DE2015837C - Farbfernsehkamera mit einer Bildaufnahmeröhre - Google Patents

Description

Die Erfindung betriff: eine Farbfernsehkamera mit mindestens einer Fiilereinheit, durch die die Lichtkomponcntc mindestens einer Farbe periodisch in Abtastrichtung ausgeblendet wird, mit einer Bildaufnahmeröhre zum Abtasten der durch die Filiereinheit gewonnenen Lichtinformation und zu deren Umsetzen in ein elektrisches zusammengesetztes Farbsignal, und mit einer Signalvenirbeiümgsschaltung zur Verarbeitung des zusammengesetzten Farbsignals und zur Abtrennung des Rot-, Grün- und Blausignals vom zusammengesetzten Farbsignal.

Eine Farbfernsehkamera muß ein Ausgangssignal entsprechend der Rot (R)-, Grün (G)- und Blau (B)-Komponcntc 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 denriigen Kamera sollte jetloch das Frequenzband der R- und B-Signalkomponente zu dem der G-Signalkoinponente unterschiedlich sein. die im wesentlichen die Horizontalaullösung tics Bildes bestimmt. Daher ist die Auflösung des wiedergegebenen Bildes Beschränkungen unterworfen, selbst wenn die Frequenzbandbreite der Bildaufnahmeröhre relativ grci.'i ist.

Gemäß Fig. 1 hat das optische System einer bekannten Farbfernsehkamera (vgl. zum Beispiel deutsche Ollenlcj;ungsschrift 1437 783) mit einer cinziuen Bildaufnahmeröhre eine Bildaufnahme-

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

Die dort verwendeten Streifenfilter haben eine Struktur v.ie in F i g. 2 abgebildet. Das Streifenfilter 4 hat transparente (R + G + D)-Streifen 7 und gelbe (R + G)-Streifen 8, die abwechselnd angeord net sind. Das Streifenfilter 5 hat transparente (R + G + B)-Sireifen 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 senk recht zur Streifenrichtung abgetastet. Daher wird die Blaukomponente des Bildes periodisch durch die gelben Streifen 8 und die Rotkomponentc durch die Cyan-Sircifen JO des Finer.·, uiHeioiüchea. Wenn das ;o Verhältnis der Breite der transparenten und der gelben Streifen sowie der transparenten und der Lyan-Streifen jeweils 1 : 1 gewählt wird, kann das Auspangssignal S(t) der Bildaufnahmeröhre 1 dargestellt weiden durch: is

SiI) — G + Rj^ + ^ K_nCOS, 11 (lli _>K1 r I_{1 K}) :

■4- H ! ,, -f K„ cos η in ·■„/ f >,„),

~ Il - i

117,

sin

Ί,

R oder Bi.

Bildaufnahmeröhre 1 durch einen Videoverstärker Ij verstärkt und anschließend in ein Tiefpaßfilter 12 und Bandfilter 14 und 15 eingespeist. Das Tiefpaßfilter 12 läßt die Komponente G -l· \(R + B) zu einei

Matrixschaltung 13 durch, während die Bandfiltei 14 und 15 mit einer Mittenfrequenz w_f(i = R oder B und einer Bandbreite ß, (i = R oder B) nur die Rot (R)- und Blau (B)-Komponente zu Demodulatoren If bzw. 17 durchlassen. Die Ausgangssignale der Demodulatoren 16 und 17 ergeben die Rot (R)- und Blau (BiKomponente, 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 Signale R, G und B werden beispielsweise in Bildsignale des NTSC-Systems für eine Weiterverarbeitung umgesetzt.

Die Horizontalauflösung des Bildes ist im wesentlichen durch die i'icquenzbaiiduicilc B₀ fui die Grünkomponente bestimmt: wie aus Fig. " ersichtlich ist. sollte jedoch die Bildaufnahmeröhi 1 ein Frequenzband \ on 0 bis ("-κ t- -s ß_K) betragen. Für F₀ - _.■■ MHz. F_n = F_R = IO MHz. /,, = 3.3 MHz

B «Η

und /„ — 4.3 MH/ (wobei F₁ = ₁-' . /, = ^n₇

und ί = R. G oder B) sollte die Bildaufnahmeröhre

ein Frequenzband der Breite 0 bis ί/_/; + ,-

V ~

7", - Periode /uv Abtastung einer Streifenbreile des

Filters. ₄.,

&", -- Phasenkonstantc für das betreffende Streifenfilter.

