DE2164211C3

DE2164211C3 - Farbfernsehkamera

Info

Publication number: DE2164211C3
Application number: DE2164211A
Authority: DE
Inventors: Yasuharu Fujisawa Kanagawa Kubota
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1970-12-26
Filing date: 1971-12-23
Publication date: 1981-07-09
Also published as: IT945641B; DE2164211B2; NL7117741A; DE2164211A1; CA948763A; US3725572A; FR2119092B1; FR2119092A1; JPS5016134B1; GB1357190A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Farbfernsehkamera wie sie im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegeben ist.

Aus der DE-OS 14 37 783 ist eine Farbfernsehkamera nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 bekannt, bei der ein Farbfilter vorgesehen ist, das aus Streifen der Farbfilterelmente Rot, Grün und Blau besteht. Diese Farbfilterstreifen erstrecken sich durchlaufend senkrecht zui' Abtastrichtung des Elektronenstrahls. Es ist dort eine photoelektrische Konversionsschicht vorhanden, die eine ganze, offenbar strukturlose Schicht als photoleitendes Element zur Umwandlung des optischen Bildes in Videosignale enthält. Zusammen mit dem Farbfilter werden dort Farbvideosignale erzeugt. Es sind drei Elektroden vorgesehen, und zwar je eine für die Rot-Komponente, eine für die Grün-Komponente und eine for die Blau-Komponente. Des weiteren ist in dieser DE-OS eine Weiterentwicklung beschrieben, bei der die Anzahl der Filterstreifen auf zwei reduziert ist, die aber wieder Streifen sind, und bei der nur noch eine einzige Ausgangselektrode verwendet ist, an der das Gesanitsignal aller Elemente der ganzen Bildfläche und aller Farben zusammengenommen abzunehmen ist.

Aus der DE-AS 10 96 409 ist eine Farbfernsehkamera bekannt, bei der neben photoleitenden Elementen in Form von Streifen mit zur Abtastrichtung offenbar senkrechter StreifenrichtURg ebenfalls sireifenförmige Farbfilterelemenie für Rot, Grün und Blau vorgesehen sind. Zu den jeweils drei Farbstreifen kommt je ein parallel laufender Indexstreifen hinzu, wobei sich dieser selbständige Indexstreifen zwischen je zwei photoleitenden Streifen befindet.

Eine andere Farbfernsehröhre ist aus der US-PS 34 67 880 bekannt, die (F i g. 2) kammförmig ineinander

κι greifende bzw. interdigital angeordnete Elektroden hat, die zudem öffnungen aufweisen, in denen p-leiiende Bereiche photoleitender Elemente freigelegt sind.

Streifenförmige Elemente eines Farbfilters sind dieser Kammstruktur der Elektroden zugeordnet

ii Des weiteren ist aus der US-PS 24 46 249 eine Bildaufnahmeröhre bekannt, die eine Belichtungsstruktur mit einer Vielzahl von Farbfiltern und Signalplatten aufweist, die sich quer zur Zeilenabtastrichtung erstrecken. Bei dieser bekannten Bildaufnahmeröhre sind die den Farbfiltern jeder Primar^rxbe entsprechenden Signaiplatten mit entsprechenden Elektroden oder Sammelschienen verbunden. Die betreffenden Primärfarbsignale werden dann von drei Signalausgangsanschlüssen abgeleitet, die mit den Elektroden verbunden sind. Diese bekannte Bildaufnahmeröhre hat jedoch den Nachteil, daß jedes Primärfarbsignal infolge der kapazitiven elektrostatischen Kopplung zwischen den entsprechenden Signalelektroden mit den anderen Primärfarbsignalen gemischt ist Das sich dadurch

ergebende Übersprechen führt zu einer Verminderung der Farbreinheit des Farbvideosignals.

Es ist deshalb weiterhin in der US-PS 35 02 799 ein System vorgeschlagen worden, bei dem eine Vielzahl von Indexsignalbildern und streifenförmigen Farbkomponentenbildern optisch, auf der Belichtungsstruktur einer Vidiconröhre formiert werden, um ein zusammengesetztes Signal zu erzeugen, welches das Farbvideosignal und ein Indexsignal enthält Mit diesem System wird jedoch das Verhältnis zwischen der Farbkomponentenbildfläche und der effektiven Abtastfläche des Vidicons Ut-.: einen Wert vermindert, der derjenigen Fläche entspricht, die von den Indexbildern eingenommen wird. Das führt zu einer verminderten Auflösung. Ferner ist es bei diesem bekannten System notwendig, eine komplizierte und teuere Anordnung zum optischen Formieren der Indexsignalbilder auf der Belichtungsstruktur vorzusehen.

Es ist weiterhin in der DE-PS 20 46 026 eine Farbfernsehkamera vorgeschlagen worden, die eine einzige Bildaufnahmeröhre aufweist, die mit einer photoleitenden Schicht versehen ist Auf die photoleitende Schicht werden farbseparierte Bilder eines zu reproduzierenden Objektes projiziert In unmittelbarer Nähe der photoleitenden Schicht sind Indexelektroden angeordnet, welche auf der photoleitenden Schicht elektrisch ein Indexbild erzeugen. Zur Erzeugung des Indexbildes werden den Indexelektroden unterschiedliche Spannungen zugeführt, so daß von den Indexelektroden ein elektrisches Ausgangssignal abgeleitet werden kenn, welches ein zusammengesetztes Signal ist und ein dem farbseparierten Bild entsprechendes Farbvideosignal und ein dem Indexbild entsprechendes Indexsignal enthält. Aus dem Farbvideosignal können die individuellen Farbkomponentensignale separiert werden. Bei einer selchen Bildaufnahmeröhre wird das farbseparierte Bild des Objektes im Blickfeld der Kamera durch Tripel von Filterelementen erzeugt, welche streifenförmig sind und sich rechtwinklig zur

