demodulation zu verhindern. Wenn die Bänder der R- und B-Komponente sich überlappen, tritt nämlich ein übersprechen bei ihrer Trennung durch die Bandfilter auf. Daher wird die Bandbreite der R-

und B-Komponente vorzugsweise auf ^ B₁₁ bzw. \ B₈

in der Lichtsignalstufe begrenzt. Das Bild auf den Streifenfiltern SF₁ und SF₂ wird auf einen monochromatischen Film 70 durch eine Zwischenlinse RL₁ abgebildet, um ein Bild zu erzeugen. Der Film 70 kann hinter dem Streifenfilter SF₂ an diesem anliegen.

Das monochromatische Bild mit der Farbinformation eines Gegenstands kann also in einem monochromatischen Film gespeichert werden. Die in einem monochromatischen Film gespeicherte Information kann mit der Anordnung von F i g. 19 zurückgewonnen werden.

In Fig. 19 empfängt das Bild im monochromatischen Film 70 Licht von einer Lichtquelle 71 und wird auf eine Bildaufnahmeröhre 72 abgebildet (es kann auch ein monochromatischer Lichtpunktabtaster an Stelle der Quelle 71 und der Bildaufnahme-

die · Matrixschaltung 69 eingespeist und von dieser 55 röhre vorgesehen sein). Das Ausgangssignal der Bildverarbeitet, so daß folgendes Ausgangssignal entsteht: aufnahmeröhre 72 wird in eine Demodulationsschal-

tung 73 eingespeist, um das R-, G- und B-Signal zu

(23) liefern.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Farbfernsehkamera mit mindestens einer Filtereinheit, durch die die Lichtkomponente mindestens einer Farbe periodisch in Abtastrichtung ausgeblendet wird, mit einer Bildaufnahmeröhre zum Abtasten der durch die Filtereinheit gewonnenen Lichtinformation und zu deren Umsetzen in ein elektrisches zusammengesetztes Farbsignal, und mit einer Signalverarbeitungsschaltung zur Verarbeitung des zusammengesetzten Farbsignals lind zur Abtrennung des Rot-, Grün- und Blausignals vom zusammengesetzten Farbsignal, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinheit so aufgebaut ist, daß die Phase einer Horizontalabtastperiode sich von der η (η positiv ganzzahlig) Horizontalabtastperioden (/ι) früheren um η unterscheidet und daß in der Signalverarbeitungsschaltung das zusammengesetzte Färbsignal (S[f]) von der Bildaufnahmeröhre (22) jeweils direkt und über eine um das «-fache der Horizontalabtastperiode verzögernde Verzögerungsschaltung (26) einem Addierer (24) und einem Subtrahierer (25) zugeführt wird, wobei aus deren Ausgangssignalen das Rot-, Grün- und Blausignal abgetrennt wird (Fig. H).

2. Farbfernsehkamera na"h Ar. pruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinheit zwei Filterelemente mit gitterfönnige< Struktur (Fig. 5a, b) hat, die periodisch die rote bzw. blaue Lichtkomponente ausblenden.

3. Farbfernsehkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Filtereinheit mehrere Streifenfilter hat, deren Streifen (18, 19; 20, 21) zu den Abtastrichtungen (/,, /₂, /₃ ...;/,', V₁ ...)unter verschiedenem Winkel («,; V₂) geneigt sind (Fig. 6a; 6b).

4. Farbfernsehkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinheit eine gitterförmige Struktur (Fi g. 5a, b) hat und daß die Verzögerungsschaltung (26) eine Verzögerungszeit gleich der Horizontalabtastperiode (A) hat (Fig. 11).

5. Farbfernsehkamera nach Anspruch 1, wobei die Filtereinheit ein erstes und ein zweites Filterelement hat, von denen das erste Filterelement für die Grün- und Blaukomponente durchlässig ist und periodisch die Rotkomponente ausblendet, während das zweite Filterelement für die Grün- und Rotkomponente durchlässig ist und periodisch die Blaukomponente ausblendet, und wobei die Signalverarbeitungsschaltung aufweist Bandfilter zur Trennung der Rot- und Blaukomponente vom Farbsignal, Demoduiatoren zur Demodulation des Ausgangssignals der Bandfilter, um das Rot- und Blausignal zu bilden, und eine Matrixschaltung zur Bildung des Grünsignals aus dem Rot- und Blausignal, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandfilter (27, 28) die Rot- und Blaukomponente aus dem Ausgangssignal (S [i], SfJ-Ji]) des Subtrahierers (25) gewinnen und daß in die Matrixschaltung (31) auch das Ausgangssignal (S[i]+ SCt-Zi]) des Addierers (24) eingespeist wird (Fig. 11).

G. Farbfernsehkamera nach Anspruch I, dadurcl gekennzeichnet, daß die Rot- und Blaukomponente über die Filtereinheit (SF) durch die Bildaufnahmeröhre (34) und die Grünkomponente über eine andere Bildaufnahmeröhre (32) erfaßt wird (Fig. 13).

7 Farbfernsehkamera nach Anspruch 1 mit einem Tiefpaßfilter, dadurch gekennzeichnet, daß das Tiefpaßfilter (65) zur Gewinnung der Niederfrequenzkomponente des Ausgangssignals des Subtrahierers (63) dient und daß ein zweiter Addierer (64) zur Addition des Ausgangssignals des Tiefpaßfilters zum AusgiJigssignal des Addierers (6?* so vorgesehen ist, daß die Auflösung in Richtung senkrecht zur Abtastrichtung verbessert wird (Fig. 16).

S Farbfernsehkamera nach Anspruch 1 mit einem Tiefpaßfilter zur Gewinnung der Niederfrequenzkomponente des Ausgangssignals der Bildaufnahmeröhre, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitungsschaltung ein Hochpaßfilter (67) zur Gewinnung der Hochfrequenzkumponente des Ausgangssignals des Addierers (62) hat, um die Auflösung in Richtung senkrecht /ur Abtastrichtung durch Summation des Ausgantssignals des Tiefpaßfi;:ers (68) und des Hochpaßfilters zu erhöhen (F i g. 17).

9 Farbfernsehkamera nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung ?ur Aufzeichnung der von der Filtereinheit (SF₁. SF₁ 1 gelieferten Information auf einem monochromatischen Film (70) vorgesehen ist und daß eine die Bildaufnahmeröhre (72) zum Photographical der auf dem Film aufgezeichneten Informationen dient (Fig. 18, 19).