Da jedoch die Ansprechbarkeil einer Bildaufnahmeröhre begrenzt isl. können die Tenne für η " ? ver- sn nachlässig! werden. Gleichung (1) kanu dann r,ähcniiuisweise geschlichen werden als:

G + R

Das Gleichung (2) entsprechende Fr'.\|uen/s|>fl-MuiiM ist duieh die Vollmic in l-'ig. _■ dargestellt

Die drei I laupll'arbsis'üale für RoI (R). (iriin i(,| und Blau (H) werden aus i-iiiein deiaitigcn V'iilcosignal bei der aus dri d iilschi-n ()l'fcnii.'L!iiiiⁱ..:--.schrilt <·.■ hi'kannten I arblci nsehkamera dnirh ,lii. Si>'.nal\cra.lu'iiiinjisschalliinj! von I-ig. 4 .ibi'citvmii. In l·'i ! 4 wird das l-'ai bsimi, ■' ,V(;i , ii \ 11·.:.' ;u ι >_' de = 4.KNiIi/ iibertragen. Daher wird normalerweise ein 3.⁷5 cm (lö /oll)-V'idicon oder Zwischenbild- bzw. Superorthicon benutzt, um diesen Anforderungen zu genügen. Das hai aber den Nachteil, daß die Farbfernsehkamera sehr groß wird und die Auflösung begrenzt ist. obwohl die Hbcrtragungsbandbreitc der Bildaufnahmeröhre groi¹· genug ist.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Farbfernsehkamera der eingangs genau.ilen Art anzugeben, die eine Ηοιϊ/.onuiiauflösung gewährleistet, die im wesentlichen gleich der nbertragungsbandbreitc der Bildaufnahmeröhre isl.

Die Aufgabe wird crlindungsgcmäß dadurch gelöst, daß die IiIκ.reinheit so aufgebaut ist. daß die Phase einer Horizont.:' :biasiperiodc sich von der η (η posi- ;i\ g.-iü/zahligi ί lori/.ontalabtastperioden früheren um .7 im!, ischeidet und daß in der Signalvcrarbeilungs schaltung das zusammengesetzte Farbsignal von der Bikuiiifnaiiniei öhre jeweils direkt und über eine um das /i-fachc ^^y Horiz.onl.dabiastpcriode verzögernde V-:;7ögerungsschiiliung einem Addierer und einen; Siibtrahic-rer zugeführt wird, wobei aus deren Ausiüint".Signalen das Rot-, Grün- und Blausignal abgi'irciiiii wird.

!'.·: der Adu'ilioii und Subtraktion wird crlindungsgemäb die starke Korrelation des Farbinhalls zwischen M-'.iM.-ignalen geringer Zeitdifl'eietv aufein-.!ndendcr \ hi .ist/eilen ausgenutzt. In der I-'arbici nseiikani'.ia n.n'h der deutschen OITenlegungsschrifl I ■! ^; ' ⁷S/ .-agcgcn voll/iehl sich die Trennung de; ein/ein-, η '--. .ialkoiiip-iiicnlcii im wesentlichen über clck'iiischc i iltei mit bestimmten Duichlaßeliaiak lei isiiken. so daß eine Abhängigkeil der Trennung Mim 1 n."i|iK: /spekti um nicht zu vermeiden ist.

1ί lintlun^sgi ιιι.ίιλ werd.-n also die niederfrequente

KonipoiK-nii- <ii;iriini ι ,(i:!Hl.iu| ι R | Rot]) und

ii:i -h-h (tu,Hl nllf Ί-1-ι nni'lli Ir : ι Πι :i hl fi*( Il ΙΓ-Ί tiMI Rom-

ponenten R (Rot) · cos (ci_Ki 4- 7 _K) und
B (Blau) · cos(r.i_Bf + <_{t n})

im Ausgangssignal der Bildaufnahmeröhre (vgl. s F i g. 9) durch die Signalverarbeitungsschallung 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 1 437 783 mit sich bringt:

1. Ein Signal hoher Auflösung kann gewonnen werden, da die Komponente G + =>(B + R), die zur

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 vcrwendet wird.

2. eine Bildaufnahmeröhre geringerer Auflösung, d. h. mit einem schmaleren Ubertragungsband, 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 Bildfronlplatte die Ubertragungsbandbreite 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.

40

Im übrigen ist es aus der deutschen Offenlegungsschrift 1 437 783 auch bekanntgeworden, die Phasenverschiebung (nur! zweier aufeinanderfolgender Horizontalabtastperiodcn gleich 7 zu wählen, ohne daß irgendwie die Ausnutzung der Korrelation angedeutet worden wäre.