Zeilenabtastrichtung erstrecken. Diese Farbfilterelemente lassen die entsprechenden Primärfarben, beispielsweise das rote, grüne und blaue Licht durch. Die Indexelektroden sind von transparenten, leitenden Streifen gebildet, welche sich paralell zu den streifenför- ■-> migen Filterelementen erstrecken, wobei jedes Paar Indexelektroden einem Tripel der Filterelemente zugeordnet ist. Den Indexelektroden werden die unterschiedlichen Spannungen so zugeführt, daß die Frequenz des Farbträgers und die Frequenz des in Indexsignals gleich sind. Die an den Indexelektroden anliegende Spannungsdifferenz wechselt bei jeder Abtastperiode, so daß das Indexsignal in aufeinanderfolgenden Zeilen eine wechselnde Phase hat. Das Farbträgersignal hat bei aufeinanderfolgenden Zeilen r. hinsichtlich des Informationsgehaltes einen hohen Korrelationsgrad. Dadurch ist es möglich, das Farbti-äfrorcifrnal nnH Has lndpYträiJprsipnal unter Verwen-

dung eines Einzeilen-Speichers oder einer Einzeilen-Verzögerungsschaltung voneinander zu trennen. Durch _>n die Quadratur-Demodulation des Farbträgersignals mit Hilfe des Indexsignals können Farhrlifferenzsignale erzeugt werden, die zur Gewinnung von Farbfernsehsignal nach dem NTSC-System oder nach anderen Standardsystemen weiter verarbeitet werden.

Es ist weiterhin in der US-PS 30 11089 eine Bildaufnahmeröhre für eine Farbfernsehkamera vorgeschlagen worden, welche mit einer Belichtungsstruktur versehen ist, die aus einem Mosaik von lichtempfindlichen Festkörperelementen besteht. Diese lichtempfindliehen Festkörperelemente können beispielsweise Dioden sein, die auf oder in einer halbleitenden Schicht (oder einem Substrat) formiert sind. Wenn eine dieser Dioden von dem abtastenden Elektronenstrahl getroffen wird, so wird sie in Sperrichtung auf eine bestimmte )5 Spannung aufgeladen, die beispielsweise zwischen 5 und 10 Volt liegen kann. In dem Abtastintervall, d.h. in dem Intervall zwischen aufeinanderfolgenden Abtastungen einer bestimmten Diode durch den Elektronenstrahl, sinkt die Spannung über den P-N-Übergang ab, d. h. die -in Diode entlädt sich. Die Entladungszeit hängt von der Intensität des Lichtes ab, welches auf die Diode fällt. Die Entladung erfolgt um so schneller, je größer die Lichtintensität ist. Wenn der Elektronenstrahl wieder auf die erwähnte Diode fällt, so ist der zur Wiederherstellung des Bezugsladungspegels erforderliche Strom proportional der Intensität des auf die Diode fallenden Lichts. Man erhält dadurch während des Abtastens des Diodenmosaikes Videosignale, die den Lichtintensitäten der Lichtstrahlen entsprechen, die auf die nacheinander durch den Elektronenstrahl abgetasteten Dioden fallen.

Um eine Farbfernsehkamera herzustellen, welche geringe Abmessungen und ein geringes Gewicht hat und welche sich ferner durch eine geringe Leistungsaufnahme und eine hohe Lebensdauer auszeichnet, ist es wünschenswert, die Bildaufnahmeröhre mit einer Belichtungsstruktur auszustatten, welche aus einem Mosaik von lichtempfindlichen Festkörperelementen im zuvor beschriebenen Sinne zusammengesetzt ist, wobei die Festkörperelemente auf oder in einer halbleitenden Schicht oder einem Substrat formiert sind. Die Verwendung einer solchen Belichtungsstruktur in der Bildaufnahmeröhre einer Farbfernsehkamera, wie sie in der erwähnten DE-PS 20 46 025 beschrieben ist, bringt jedoch noch Schwierigkeiten mit sich, insbesondere im Hinblick auf die Gewinnung des Indexsignals durch elektrische Formierung eines Indexbildes auf der Belichtungsstruktur.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Farbfernsehkamera der im Oberbegriff des Patentanspruches I angegebenen Art so zu gestalten, daß diese eine einzige Bildaufnahmeröhre einer solchen Belichtungsstruktur aufweist, die elektrisch ein Indexbild in Verbindung mit einem farbseparierten Bild des Objektes im Blickfeld der Kamera erzeugt, so daß der Bildaufnahmeröhre ein zusammengesetztes Ausgangssignal zu entnehmen ist, das ein Farbvideosignal mit einer Indexsignalkomponente ist.

Diese Aufgabe wird mit einer wie im Oberbegriff des Patentanspruches I angegebenen Farbfernsehkamera erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Kennzeichens des Patentanspruches 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Farbfernsehkamera ist frei von Farbtonstörungen, und zwar auch dann, wenn zwischen dem Indexsignal und dem in dem Farbvideosignal des zusammengesetzten Ausgangssignals enthaltenen Luminanzsignal ein Übersprechen vorliegen sollte.

Erfindungsgemäß besteht das aus den lichtempfindlichen Festkörperelementen oder photoleitenden Elementen zusammengesetzte Mosaik aus einer ersten und einer zweiten Gruppe, wobei diese Gruppen in sich entiang der Zeilenabtastrichtung erstreckenden Zeilen und 'Ί rechtwinkelig zur Abtastrichtung verlaufenden Spalten angeordnet sind. Die Zeilen der ersten Gruppe wechseln mit den Zeilen der zweiten Gruppe ab. Die Spalten der ersten Gruppe sind vorzugsweise gegenüber den Spalten der zweiten Gruppe versetzt angeordnet. Die einzelnen Farbfilterelemente entsprechen den photdleitenden Elementen und sind in der gleichen Weise angeordnet. Die ersten Elektroden sind entsprechend mit der ersten und zweiten Gruppe der photoleitenden Elemente verbunden, um die erste und zweite Gruppe der photoleitenden Elemente wechselweise synchron mit der Zeilenabtastung zu aktivieren und um von den nacheinander abgetasteten photoleitenden Elementen ein Farbvideosignal abzunehmen. Die zweiten Elektroden befinden sich auf der BelichtungsstruKtur, vorzugsweise auf der Fläche der EciicmungD-struktur, welche derjenigen gegenüberliegt, die die ersten Elektroden aufweist. Die zweiten Elektroden erstrecken sich im wesentlichen in Richtung der aus den photoleitenden Elementen gebildeten Spalten und dienen zur Formierung eines Indexbildes auf der Belichtungsstruktur. Diese Formierung des Indexbildes erfolgt dadurch, daß man den zweiten Elektroden eine Wechselspannung zuführt, deren Phase in aufeinanderfolgenden Abtastperioden umgekehrt wird. Auf diese Weise erhält man das erwähnte Indexsignal.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend an Hand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung der einzelnen Schaltungsteile der erfindungsgemäßen Farbfernsehkamera,

