DE2818555A1

DE2818555A1 - Kathodenstrahlabtaster

Info

Publication number: DE2818555A1
Application number: DE19782818555
Authority: DE
Inventors: John David Millward
Original assignee: Rank Organization Ltd
Current assignee: Rank Cintel Ltd
Priority date: 1977-04-27
Filing date: 1978-04-27
Publication date: 1978-11-02
Also published as: NL7804506A; US4227207A; JPS53135226A; FR2389291A1; GB1566910A; FR2389291B1

Description

Kathodenstrahlabtaster

Die Erfindung betrifft einen Abtaster in Form einer Kathodenstrahlröhre und bezieht sich insbesondere auf eine Abtastvorrichtung mit einer Kathodenstrahlröhre zur Erzeugung eines Abtastlichtstrahles, aufgrund dessen elektrische Signale so erzeugt werden sollen, daß sie zumindest einen Teil des Farbspektrums des Abtastlichtes oder auch des modifizierten Abtastlichtes darstellen, wenn es von einem Objekt reflektiert oder durch dieses hindurchgedrungen ist, welches im Weg des Abtastlichtstrahles liegt.

Ein Anwendungsgebiet, wo eine Kathodenstrahlröhre als Abtaster benutzt wird, ist das bekannte Verfahren zur Ableitung von monochromen oder auch Farbfernsehsignalen von einem Film. Bei diesem sogenannten "flying spot"-Verfahren wird eine Kathodenstrahlröhre oder eine andere Abtastquelle verwendet, deren Licht auf den Film fokussiert und durch eine geeignete Anordnung von Photozellen, dichroiden Spiegeln und Linsen gesammelt wird, nachdem es den Film durchlaufen hat, so daß man ein fortlaufendes Fernsehsignal erhält. Bei dieser Methode der Bilderzeugung werden keine anderen Speichermittel als der Film selbst benutzt, und daher muß man die Abtastung des Filmes während des gesamten aktiven Halbbildes stattfinden lassen, um dies zu bewerkstelligen,muß man den Film entweder sehr schnell transportieren (in weniger als einer Millisekunde), wenn es sich um einen schrittweise arbeitenden Projektor handelt, oder man muß alternativ bei einem kontinuierlichen Filmtransportsystem entweder eine optische, mechanische oder elektrische Vorrichtung zur Kompensierung der Filmbewegung verwenden. Beispiele für jede dieser Arten von Vorrichtungen sind im Stand der Technik bekannt.

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Benutzt man eine Kathodenstrahlröhre als Abtastquelle, dann tritt der Nachteil auf, daß die Helligkeit der Röhre und auch ihre Farbtemperatur über die Röhrenfläche schwankt. Gründe hierfür können Schwankungen bezüglich des Leuchtstoffes, Solarisation oder Einbrennerscheinungen sein, die zu unregelmäßigen Änderungen der Helligkeit des durch den Film gelangenden Lichtes führen und Signalunregelmäßigkeiten im schließlich erzeugten Fernsehsignal zur Folge haben. Insbesondere bei Farbfernsehsignalen ist dies von großer Bedeutung, weil die Intensitätsschwankungen sich auch über das Spektrum gesehen verändern. Wenn beispielsweise Einbrennstellen am Schirm entstehen, so verringert sich zwar die Lichtintensität in allen Bereichen des Spektrums etwas, jedoch fällt sie am blauen Ende des Spektrums schneller ab als am roten.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Angabe einer eine Kathodenstrahlröhre enthaltenden Vorrichtung, bei der solche Helligkeitsänderungen auf der Bildröhre beim Abtasten zumindest teilweise kompensiert werden und zwar sowohl hinsichtlich der Schwankungen insgesamt als auch hinsichtlich Schwankungsunterschieden in verschiedenen Bereichen des Spektrums.