Ebenfalls ist es nicht mehr neu (vgl. französische Patentschrift 1 426 094). bei einer Farbfernsehkamcraschaltung eine Verzögerungsleitung von der Dauer einer Zeile für die Verzögerung von Farbsignalen vorzusehen.

Zusammenfassend ist also festzustellen, daß ertindungsgemäß die Frequenzbänder der Rot (R)- und Blau (B)-Komponente mit dem der Grün (G!-Komponente beliebig sich überlagern können, trotzdem werden die verschiedenen Komponenten voneinander unter Benutzung insbesondere der Vertikalkorrelation eines Bildes getrennt, gemäß dei die Videosignale benachbarter Horizontalabtastzeilen einander ähnlich sind. to

Daher kann der ganze Übertragungsbereich der Bildaufnahmeröhre für die G-Komponcnte btnutzt werden, um eine hohe Horizontalauflösung bzw. Miniaturisierung der Bildaufnahmeröhre zu gewährleisten.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß in an sich bekannter Weise die Filtereinhcit mehrere Streifenfilter hat. deren Streifen /u den Abtastrichtungen unter verschiedenem Winkel geneigt sind.

Diese Maßnahme ist zwar für sich aus der deutschen Offeniegungsschrift I 437 783 bekannt, doch dient sie dort zur Variation von m_R und <>;,„ während erfindungsgemäßdie Phasendifferenz zwischen Horizonlalahtastperiodcn gleich .7 für die vertikale Korrelation gemacht wird.

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

Fig. 1 das optische System einer bekannten Farbfernsehkamera (vgl. deutsche Offenlegungsschrift 1437 783).

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

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

F i g. 4 das Blockschaltbild einer Signalverarbeitungsschaltung der bekannten Farbfernsehkamera.

Fig. 5a. 5b. 6a und 6b verschiedene erfindiingsgemäße Filter.

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

Fig. 10 ein Ausführungsbeispiel des optischen Systems der erfindungsgeiiiäljeii Farbfernsehkamera.

Fig. 11 das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Signalverarbeitungsschaltung.

Fig. 12 verschiedene Signale an verschiedenen Punkten der Signalverarbcitungsschaltunii von F i g. 11.

Fig. 13 bis 17 Blockschaltbilder von anderen Ausführungsbeispielcn der eHindunjrsgcmäßcn Signaherarbeitungsschaltung.

F i g. 18 ein anderes Ausführungsbeispiel des optischen Systems der erfinduniisücmäßcn Farbfernsehkamera.

Fig. 19 ein Ausluhrungsbeispiel des crfinduniiscemäßen Smnalwicdercubesystems entsprechend F i g. 13.

Fig. 1 bis 4 sind bereits erl.iulert worden.

1 ig. 5a bis 6b zeigen edindungsgcmäße optische Filter (Filtereinheiten). In Fig. 5a weist ein Filtei transparente (R 4 B - G)-Bcrcichc 18(weiIk Bereiche und C'yan-(G + B)-Berciehe 19 (schraffierte Bereiche auf. die abwechselnd in beider. Richtungen angeordnet sind. In Fig. 5b hat ein Filter transparente (R + C -+- I?!-Bereiche 20 (weiße Bereiche) und gelbe (R -f G) Beieiche 21 tMjhraffkitc Bereiche), die ab" eviise'lnc in beulen Richtungen angeordnet sind. Die Streifen breite der Strafet- \on F · 2. 5a ist ander*· al> die it F ι ύ 5 b. Das auf die ßildanode einer Bildaufnahme rohre über derartige Filter abgebildete Bild win durch einen 1 iori/onialabtaststrahl in Pleilrichtunj wie abgebildet abgetastet. Aufeinanderfolgende Ab tasiuncen von /,./,./, erzeugen ein Ausgangs signal, wobei sich die Phase von dessen Trägerwcll· um - für jedes Paar benachbarter Abtastzcilen unter scheidet. Die Bezuuszeichen/,'. /i. . . bezeichnen di Abta>t/cilcn des nächsten FeIdV

1 ine entsprechende Wirkung kann mit den Filtcri von Fig. 6a und 6b erzielt werden, bei denen trans parente Streifen 18 und ( \an-Streifen in einem Filte um einen vorbestimmten Winkel W₁ bzw. transparent Streifen 20 und gelhe Streifen 21 um einen vorbt stimmten Winkel W, gegen die Hori/ontdle gcncig sind. Die Winkel «, und <->₂ berechnen sich folgende! maßen.

cos«, = I

cos (-)■, — -~
Ί

mit (I₁ - Abstand zwischen Horizontalabtastzeilen, d₂ bzw. d₃ = Filieistreifenbreite 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 (I) dargestellt wird, ist das Signal um eine Horizontalabtastperiode /i früher

* '⁵

SU - /j) = ΓΓ + R'·!