F i g. 2 eine in F i g. 1 enthaltene Teilschaltung und die Verbindungen dieser Teilschaltung mit einer Belichtungsstruktur der Bildaufnahmeröhre,

Fig.3 eine schematisierte Frontansicht der Frontplattenanordnung der Bildaufnahmeröhre, wobei die verschiedenen Teile weggebrochen sind, um die Anordnung der Belichtungsstruktur zu zeigen,

Fig.4 einen Querschnitt entlang der Linie 4—4 in Fig. 3,

F i g. 5 eine schematische Röckansicht der Frontplattensnordnung, wobei Teile davon weggebrochen sind.

Fig. 6A bis 6H Wellenformen zur Erklärung der Betriebsweise der erfindungsgemäßen Farbfernsehkamera.

Fig. 7 eine schematische, fragmentarische Frontansicht des in der Bildaufnahmeröhre verwendeten Farbfilters,

F i «j. 8 ein Vektor-Diagramm zur Erklärung, wie bei der erfindungsgemäßen Farbfernsehkamera Farbtonstörungen vermieden werden.

Die in F i g. I dargestellte Farbfernsehkamera enthält eine einzige Bildaufnahmeröhre 10 mit einem Röhrenkolben II. der an seinem Frontende mit einer Frontplattenanordnung 12 verschlossen ist. Die Frontplattenanordnung 12 enthält eine Bclichtiingsstruktur 13. auf welche ein von einer Elektronenkanone 14 erzeugter Elektronenstrahl gerichtet ist. Die Bildaufnahmeröhre 10 weist ferner eine Fokussierspule 15 zum Fokussieren des auf die Belichtungsstruktur 13 gerichteten Elektronenstrahls auf. Ferner ist eine Abienkungv spule 16 zum Ablenken des Elektronenstrahles vorgesehen, derart, daß der Elektronenstrahl die Belichtungsstruktur in horizontalen Zeilen abtastet. Schließlich ist noch eine Ausrichtspule 17 vorgesehen. Das Bild eines Objektes 19. das sich im Blickfeld der Kamera befindet, wird mit Hilfe einer Linse 18 auf die Belichtungsstruktur 13 fokussiert.

Wie man aus den Fig. 3. 4 und 5 entnehmen kann, enthält die Belichtungsstruktur 13 der Frontplattenanordnung 12 eine halbleitende Schicht oder ein Substrat 20. welches N-Ieitend ist. Das Substrat 20 weist eine erste Gruppe von lichtempfindlichen oder photoleitenden Festkörperelementen 2IA und eine zweite Gruppe von lichtempfindlichen oder photoleitenden Festkörperelementen 21S auf. die so angeordnet sind, daß sie ein Mosaik bilden. Die erste und zweite Gruppe von photoleitenden Elementen 21/4 und 21B ist in horizontalen Reihen (die sich entlang der Zeilenabtastrichtung erstrecken) und in Spalten angeordnet, die beispielsweise rechtwinklig zur Zeilenabtastrichtung verlaufen. Die von den Elementen 21/4 gebildeten Zeilen wechseln sich mit den von Elementen 21B gebildeter. Zeile" ab. :o da!? die vop. d^oti E!?^m^^ntpn ?' A gebildeten Zeilen in den ungradzahligen Zeilenperioden und die von den Elementen 21 ß gebildeten Zeilen in den geradzahligen Zeilenperioden abgetastet werden. Wie in den F i g. 3 und 5 dargestellt, sind die Elemente 21/4 vorzugsweise in Zeilenrichtung relativ zu den Elementen 21B in den angrenzenden Zeilen versetzt, so daß die von den Elementen 21/4 gebildeten Spalten in der Mitte zwischen den von den Elementen 215 gebildeten Spalten verlaufen.

In der dargestellten Ausführungsform ist jedes photoleitende Element 21/4 und 21B eine lichtempfindliche Diode, die aus einem in dem Substrat 20 formierten P-Bereich 22 und einem in dem P-Bereich 22 formierten N-Bereich an der Frontseite der Belichtungsstruktur formiert worden ist.

Eine transparente Isolierschicht 24 bedeckt die Frontseite der Belichtungsstruktur 13 mit Ausnahme der Fläche, die von dem N-Bereich 23 der Dioden eingenommen wird, die die photoleitenden Elemente 2M und 21ßbilden. Die ersten Elektroden 25/4 und 25ß erstrecken sich seitlich Ober die Isolierschicht 24 entlang der von den Elementen 2\A und 21B gebildeten Zeilen. Diese ersten Elektroden 25A sind mit den N-Bereichen 23 der Elemente 21/4 und 215 über entsprechende öffnungen in der Isolierschicht 24 verbunden. Die ersten Elektroden 25/4 sind mit den die erste Gruppe bildenden

Elementen 21A durch Sammelschienen 26/4 verbunden, welche sich zu den Anschlüssen 274 erstrecken. Die ersten Elektroden 250 sind mit den die zweite Gruppe bildenden Elementen 21B über Sammelschienen 26ß verbunden, welche sich zu Anschlüssen 27ß erstrecken (Fig. 2.3und 5).