Bei einer Abtastvorrichtung mit einer Kathodenstrahlröhre zur Erzeugung eines Abtastlichtstrahles, aus dem elektrische Signale abgeleitet werden, sind erfindungsgemäß Mittel vorgesehen, um lokale Helligkeitsschwankungen des Abtaststrahles infolge von Änderungen des Leuchtstoffes, von Solarisationserscheinungen oder eingebrannten Stellen festzustellen, und es sind ferner Mittel zur Kompensierung der Lichtintensitätsschwankungen infolge dieser Erscheinungen vorgesehen, welche derartige Schwankungen solcher Effekte über das Farbspektrum kompensieren, in welchem die Signale aus dem Abtastlichtstrahl erzeugt werden.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung werden die aus dem Abtastlichtstrahl abgeleiteten elektrischen Signale in drei

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Farbfernsehkanälen verarbeitet, und die differentielle Kompensation über das Farbspektrum wird durch Zuführung von Korrektursignalen zu den drei Farbfernsehkanälen erreicht, wobei diese Korrektursignale ein Anteil des Gesamtkorrektursignals sind, das von der Anordnung zum Abfühlen von Helligkeitsschwankungen des Abtaststrahles erzeugt ist. Ausführungsformen der Erfindung lassen sich zur Erzeugung von Farbfernsehsignalen von einem Film anpassen, wobei dann Mittel vorgesehen sind, um den Abtastlichtstrahl auf den Film zu richten, das durch den Film hindurchgetretene oder von ihm reflektierte Licht zur Erzeugung elektrischer Signale abzufühlen, welche drei Farbkomponenten des abgefühlten Lichtes darstellen.

Die Erfindung umfaßt auch eine Vorrichtung, welche von einem Film Farbfernsehsignale erzeugt und eine Kathodenstrahlröhre zur Erzeugung eines Abtaststrahles enthält, der auf den die Vorrichtung durchlaufenden Film gerichtet wird, und Fühler für das durch den Film hindurchgetretene oder von ihm reflektierte Licht, welche drei Fernseh-Farbkomponentensignale erzeugt; diese Lichtfühler enthalten Detektoren für die Gesamtintensität des Abtaststrahles und Korrekturschaltungen zur Durchführung unterschiedlicher Korrekturen für die drei Farbkomponentensigna-Ie zur Kompensation der unterschiedlichen Auswirkungen der Schwankungen des Abtastlichtstrahls in unterschiedlichen Bereichen des Färbspektrums.

Gemäß der Erfindung ausgebildete Anordnungen zur Erzeugung von Farbfernsehsignalen können einen einzigen Sensor enthalten, der für das gesamte Spektrum des von der Röhre erzeugten Lichtes empfindlich ist, und es können Einrichtungen zur individuellen Einstellung der Verstärkung einer Verstärkerkomponente in jedem der drei Kanäle des Systems in Abhängigkeit von einem gegebenen Anteil des die momentane Helligkeit des Abtaststrahls wiedergebenden Signal vorgesehen sein. Diese gegebenen Anteile können mit Hilfe von Potentiometern einstellbar sein, welche das Signal von dem Sensor zu den Verstärkern in den drei Farb-

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-8-kanälen übertragen.

Alternativ oder auch zusätzlich können die elektrischen Signale durch eine erste, eine zweite und eine dritte Photozelle erzeugt werden, denen Farbfilter zugeordnet sind, so daß sie Licht von den entsprechenden Bereichen des Spektrums erhalten. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Farbfilter zwei dichroide Reflektoren, deren erster Licht vom roten Ende des Spektrums zu einer ersten der Photozellen reflektiert, während der zweite das vom ersten auf ihn fallende Licht vom blauen Ende des Spektrums auf die zweite Photozelle reflektiert und den restlichen Teil zu der dritten Photozelle gelangen läßt.

Die drei Photozellen speisen vorzugsweise den roten, den blauen bzw. den grünen Farbkanal einschließlich entsprechender Verstärker, deren Ausgangssignale zu entsprechenden Vervielfacherschaltungen geführt sind, die ebenfalls mit Signalen gespeist werden, die einen Bruchteil des Gesamtkorrektursignals darstellen, wobei unterschiedliche Bruchteile zum roten, grünen und blauen Farbkanal geführt werden, um die größere Abschwächung der Lichtintensität zum blauen Ende des Spektrums hin infolge der Solarisierungs- und Einbrenneffekte, welche die Intensitätsänderungen des Abtastlichtstrahls bedingen, zu kompensieren. Die jeweiligen Bruchteile des den Verstärkern der drei Farbkanäle zugeführten Korrektursignals werden bestimmt durch die Einstellungen von drei Potentiometern, an welche das Gesamtkorrektursignal gelegt wird.