12

B'

π -■ I

n=\

_n cos (tim_Rt

C„C0S(?7m_Hf + 7/1 - -Of .

J
(4)

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(J) und SU -h):

SU) - SU - h) = 2R^K_n cos (nu,_Ri + <_fR)

tos Ui m_K ι + ν _e).

n = I

Wenn die Tenne Tür π ^ 2 vom Punkt des entsprechenden Bereichs der Bildaufnahmeröhre 1 vernachlässigt werden, schreibt sich Gleichung (5) foliiendermaßen:

= S(i -/?) =-RcOs(^r +_Ψκ)

- BCOS(rti„f + 7 b) -

71

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

Die Summe der Gleichungen (1) und (4| ist:

S(M--SW-Λ) = 2G4 R + B.

Das zeigt, daß die Addition des Signals von eine Periode früher die Unterdrückung der modulierten Tcrme der R- und G-Komponente verursacht. Das Frequenzspektrum der Gleichung(7) ist in ^ig. 8 zu sehen. F i g. 9 zeigt das Spektrum des Signals S(i). wobei <·.„ und <·>_Β so gewählt sind, daß sie im Frequenzband des Spektrums von Gleichung (7) lie gen. Wie bereits erwähnt wurde, können die Signale mit einem Spektrum gemäß Fig. 7 und 8 aus dem .Signal S(t) 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 <■>, und einer Bandbreite ß, (hier ι = R (3) oder B) und anschließendes Demodulieren der Ausgangssignale der Filter durch Demodulatoren abgetrennt werden. Wenn diese R- und B-Komponente in eine Malrixschaltung eingespeist werden, kann die G-Komponente erhalten werden. Die so erhaltene R-, B- und G-Komponcntc werden beispielsweise in ein zusammengesetztes Farbsignal des NTSC-Systems umgesetzt und dann zur Empfängerseite gesendet.

Fig. 10 zeigt ein Ausführungsbeispiel des optischen Systems gemäß der Erfindung, bei dem ein Gegenstand / auf eine Feldlinse FL durch eine Linse 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, jedoch von Umlenkspiegeln M₁, M₂, M₃ und M₄. reflektiert, durch den zweifarbigen Spiegel DAi₂ durchgelassen und dann durch eine Zwischenlinse RL₁ auf Streifenfilter SF_x und SF₂ abgebildet. Dagegen werden die Rot (R)- und Blau (B)-Komponente des Bilds an der Fcldlinse FL reflektiert durch den zweifarbigen Spiegel DM₁ und Umlenkspiegel M₅ und M₆ sowie dei zweifarbigen Spiegel DM₂ und durch RL^ auf Sh₁ und SF, abgebildet. Die Anordnung ist hier so getroffen, daß die Grünkomponente ein klares Bild auf SF₁ und SF₂ ergibt, während die Rot- und Blau-(5) komponente infolge der Einstellung von \/, bis M„

blaß sind. Durch diese Anordnung ist das Band der R- und B-Komponenle des Bilds auf SF₁ und SF₂ auf eine bestimmte Größe beschränkt, um ein übersprechen bei der Demodulation zu verhindern. Außer, wenn die Bänder der R- und B-Komponente sich nicht überlappen, findet nämlich ein übersprechen bei ihrer Trennung durch Bandfilter statt. Daher werden die Bänder der R- und B-Komponente vorzugsweise in der Lichtsignalstufe begrenzt, beispielsweise auf _Ί B_R und ., B_B. Das Bild auf den Streifenfiltern SF₁ und SF₂ wird auf die Bildanode einer Bildaufnahmeröhre 22 über eine Zwischcnlinsc RL₂ abgcbildet. Beim obigen Ausführungsbeispiel sind das Filter und die Bildanode getrennt angeordnet. Das Streifenfilter kann jedoch einstückig mit der Bildanode ausgebildet sein.