Die Beleuchtungsstruktur 13 weist ferner eine Isolierschicht 26 auf, welche die Rückseite des Halbleitersubstrates 20 mit Ausnahme der Fläche bedeckt, welche von den Bereichen 22 der Elemente 21/4 und 21S(Fi g. 4 und 5) eingenommen werden. Die zweiten Elektroden 29/4 und 29ß sind mit einer Isolierschicht 28 versehen und erstrecken sich im wesentlichen in Richtung der Spalten, welche von den Elementen 21/4 und 21B gebildet werden, d.h. sie erstrecken sich rechtwinklig zu der Zeilenabtastrichtung. Wie man F i g. 5 entnehmen kann, enthalt jede der zweiten Elektroden 29/4 vorzugsweise eine Vielzahl von uiicMcn. quäciraiiscncri Bereichen 30.4. d;e voneinander einen Abstand haben und jeweils ein Element 21A in der speziellen Reihe einfassen. Ferner enthält jeder der zweiten Elektroden 29-4 Verbindungsbereiche 31-4. welche jeweils zwei quadratische Bereiche 30/4 miteinander verbinden und sich zwischen den Elementen 2IS aneinandergrenzender Spalten erstrecken. In gleicher Weise enthält jede der zweiten Elektroden 29S vorzugsweise eine Vielzahl von offenen, quadratischen Bereichen 30ß. welche untereinander einen Abstand haben und jeweils ein Element 21 ß in der speziellen Reihe umgeben. Ferner enthält jeder der zweiten Elektroden 21B quadratische Bereiche 30B. welche sich zwischen nebeneinander verlaufenden Spalten der Elemente 21,4 erstrecken. Die Elektroden 21/4 und 21 ß sind über der Belichtungsstruktur 13 wechselweise so verteilt, daß in allen von den Elementen 21/4 und 21B gebildeten Zeilen Teile der Elektroden 29,4 oder 29ß zwischen den Elementen 21Λ oder 21B freiliegen. Genauer gesagt, bedeutet das. daß in jeder der ungradzahligen Zeilen der Elemente 21/4 eine Abtastung dieser Zeile von rechts nach links (siehe F i g. 5) zur Folge hat. daß die Elektroden 29/4 und 29ß in aer F^l₂P ?q4-3q4-29S-294-29/4-29ß-29/l-29ß-29ß ... usw. überstrichen werden. Wenn andererseits eine von den Elementen 21B gebildete geradzahlige Zeile von rechts nach links abgetastet wird (siehe F i g. 5). so werden die Elektroden 29/4 und 29ß in der Folge 29/4-29ß-29ß-294-29ß-29ß-294-29ß-29ß... usw. überstrichen. Man erkennt, daß die übe'rschriebenen Konfigurationen dor Elektroden 29-4 und 29S in bezug auf die Elemente 21/4 in den ungradzahligen Zeilen des Mosaikes eine Ordnung der Elektroden ergibt, die verschieden ist von der Ordnung, welche die Elektroden 29/4 und 29ß in den geradzahligen Zeilen des Mosaikes in bezug auf die Elemente 21B einnehmen.

Die Elektroden 29/4 sind miteinander beispielsweise durch eine Sammelschiene 32/4 verbunden, welche ihrerseits wiederum mit einem Anschluß 33,4 verbunden ist. Die Elektroden 29ß sind untereinander durch eine Sammelschiene 32 B verbunden, welche sich zu einem Anschluß 33ß erstreckt. Die halbleitende Schicht 34, die beispielsweise aus Titanoxid bestehen kann, das einen Flächenwiderstand von etwa 10¹⁰ ß/cm² hat, bedeckt die ganze Rückseite der Belichtungsstruktur 13 und erstreckt sich daher von den Elektroden 29/4 und 29ß bis zu dem Bereich 22 der photoleitenden Elemente 21/4 und 21B, welche an den Offnungen der Isolierschicht 28 freiliegen.

Die Frontplattenanordnung 12 enthält eine Glas-

froniplatte 35 (Fig. 3 und 4), welche vor der Belichtungsstruktur 13 angeordnet ist und ein Farbfilter 36 aufweist, welches sich an der Rückseite der Platte 35 befindet. Wie man insbesondere F i g. 7 entnehmen kann, besteht das Farbfilter 36 aus einzelnen Farbfilterelementen 37R, 37C und 370, welche Licht mit verschiedener Primärfarben, beispielsweise rotes, grünes bzw. blaues Licht, durchlassen. Die Farbfilterelemente sind in Zeilen und Spalten angeordnet, die den Zeilen und Spalten der photoleitenden Elemente 214 und 210 entsprechen. Die den Elementen 214 entsprechenden Farbfilterelemente sind in der Zeichnung mit dem Zusatz »-A« versehen und ergeben also die Bezugsziffern 37RA. 37CA und 37 B-A. Die den Elementen 21B entsprechenden Farbfilterelemente sind mit dem Zusatz »ß« versehen und ergeben dadurch die Bezugsziffern 37RB. 37G-ö und VB-B. Man erkennt, dall die Farbfilterelemente in Tripel zusammengefaßt und in der cyclischen Folge 37R-A. 37G-A, VB-A. 37R-A. 37C-A. 37B-A ... usw. und in der cyclischen Folge 37R-B. 37GB. 37 B- B. 37RB. 37GB. 370-0 ... usw. angeordnet sind (in Zeilenabtastrichtung betrachtet). Die von den Farbfilterelementen 37R-B. 37G-B und 37B-Bgebildeten und in photoleitenden Elementen 21B entsprechenden Tripel sind gegenüber den von den Farbfilterelementen 37 R-A. 37GA und 37 B-A gebildeten und den photoleitenden Elementen 214 entsprechenden Tripein um eine Distanz versetzt, die gleich der halben Gesamtbreite der drei jeweils ein Tripel bildenden Farbfilterelemenie ist.