Fig. 11 zeigt ein Ausführungsbcispiel der Signalverarbeitungsschaltung gemäß der Erfindung, wobei Signale an verschiedenen Punkten davon in Fig. 12 abgebildet sind. Ein Bild wird auf die Bildaufnahme-(7) röhre 22 über das optische System von I- i g. 10

geworfen. Die Bildaufnahmeröhre 22 erzeugt ein Farbsignal SUl 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{t) + S(t - h) gemäß Gleichung (7) und der Subtrahierer 25 ein Ausgangssignal S(t) - S{t - h) gemäß Gleichung (6). Das Ausgangssignal des Subtrahieren 25 wird in die R- und B-Komponentt durch Bandfilter 27 und 28 getrennt und dann durch Dcrnodulatoren 29 und 30 demoduliert, um das R- und B-Signa! zu liefern. Das R- und B-Signal werden auch in eine

(6)

Matrixsehaltung 31 zusammen mit dem Ausgangssignal des Addierers 24 eingespeist, um das G-Signal /M ergeben. Wie bereits erwähnt wurde, werden Farbsignalc hoher Horizontalauflösung durch eine einzige Bildaufnahmeröhre erhallen. Beim obigen Ausführungsbeispiel ist die Verzögerungszeit eine llorizontalabtastperiode, es können jedoch dafür auch Jj Ablastpcriodcn (bei ganzzahligcm /1) vorgesehen sein, vorausgesetzt, daß eine ausreichende Vertikalkorrelation im Bild vorhanden ist. Selbst wenn die _]0 Verzögerungszeit der Verzögerungsschaltung 26 von einer Abtaslperiode abweicht, ist eine Demodulation möglich, indem die Phase der am Filter erfolgten Trägerwelle variiert wird (insbesondere der Winkel eines oder der Filter von P i g. 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 Slreifenbreilcn der Streifenfilter SF₁ und SF₂ bestimmt.

Fig. 13 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, gemäß dem zwei Bildaufnahmeröhren verwendet werden. Dabei werden die Gegcnstandslichtslrahlen über eine Fcrnsehlinse Tl. übertragen. wobei die Grün (G)-Komponenlc durch einen zweifarbigen Spiegel DM durchlassen wird, in ein Grün (G)-Signal durch eine Bildaufnahmeröhre 32 umgesetzt und anschließend durch einen Videoverstärker 32 verstärkt wird. Die von Grün verschiedenen _₁₀ 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 /u erzeugen, das dann durch emc ZwisclvnMir-.i. K/. auf ;,s eine andere Bildaufnahmeröhre 34 abgebildet wird. Als Streifenfilter Sf kann eines der in F 1 g. 5a. ^K 6a oder 6b gezeigten Filter verwendet werden. Beispielsweise für ein Streifenfilter mit transparenten (R + G \- B)-Streifcn und C\an-(G + B)-Streifcn erzeugt die Bildaufnahmeröhre 34 ein Farbsignal, das eine unmnduliertc B-Komponenlc und eine R-Komponenle hat. die mit einer Frequenz entsprechend dei SlreifcnhitUe des Streifenfilters SF moduliert 1^1 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 in einen Addierer 36 und einen Sublrahicrer 37 über einen Videoverstärker 35 eingespeist, während das Ausgangssignal des Verstärkers 35 auch in der Addierer 36 und den Subtrahierer 37 über eine \ v'zögerungsschaltung 38 mit einer Verzögerung von einer Hori/ontalabtastperiode eingegeben wird. Das R-Signal wird durch Demodulieren des Ausgangssignal-, des Subtrahiere! 37 mittels eines Demodulators 39 erzeugt. Dieses R-Signal wird auch in einer Matiixschaitung 40 zusammen mit dem Ausgangssignal des \drf' ^-rers Vi eingespeist, um ein B-Signal am Ausgang der Schaltung 40 zu liefern.

Bei dem obigen Ausführungsbeispiel ist nur die R-Komponente moduliert. Es kann daher kein t*ber-

C(t) = — Rcos(<ii„t

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 für Rot, Grün und Blau, den vollen Ubertragungsbereich der Bildaufnahmeröhre ausnutzen, um eine hohe Auflösung zu gewährleisten.

Fig. 14 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem das Farbsignal S(I) am Ausgang des Videoverstärkers 23 (F i g. II) in einem Anschluß

41 eingespeist wird. Ferner sind Bandfilter 42 und 43 zur Abtrennung der R- und B-Komponente (einschließlich der G-Komponente) vorhanden, außerdem Verzögerungsschaltungen 44 und 45 mit einer Verzögerung von einer llorizontalabtaslperiode. Suhtrahierer 46 und 47, Demodulatoren 48 und 49 und schließlich Matrixschallungen 50 und 51.

Bei diesem Ausführungsbeispiei 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-Komponcnte, die ebenfalls in die Matrixschaltung 50 zusammen mit dem Farb-Signal .S'wi eingespeist wird. Die R- und B-Komponente werden durch die Demodulatoren 48 und 49 moduliert, um ein demodulicrtes R- und ein demodulicrtes B-Signal zu ergeben, die ebenfalls in die Matnxsehaltuny 51

zusammen mit dem Signal G +■ ,(R » B) eingespeist

weiden, das von der Matrixschiiltung 50 stannni Daher kann die Matrixschaltung 51 ein G-Signal erzeugen.

Das oHge Ausführungsbcispiel benötigt zwei Vei-/ögerungsscrultunsen. diese können jedoch eine schmale B:m<1:.reia aufweisen. Insbesondere, wenn eine Verzögcrungsv.haltung für cm Analogsignal wie ein Farbsignal vorgesehen wird, ist die mögliehe Vci wendung von Verzögerungsschaltungen mit schmaler Bandbreite sehr vorteilhaft.

F 1 si. 15 zeigt ein weiteres Ausführungsbcispiel der Erfindung mit Demodulatoren 52 und 53, Addierern 54 und 55. Amplitudenbegrenzern 56 und 57. Modulatoren 58 und 59, einem Frcquenzkompensator 60 sowie einem Subtrahiere! 61, während die mit Bezugszeichen 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 \usgangssiunal C(M des Bandfilters 42 die Summe einer modulierten Farbsignalkomponente

R cos («.!„Γ -·-■/„)

und einer unmoduherten Komponente (z. B. dci G-Komponente, die allgemein durch

N COS("»jvt + Vjv)

dargestellt werden kann):

/j—R + N cos (Int + ι _Λ)| +

N sin (Ant + ? _Δη)\ · cos (m_Rt +φ_κ + Φ)

I/i = o_lfl - („_w . ν λ" ^j 7λ· - 7 κ ■ Inn '/' = ,

Das Ausgangssignal D(O des Demodulators 52 wird duller:

/V sin( I/if + 7 _Jn]_
R -f- /Vcos( l/i/ + 7

+ N cos ( I /if + 7 _Λη)\ + IN sin ( I nt f 7 _Λη)

-" RfN cos ( I/ii +
.τ

/Vsin( I/if + ?„„)

R + N COS (I/71 4 <i _An)

Unter der Annahme R » N ergibt sich für Gleichung (9):

D(O * - R + Ncos( Im + 7 _Att). (10)

Daher ergibt der Subtrahierer 61, in den die Summe von Af „(0 und M_B(t) einerseits sowie das Farbsignal S(O andererseits eingespeist wird, als Ausgangssignal

SU) - {Λί_Λ(0 + M_BU)\ = G

(15)

Ähnlich wird das Ausgangssignal des Demodulators 52 von cine Horizontalabtastperiode früher gleich

1
DU - h) * -— R - N cos (Im + 7 j„). Hi)

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

D(i! + l)(t -/1) =■-■ R .

rr

(12)

η ■- I

(13)

40

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

Gleichung (10) ist nicht länger gültig, wenn R klein wird (dann gilt nicht mehr R >- Λ'). Das kann jedoch durch eine Anordnung verhindert werden, daß die Trägerwelle der R-Komponente selbst dann vorhanden ist. wenn die R-Komponcntc klein wird (das gilt auch für die B-Komponentc). Zu diesem Zweck wird konstantes weißes Licht von einer Lichtquelle in das optische System von Fig. 10 über einen halbdurchlässigen Spiegel zwischen FL und DV/. . ingestrahlt.

Am Amplitudenbegrenzer 56 wird nur die Trägerwellenkomponente des Signals C(O demoduliert, 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- gang des Amplitudenbegrenzers 56 arbeitet und folgendes Ausgangssignal erzeugt:

60

Ähnlich erzeugt der Modulator 59 für die Blaukomponente als Ausgangssignal:

65 Der Frequcn/kompensator 60 begrenzt den Bereich von ;i in A/_R(f) und Ai_n(O. da /1 eine feste obere Grenze (z.B. I) hat. die für die Bildaufnahmeröhre festliegt. Die Demodulatoren 52 und 53 können 1 Iüllkurvenmodulatorcn 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 schmalbandigcn Bandfilters und synchrone Demodulation mil dem Bezugswert an der Trägerwelle verbessert werden