In den Fig. 1 und 2 ist eine Schaltung 38 gezeigt, welche mit der Belichtungsstruktur 13 verbunden ist. um den Elektroden der Belichtungsstruktur Bezugssignale zuzuführen und um von den Elektroden ein Farbvideosignal und indexsignale abzunehmen. Das wird nachfolgend noch im Detail beschrieben. Die Schaltung 38 enthält Signalgeneratoren 394 und 390, die Wechselstromsignale mit Rechteckwellenform und entgegengesetzter Phase erzeugen. Die Rechtecksignale sind mit der Zeilenabtastfrequenz synchronisiert, so daß das von jedem der Signalgeneratoren 394 und 39ß abgegebene Signal mit dem beginn jeder neuen Zeiienabtastperiode seine Phase umkehrt. Die Signalgeneratoren 394 und 39ß sind mit Anschlüssen 274 und 27ß und daher mit den Elektroden 254 und 25ß verbunden. Ein zwischen den Signalgeneratoren 394 und 39S gelegener Verbindungspunkt 40 ist über einen Widerstand 41 mit einem Anschluß 42 verbunden, dem eine Vorspannung 0+ zugeführt wird. Der Verbindungspunkt 40 ist ferner über einen Kondensator 43 mit einem Ausgangsanschluß 44 verbunden. Die Schaltung 38 enthält weiterhin Wechselstromgeneratoren 454 und 45Ä welche Wechselstromsignale mit Rechteckwellenform und entgegengesetzter Phase erzeugen. Diese Rechtecksignale sind auf die Bildfrequenz synchronisiert, so daß das von jedem der Generatoren 454 und 45ß abgegebene Signal mit Beginn einer neuen Bildperiode eine Phasenumkehr erfährt. Die Wechselstromsignalquellen 454 und 45ß sind mit Anschlüssen 334 und 33ß und daher auch mit den Elektroden 294 und 29ß verbunden. Ein zwischen den beiden Generatoren 454 und 45ß liegender Verbindungspunkt 46 ist mit einem Ausgangsanschluß 44 über einen Kondensator 47 verbunden.

Bei der oben beschriebenen Schaltung 38 ist das Potential der Elektroden 234 während des Abtastens jeder ungradzahligen Zeile der BelichtungSiiruktur 13, d.h. jeder von den photoleitenden Elementen 214 gebildeten Zeile, höher als das Potential der Elektroden

250. Dadurch werden die Elemente 214, wenn die von ihnen gebildete Zeile abgetastet wird, aktiviert und erzeugen Signale, die den Intensitäten der Lichtstrahlen entsprechen, welche durch die entsprechenden Farbfilterelemente 37Λ-4, 37G-4 und 37ß-4 auf diese Elemente fallen, wenn die Elemente 214 durch den Elektronenstrahl sukzessive abgetastet werden. Das an den Elektroden 25ß liegende relativ niedrige Potential sorgt jedoch dafür, daß die photoleitenden Elemente 210 in den Zeilen, die der von den Elementen 214 gebildeten und abgetasteten Zeile benachbart sind, inaktiv bleiben, wodurch während des Abtastens jeder von den Elementen 214 gebildeten Zeile keine unerwünschten Signale erzeugt werden. Die erzeugten Signale werden von den Elektroden 254 abgenommen und werden dem Ausgangsanschluß 44 über aen Kondensator 43 zugeführt. Diese Signale können die in Fig. 6A dargestellte Wellenform haben. Sie enthalten das Luminanzsignal E₁. dessen Nieclerfrequenzkomponente Ci die in Fig. 6C dargestellte Wellenform hat. Ferner enthalten diese Signale das Chrominanzsignal E₁, dessen Träger die Grundkomponente E₁/mit der in F i g. 6B dargestellten Wellenform hat.

Während des Abtastens jeder geradzahligen Zeile des Mosaikes, d.h. während des Abtastens einer von den photoleitenden Elementen 21 ßgebildeten Zeile, werden diese Elemente durch das den Elektroden 250 zugeführte relativ hohe Potential aktiviert. Die die angrenzenden Zeilen bildenden photoleitenden Elemente 214 bleiben dagegen infolge des den Elektroden 254 zugeführten niedrigen Potentiale inaktiv. Wenn daher der Elektronenstrahl eine von den Elementen 21S gebildete Zeile abtastet, so erzeugen nur diese Elemente Signale, die den Intensitäten der Lichtstrahlen entsprechen, welche durch die Farbfilterelemente 37R-B. 37G-B und 370-ß auf diese Elemente 210 fallen. Die resultierenden Signale werden von den Elektroden 250 aufgenommen und dem Ausgangsanschluß 44 über den Kondensator 43 zugeführt. Diese Signale haben die in F i g. 6D dargestellte Wellenform. Die von den Elementen 21 ß erzeugten Signale enthalten ebenfalls ein Luminaiubignai E₁, ucsscn Nicucificv)ücrizkGrr;pGr,cr,ic Eyi die in Fig. 6F dargestellte Wellenform hat. Ferner enthalten diese Signale das Chrominanzsignal E₁-, dessen Träger die Grundfrequenzkomponente E_cf mit der in F i g. 6E dargestellten Wellenform hat. Ein Vergleich der in den F i g. 6B und 6E dargestellten Wellenformen zeigt, daß die Phase des Chrominanzsignalträgers E₁- in aufeinanderfolgenden Abtastperioden infolge der Tatsache, daß die Elemente 214 und 21 ß in benachbarten Zeilen in Zeilenabtastrichtung um den halben Abstand zwischen den photoleitenden Elementen 214 oder 210 in jeder Zeile des Mosaikes versetzt sind, entgegengesetzt ist. In der nachfolgenden Beschreibung wird das Chrominanzsignal, dessen Trägerphase in aufeinanderfolgenden Zeilenabtastperioden umgekehrt wird, mit ± Ec bezeichnet. Es versteht sich ferner, daß sich die Bezugsziffern R, G und B in jeder der F i g. 6A und 6D auf die betreffenden Teile des Farbvideosignales beziehen, weiche den roten, grünen und blauen Komponenten des auf die Belichtungsstruktur projezierten Bildes entsprechen.