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

Fig. 16 zeigt ein weiteres AusfülTungsbeispicl dei Erfindung, und zwar mit Addierern 62 und 64, einem Subtrahierer 63 sowie einer Matrixschaltung 66. während die Schaltungen mit den Bczugszeichen 22, 22 und 26 den gleichbezcichneten Schaltungen vor Fig. 11 entsprechen. Beim Ausführungsbeispiel vor F i g. 11 ist das dort gewonnene G-Signal breitbandig so daß die Horizontalauflösung hoch ist. Da jedoch das G-Signal durch Summation zweier bcnachbartei Horizontalabtastzeilen gebildet wird, wird die Vertikalauflösung halbiert. Demgegenüber dient das Ausführungsbeispiel von Fig. 16 dazu, die Vertikal auflösung zu erhöhen. Genauer gesagt, die Annahme G * G bei der Ableitung von Gleichung (5) wire fallengelassen und dafür ihre Differenz berücksichtigt (Jedoch gelten für das R- und B-Signal die Annahmer R * R und B =t B' in diesem Fall weiter, da nui verblaßte Bilder der R- und B-Komponente im opti· sehen System von Fig. 10 zur Bandbegrenzung ver· wendet werden.) Das Ausgangssignal des Subtrahieren 63 ist dann:

SU)-SU -h) G-G'+ 2R V^-K_ncos(n

"R

V Ji 1

(16)

η = I

Das Tiefpaßfilter 65 filtert die modulierte R- und B-Komponente aus diesem Ausgangssignal aus und ergibt:

[SU)-S(t -A)] = [G-G'].

Dabei bedeuten die eckigen Klammern niederfrequente Komponente.

Der Addierer 62 ergibt als Ausgangssignal:

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

(17) [] die

(18)

wobei die eckigen Klammern mit Stern []* die hochfrequente Komponente bedeuten. Der mit diesen Daher wird ein G-Signal ähnlich dem von Gleichung (20) gewonnen.

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

Fig. 18 zeigt ein Ausführungsbeispie! der trfindung. das einen monochromatischen Film zur Aufzeichnung der Farbsignale benutzt. Beim optischen

Signalen beaufschlagte Addierer 64 erzeugt als Aus- ,₅ System von Fig.JS wird em _ Gegenstand / durch gangssignal:

Dieses Signal E(t) 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 abgebildet, gewonnen werden, um als Ausgangssignal zu erzeugen :

(20) eine Fernsehlinse TL auf eine Feldlinse FL abgebildet Zweifarbige Spiegel DM, und DM₂ lassen die GrUnkomponente durch, reflektieren aber die andere Komponenten. Daher wird die Grünkomponenu· Kn de-, Bilds bei Fl. von DM₁ durchgelassen, diüch J,;. Umlenkspiegel AZ₁. AZ_;. VZ, und M₄ reflektiert. \o_n DAZ, durchgelassen und dann durch eine Zwischen linse RL₁ auf Strc 'enfiltcr SF₁ und SF₂ abgebildet um das Bild /u ergehen.

Die anderen Komponenten, nämlich die Rot t K)- und die Blau (B)-Komponente. werden von DM reflektiert, anschließend von den Spiegeln AZ₅ und \/, ferner von DM₁ sowie von KL_x auf SF, und .SK ainvbildet. Die Anordnung der Spiegel AZ₁ bis AZ₁,

Aus Gleichung (20) ist ersichtlich, daß die Vertikal- ^,.w^. ^- -. «-ö —■ ■ -t—e- ;-j ■» ■.

auflösung der niederfrequenten Komponente nicht ₃o getroffen, daß die G-Komponente ein klares Bild beeinträchtigt ist, obwohl die der hochfrequenten 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 Hochpaßfiltcr 67. ein Tiefpaßfilter 68 und eine Matrixschaltung 69 vorhanden sind. Die Bezugszahlen 22, ... . ^^,.^^..„.^-.^ ~~_fc.~..~.. ~~-> ■-■■" ""■ ^"

23, 26 und 62 bezeichnen Schaltungen, die den ₄o Streifenfiltern SF, und SF₂ wird auf einen monochrogleichbezeichnetcn Schaltungen von Fig. 16 entsprechen. In Fig. 17 erzeugl der Addierer 62 ein Ausgangssignal gemäß Gleichung (18), das vom Hochpaßfilter 67 durchgelassen wird, so daß sich ergibt:

[S(O+ S(r -ft)]* = LG

SF₁ und SF₂ ergibt, während die R- und G-Kompv nente ein verblaßtes Bild erzeugt, um ein überspredvr bei der Demodulation zu verhindern. Wenn die Bändei der R- und B-Komponente sich überlappen, triti nämlich ein übersprechen bei ihrer Trennung durch die Bandfilter auf. Daher wird die Bandbreite der R-

und B-Komponente vorzugsweise auf , B_R bzw. ₁ IS₁. in der Lichtsignalslufe begrenzt. Das Bild auf den