Während jeder ungradzahligen Bildabtastperiode führen die Signalquellen 454 und 45ß den Elektroden 294 bzw. 295 relativ hohe und niedrige Potential zu, so daß entsprechend der Anordnung der Elektroden 294 und 29ßdem Ausgangsanschluß 44 über den Kondensator 47 ein Indexsignal E, zugeführt wird. Die Grundkom-

ponente E,t des Indexsignals E₁ hat während jeder ungeradzahligen Bildabtastperiode die in Fig. 6G dargestellte Wellenform. Infolge des synchron mit der Bildfrequenz erfolgenden Wechsels der von den Signalquellen 45Λ und 45ß erzeugten Signale werden den Elektroden 29/4 bzw. 29ß während jeder geradzahligen Bildabtastperiode relativ niedrige und hohe Potentiale zugeführt. Dementsprechend kann von dem Ausgangsanschluß 44 während jeder geradzahligen Bildabtastperiode das Indexsignal E, abgeleitet werden, das eine Grundkomponente E,r mit der in Fig. 6H dargestellten Wellenform hat. Die Phase des Indexsignals E, ist daher während jeder geradzahligen Bildabtastperiode entgegengesetzt zu der Phase des Indexsignals in jeder ungeradzahligen Bildabtastperiode. Diese Indexsignale, welche in aufeinanderfolgenden Bildabtastperioden ihre Phase ändern, werden nachfolgend mit [ ± E,] bezeichnet.

Das am AusgangsansehiuB 44 zur Veifügüng stehende zusammengesetzte Signal Ep besteht aus dem Luminanzsignal E₁. dem Chrominanzsignal ± E, und dem Indexsignal [± E] und wird durch folgende Gleichung repräsentiert:

Ep = E₁ + (- 1) 'E₁-sin (ωI + θ.) +) - 1) 'E₁ sin (ω t)

In dieser Gleichung ist /die Zahl der Zeilen und /"die Zahl der Bilder.

Aus der obigen Gleichung kann man entnehmen, daß das zusammengesetzte Signal E,, Kompo.,<n!eii enthäii, öeen Phasen von Zeile zu Zeile b~w. von Bild zu Bild wechseln. Diese Phasenwechsel können zur Gewinnung der Farbsignale aus dem zusammengesetzten Signal ausgenutzt werden. Das wird nachfolgend noch im Detail beschrieben.

in Fig. 1 wird das zusammengesetzte Signal E_n von dem Ausgangsanschluß 44 einem Prozeßverstärker 49 über einen Vorverstärker 48 zugeführt- Der Prozeßverstärker 49 hat die Wellenform und/oder führt eine Gamma-Korrektur durch. Danach wird das Signal einem Tiefpaßfilter 50 und einem Bandpaßfilter 51 zugeführt. Das Luminanzsignal E, wird von dem TicfpaDfüter 30 dvrch"e!2£se^ D2^c RinHnaRfiitfr si läßt ein zusammengesetztes Signal ±E_C+[±E,] durch. Das Signal ±E_C+[±E], das von dem Bandpaßfilter 51 durchgelassen wird, wird dann einer Verzögerungsschaltung 52 zugeführt, welche beispielsweise eine Ultraschalleitung sein kann. Diese Verzögerungsschaltung verzögert das Signal um eine horizontale Zeilenabtastperiode. Das Ausgangssignal der Verzögerungsschaltung ist dann ±E_C+[±EX Das verzögerte Ausgangssignal der Verzögerungsschaltung 52 und das Ausgangssignal des Bandpaßfilters 51 werden einer Addierschaltung 53 zugeführt. Diese addiert die beiden Signale miteinander und erzeugt ein Ausgangssignal [±2E], dessen Phase in aufeinanderfolgenden Bildabtastperioden umgekehrt wird. Das läßt sich durch die folgende Gleichung wiedergeben:

(±E_C+[±E,I + ( + E_f+t±E,] = t±2E,]

Das Ausgangssignal ± Ec+[± E₁] des Bandpaßfilters 51 und das verzögerte Ausgangssignal + E,r+[± EJ der Verzögerungsschaltung 52 werden ferner einer Subtrahierschaltung 54 zugeführt in welcher die Signale voneinander subtrahiert werden. Das Ausgangssignal ± 2Er der Subtrahierschaltung zeichnet sich durch eine Phasenumkehr in aufeinanderfolgenden Zeilenabtastperioden aus. Das kann durch folgende Gleichung wiedergegeben werden:

Um das Ausgangssignal [±2E,] der Addierschaltung 53 in ein Signal ±2E, umzuwandeln, dessen Phase sich ebenso wie Phase des Ausgangssignals ±2E_f der Subtrahierschaltung 54 in den aufeinanderfolgenden Abtastperioden umkehrt, wird das Signal [±2EJ direkt einer ersten Schalteranordnung 55 zugeführt. Ferner wird das Signal [±2EJ einem ersten Phaseninverter 56 zugeführt, welcher ein Ausgangssignal [T2E,] erzeugt, das der Schalteranordnung 55 zugeführt wird. Die Schalteranordnung 55 schaltet bei jeder neuen Bildabtastperiode um, so daß an ihrem Ausgang kontinuierlich das Signal 2E, zur Verfügung steht. Das Signal 2E, wird direkt einer zweiten Schalteranordnung 57 zugeführt. Außerdem wird das Signa'. 2E, einem zweiten Phaser, nverter 58 zugeführt, der ein Ausgangssignal -2E, erzeugt, mit dem die Schalteranordnung 57 gespeist

Zeilenabtastperiode umgeschaltet und erzeugt ein Ausgangssignal ±2E„ welches sich durch Phasenumkehr in aufeinanderfolgenden Zeilenabtastperioden auszeichnet.

Das Ausgangssignal ±2E, der Schalteranordnung 57 wird über einen Begrenzer 59 einem Phasenschieber 60 zugeführt, der drei Ausgänge 60/?. 6OC und 605 hat. An den drei Ausgängen stehen die dem zugeführten Indexsignal ±2E. entsprechenden, jedoch jeweils um 120° phasenverschobenen Indexsignale zur Verfügung. Diese werden entsprechenden Synchrondetektoren 61R. 61G und 61B zugeführt, welche außerdem von der Subtrahierschaltung 54 mit dem Signal ±2E_C gespeist werden. Die Syncnrondetektoren 61Λ, 61G und 61S erzeugen die Farbdifferenzsignale R- Y. G- Y und B- Y. welche einer Matrixschaltung 62 zugeführt werden. Das Ausgangssignal E, des Tiefpaßfilters 50 wird der Matrixschaltung 62 ebenfalls, und zwar üb^r eine Verzögerungsschaltung 63 zugeführt, so daß die entsprechenden Farbsignle R. G und B an den Ausgangsanschlüssen 62Λ. 62G und 62S der Matrixschaltung zur Verfügung stehen. Die so erzeugten Farhtionalp können geeignet weiter verwertet werden, um Farbfernsehsignale für das NTSC-System ">der für andere Standardsysteme zu erzeugen.

Aus der obigen Beschreibung kann man entnehmen, daß die erfindungsgemäße Farbfernsehkamera Farbfernsignale unter Verwendung von nur einer einzigen Bildaufnahmeröhre erzeugt. Wesentlich ist ferner, daß selbst dann, wenn zwischen dem Luminanzsignal E₁ und dem Indexsignal E, ein Übersprechen auftritt, welches Farbstörungen der Farbdifferenzsignale R-Y. G-Y und B- Y zur Folge hat. diese Farbstörungen infolge der Tatsache unterdrückt werden, daß das Indexsignal E, in aufeinanderfolgenden Bildabtastperioden eine umgekehrte Phase hat. Die erzeugten Farbvideosignale führen daher zu einem einwandfreien Bild.

Der zuvor beschriebene Vorteil der erfindungsgemäßen Kamera soll nun noch in Verbindung mit F i g. 8 beschrieben werden. Während einer ungradzahligen Bildperiode soll das Indexsignal E₁ mit einer Übersprechkomponente JE, des Luminanzsignals E, behaftet sein, so daß die Phase des Indexsignals in die mit E/ beschriebene Position verschoben wird. In der nächsten geradzahligen Bildperiode ist das Indexsignal - E, ebenfalls mit einer Übersprechkomponente JEv des Luminanzsignals E, behaftet, so daß die Phase des Indexsignals — E₁ in die mit - E₁' bezeichnete Position verschoben wird. In der geradzahligen Bildperiode wird

die Phase des Signals -E» wie oben beschrieben, umgekehrt, so daß das Signal -JE¹/in das Signal (EJ' umgewandelt wird. Dadurch wird jede von den Farbdifferenzsi^nalen erzeugte und von dem Indexsignal Ei in einer ungradzahligen Bildperiode ermittelte Farbtonstörung sowie jede von den Farbdifferenzsigna-

len erzeugte und von dem Indexsignal (EJ in einer geradzahligen Bildperiode ermittelte Farbtonstörung visuell auskompensiert Die Verhältnisse liegen also ähnlich, wie dort, wo die Trägerchrominanzsignale mit dem Signal ΕΓ (Fig.8) ermittelt werden, wobei dieses Signal die gleiche Phase wie das Indexsignal E, hat.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Farbfernsehkamera mit einer Belichtungssiruktur, mit einer Vorrichtung zur Erzeugung eines Elektronenstrahles zum Abtasten dieser Belichtungsstruktur in einer Zeilenabtastrichtung, mit einer Projektionsvorrichtung zum Projizieren eines Bildes eines im Blickfeld der Kamera befindlichen Objektes auf diese Belichtungsstruktur, wobei diese Belichtungsstruktur eine erste und eine zweite Gruppe von photoleitenden Elementen hat, die auf sie projiziertes Licht in ein elektrisches Ausgangssignal umwandeln und die gruppenweise mit Elektroden verbunden sind, von denen bei sukzessivem Abtasten der photoleitenden Elemente mit dem Elektronenstrahl ein Videosignal abgenommen werden kann und wobei die Belichtungsstruktur Spalten hai» die mit der Zeilenabtastrichtung einen Winke! einschließen, und mit Farbfilterelementen. die den photoleitenden Elementen zugeordnet und zwischen den photoleitenden Elementen und dem Objekt angeordnet sind, wodurch auf den betreffenden photoleitenden Elementen Farbkomponenten des auf die Belichtungsstruktur projizierten Lichts formiert werden und an den Elektroden ein Farbvideosignal abgenommen werden kann, gekennzeichnet dadurch, daß die photoleitenden Elemente (21A 21 B)als eine erste Gruppe (21AJ und als eine zweite Gruppe (21 B) jeweils in entlang der Zeilenabtastrichtung sich erstreckenden Zeilen die in Spakenrichtung aufeinanderfolgen, angeordnet sind, daß die aus deii photoleitenden Elementen (21 B) der zweiten Gruppe gebildeten Zeilen abwechselnd mit den aus den photoleitenden Elementen (21AJ der ersten Gruppe gebildeten Zeilen angeordnet sind, daß je ein Farbfilterelement (37/?, 37G, 37ß,l je einem der photoleitenden Elemente (21A 210J zugeordnet ist, und daß von den Elektroden erste Elektroden (25/4, 25B) sich im wesentlichen entlang den von den photoleitenden Elementen (21A 21 B) gebildeten Zeilen erstrecken und diese Elemente (21Λ bzw. 21 B) der jeweiligen Zeile miteinander verbinden und zu denen zweite Elektroden (29A 29B) vorgesehen sind, die sich im wesentlichen in Richtung der Spalten erstrecken und von denen ein Indexsignal ^abzunehmen ist.

2. Farbfernsehkamera nach Anspruch I, gekennzeichnet dadurch, daß die Spalten der Belichtungseinrichtung (13) sich im wesentlichen rechtwinklig zu den von den photoleitenden Elementen (21A 2\B) gebildeten Zeilen erstrecken.

3. Farbfernsehkamera nach Anspruch 5 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß die photoleitenden Elemente (21 A) der ersten Gruppe in den von ihnen gebildeten Zeilen versetzt sind gegenüber den in der jeweils benachbarten Zeile befindlichen photoleitenden Elementen (21 finder zweiten Gruppe.

4. Farbfernsehkamera nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Farbfilterelemente (37/?-A 37G-A 37ß-A· 37/? B, 37G-B, VtB-B) zu Tripcln (A, B) zusammengefaßt sind, wobei die Farbfilterelemente (37/?, 37G, 37Swedes Tripeis (A. B) die entsprechenden Primärfarben (R, C, B) durchlassen und wobei die Farbfilterelemente entlang den von den entsprechenden photoleitenden Elementen (21A 21B^ gebildeten Zeilen in zyklisch wiederholter Folge angeordnet sind, und daß sich je ein Paar der zweiten Elektroden (29A 29ß,)zwischen den photoleitenden Elementen (21A, 21 B) erstreckt, die je einem Tripel (A, B) der Filterelemente (37/?, 37 G,37ß./zugeordnet sind.