C]*. (21)

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

= [G] + i(R + B). (22)

Die Signale der Gleichungen (21) und (22) und das R- und B-Signal, die von Schaltungen, wie in F i g. 11, oder 15 abgebildet, gewonnen werden, werden in matischen Film 70 durch eine Zwischenlinse RL₂ abgebildet, um ein Bild zu erzeugen. Der Film 70 kann hinter dem Streifenfilter SF₂ an diesem anliegen. Das monochromatische Bild mit der Farbinforma-

«5 tion 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 Bildaufnahmc-

die Malrixschallung 69 eingespeist und von dieser 55 röhre vorgesehen sein). Das Ausgangssignal der Bildaufnahmeröhre 72 wird in eine Demodulationssclu'l-Uing 73 eingespeist, um das R-, G- und B-Signal zu liefern.

xschallung 69 eingespeist und von dieser verarbeitet, so daß folgendes Ausgangssignal entsteht:

(23)

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Farbfernsehkamera mit mindestens einer Filtereinheit, durch die die Lichtkomponente min- destens 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 vom zusammengesetzten Farbsignal, dadurch gekennzeichnet, daß die Filter- einheit so aufgebaut ist, daß die Phase einer Horizontalabtastperiode sich von der η (n positiv ganzzahlig) Horizontalabtastperioden (/i) früheren um .-τ unterscheidet und daß in der Signalverarbeitungsschaltung das zusammengesetzte Färbsignal (S[f]) von der Bildaufnahmeröhre (22) jeweils direkt und über eine um das -7-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. 11).

2. Farbfernsehkamera nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinheit zwei Filterelemente mit gitterförmiger Struktur ·«■> (Fig. 5a. b) hat. die periodisch die rote bzw. blaue Liclukomponente ausblenden.

3. Farbfernsehkamera nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Filtereinheit mehrere Streifenfilter hat. 3-deren Streifen (18. 19; 20. 21) 711 >lcn Abtastrichtungen (/,. I₂,1₃ . . .: l{. I₂ . . .) unter verschiedenem Winkel (W₁; W₂) geneigt sind {Fig. 6a; 6b).

4. Farbfernsehkamera nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtcreinheit eine gitterförmige Struktur (Fig. 5a. b) hat und daß die Verzögerungsschaltung (26) eine Verzögerungszeit gleich der Horizontalabtastperiode (/1) hat (Fig. !1).

5. Farbfernsehkamera nach Anspruch 1. wobei die Filtereinheit ein erstes und ein zweites Fillerelement hat, von denen das erste Filterelement für die Grün- und Blaukomponcnte durchlässig ist und periodisch die Rotkomponente ausblendet, während das zweite Filterelement für die Grün- und Rotkomponente durchlässig ist und periodisch die Blaukomponenlc ausblendet, und wobei die Signalverarbeitungsschaltung aufweist Bandfilter zur Trennung der Rot- und Blaukomponente vom Farbsignal, Demodulatoren zur Demodulation des Ausgangssignals der Bandfiller, um das Rot- und Blausignal' /u bilden, und eine Malrixschaltiing zur Bildung des Grünsiunals aus dem Rot- und Blausignal, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandfilter (27. 28) die Rot- und ho Blaukomponentc aus dein Ausgangssignal (S [1], S[I-Ii]) des Subtrahieren (25) gewinnen und daß in die Matrixschaltung (31) auch das Ausgangssignal (S[J] + S\~t-h]) des Addierers (24) eingespeist wird (Fig. II). 6s

6. Farbfernsehkamera nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Rot- und Blaukomponcnte über die Filtcreinheit (SF) durch die Bildaufnahmeröhre (34) und die Grünkomponente über eine andere Bildaufnahmeröhre (32] erfaßt wird (F i g. 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 Ausgangssignal des Addierers (62) so vorgesehen ist, daß die Auflösung in Richtung senkrecht zur Abtastrichtung verbessert wird (Fi g. 16).

8. 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 Hochfrequenzkomponente des Ausgangssignals des Addiere s (62) hat. um die Auflösung in Richtung senkrecht zur Abtastrichtung durch Summation des Ausgangssignals des Tiefpaßfilters (68) und des Hochpaßfilters zu erhöhen (Fi g. 17).

9. Farbfernsehkamera nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Aufzeichnung der von der Filtereinheit (SFi. SF₂) gelieferten Information auf einem monochromatischen Film (70) vorgesehen ist und daß eine die Bildaufnahmeröhre (72) zum Photographieren der auf dem Film aufgezeichneten Informationen dient (Fig. 18, 19).