5. Farbfernsehkamera nach Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, daß die von den Filterelementen (37/?, 37G, 37ßJ gebildeten Tripel (A, B). die jeweils in einer Zeile befindlichen photoleitenden "lementen (21A 21 B) zugeordnet sind in Zeilenrichtung um

in etwa den halben Tripei-Folgeabstand gegenüber den Tripein versetzt sind, die von den Filterelementen (37/?, 37G, ZTB) gebildet sind, die photoleitenden Elemente (21A 21 B) in den angrenzenden Zeilen zugeordnet sind.

is

6. Farbfernsehkamera nach einem der Ansprüche

1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß die photoleiienden Elemente (21A 21 B) Dioden sind.

7. Farbfernsehkamera nach Anspruch 6, gekennzeichnet dadurch, daß diese Dioden Silicium-Halbleiter-Dioden sind.

8. Farbfernsehkamera nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß die photoleitenden Elemente (21A,21 B)\n einem Halbleitersubstrat (20) ausgebildet sind.

2Ί

9. Farbfernsehkamera nach Anspruch 8, gekennzeichnet dadurch, daß die ersten Elektroden (25A, 25ß_/jund die zweiten Elektroden (29A, 29/y jeweils auf einander gegenüberliegenden Seiten des Halbleitersubstrat (20) angeordnet sind.

m

10. Fernsehkamera nach einem der Ansprüche 1

bis 9, gekennzeichnet dadurch, daß erste Schaltungsmittel (39A 39ß^ vorgesehen sind, die den ersten Elektroden (25A 25B) eine Wechselspannung zuführen, mit denen die photoleitenden Elemente

3* (21A, 21 B) der ersten und der zweiten Gruppe wechselweise synchron mit der zeilenweisen Abtastung der entsprechenden Gruppe durch den Elektronenstrahl aktiviert werden.

11. Farbfernsehkamera nach Anspruch 10, gekennzeichnet dadurch, daß die Wechselspannung dieses ersten Schaltungsmittels (39A, 39ß^ in aufeinander folgenden Zeilenabtastperioden des Elektronenstrahles jeweils umgekehrte Phase hat.

12. Farbfernsehkamera nach Anspruch 10 oder 11, ">'·> gekennzeichnet dadurch, daß zweite Schaltungsmittel (45A, 45ßj vorgesehen sind, die den zweiten Elektroden(29A,29B)zur Erzeugungeines Index-Signals bei Abt&stung der photoleitenden Elemente (21A, 21 B)e\ne Wechselspannung zuführen.

to

13. Farbfernsehkamera nach Anspruch 12, gekennzeichnet dadurch, daß die Wechselspannung der zweiten Schaltungsmittel (45A, 45B)'m aufeinander folgenden Bildabtastperioden des Elektronenstrahls jeweils umgekehrte Phase hat, so daß das

« Indexsignal von Bildabtastung zu Bildabtastung Phasenumkehr aufweist.

14. Farbfernsehkamera nach Anspruch 10 und 12, gekennzeichnet durch eine Schaltung (38, F i g. 2) mit der das Index-Signal und das Farbvideosignal

f>o miteinander zu einem zusammengesetzten Signal vereinigt werden.

15. Farbfernsehkamera nach Anspruch IO oder 11 und 13, gekennzeichnet dadurch, daß eine Schaltung (38, F i g. 2) vorgesehen ist, mit der das Index-Signal,

^fti dessen Phase bei jedem neuen Bild wechselt, mit dem Farbvideosignal zu einem zusammengesetzten Signal vereinigt wird.

16. Farbfernsehkamera nach Anspruch 15, da-

durch gekennzeichnet, daß eine Verzögerungsschaltung (52) vorgesehen ist, welcher das zusammengesetzte Signal zugeführt wird, daß eine Addierschaltung (53) vorgesehen ist, die das zusammengesetzte Signal und das verzögerte zusammengesetzte Signal addiert und das Indexsignal (±2EJ liefert, dessen Phase sich bei jedem neuen Bild umkehrt, und daß eine Subtrahierschaltung (54) vorgesehen ist, welche das verzögerte zusammengesetzte Signal von dem zusammengesetzten Signal subtrahiert, wodurch das Farbvideosignal (± 2£J gebildet wird.

17. Farbfernsehkamera nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster inverter (56) zur Umkehr der Polarität des von der Addierschaltung (53) erzeugten !ndexsignals vorgesehen ist, dessen Phase bei jedem neuen Feld wechselt, daß eine e^rste Schalteranordnung (55) vorgesehen ist. die bei jeder neuen Bildabtastperiode umschaltet und wechselweise das Ausgangssignal des ersten Inverters (56) und das von der Addierschaltung (53) abgegebene indexsignai durchläßt, daß ein zweiter Inverter (58) zur Umkehr der Polarität des Ausgangssignals der ersten Schalteranordnung (55) vorgesehen ist, daß eine zweite Schalteranordnung (57) vorgesehen ist, die bei jeder neuen Zeilenabtastperiode umschaltet und wechselweise das Ausgangssignal der ersten Schalteranordnung (55) und das Ausgangssignal des zweiten Inverters (58) durchläßt, wodurch am Ausgang der zweiten Schalteranordnung (57) ein Indexsignal zur Verfügung steht, dessen Phase bei jeder neuen Zeile wechselt, und daß eine Demodulatoranordnung (59, 60, 61R, 61G, 6t B) vorgesehen ist, der das Indexsignal mit dem zeilenfrequentiellen Phasenwechsel und das von der Subtrahierschaltung (54) abgegebene Videosignal zugeführt werden, wodurch an deren Ausgang Farbsignale entnehmbar sind, die den Farbkomponenten des im Blickfeld der Kamera (10) befindlichen Objektes (19) entsprechen.