Vorzugsweise wird das Gesamtkorrektursignal vom Ausgang einer vierten Photozelle abgeleitet, deren Ausgangssignal durch einen Verstärker zu einer Vervielfacherschaltung gelangt, der auch ein den Reziprokwert des verstärkten Photozellenausgangssignals darstellendes Signal zugeführt wird. Dieses reziproke Signal kann vom Ausgang eines Operationsverstärkers abgeleitet werden, dessen positiver Eingang geerdet ist, während seinem negativen

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Eingang das Ausgangssignal der Vervielfacherschaltung über einen Reihenwiderstand zugeführt wird, dessen Wert um einen Faktor größer als der Wert eines mit einer Einheitsspannungsquelle verbundenen Parallelwiderstandes ist, wobei dieser Faktor gleich dem Multiplikationsfaktor der Vervielfacherschaltung ist.

Es sei nun eine Ausführungsform der Erfindung im Rahmen eines Beispieles beschrieben, das in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt ist.

Die dargestellte Ausführungsform bildet einen Teil eines Systems, das von einem Film Farbfernsehsignale erzeugt. Das System enthält eine Kathodenstrahlröhre 11, die ein leuchtendes Abtastraster erzeugt. Eine Linse 21 fokussiert das Licht auf eine Bildebene, in welcher ein in Fernsehsignale umzusetzender Film 32 angeordnet ist.

Das durch den Film fallende Licht wird dabei moduliert und weil das von der Kathodenstrahlröhre 11 ausgehende Licht als breitbandiges (praktisch weißes) Licht angesehen werden kann, verändern die Farben des Farbfilms das charakteristische Spektrum dieses Lichtes entsprechend der Position des abtastenden Lichtfleckes über dem Film. Das durch den Film 32 gelangende Licht wird dann analysiert, indem es in drei Komponenten zur weiteren Behandlung in den Rot-, Blau- und Grünkanälen zerlegt wird. Diese Analyse erfolgt mit Hilfe zweier dichroitischer Reflektoren, von denen der Reflektor 24 das rote Ende des Spektrums des auf ihn fallenden Lichtes reflektiert und von denen der andere Reflektor 25 das blaue Spektrumsende des auf ihn auffallenden Lichtes reflektiert. Drei Photozellen 26, 27 und 28 sind so angeordnet, daß das von den Reflektoren 24 und 25 kommende Licht auf sie auffällt, während das vom Reflektor 24 reflektierte Licht zur Photozelle 26 gelangt und das den Reflektor 24 durchlaufende Licht auf den Reflektor 25 auftrifft. Die

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Photozelle 27 erhält das vom dichroitischen Reflektor 25 reflektierte Licht, und die Photozelle 28 erhält das durch den dichroitischen Reflektor 25 hindurchlaufende Licht.

Die von den drei Photozellen 26, 27 und 28 erzeugten elektrischen Signale werden entsprechenden Kopfverstärkern 10, 11 und 12 zugeführt, welche die verstärkten Signale zu entsprechenden Vervielfacher 15, 16, 17, dem Rot-, Blau- und Grünkanal des Systems zur Erzeugung von Fernsehsignalen zuführen.

Eine vierte Photozelle 23 ist so angeordnet, daß sie Licht von der Kathodenstrahlröhre 11 erhält, um Schwankungen der Lichtintensität des Abtaststrahles festzustellen, insbesondere um den Einbrennfaktor (burn factor) festzustellen. In der Zeichnung ist die vierte Photozelle 23 lediglich vor dem Schirm der Kathodenstrahlröhre 11 angeordnet, obwohl gegebenenfalls auch optische Richtelemente verwendet werden können, um das Licht vom Schirm auf die Photozelle 23 zu führen, wenn dies gewünscht ist. Wenn der Schirm der Kathodenstrahlröhre einbrennt, dann fällt das Ausgangssignal des Blaukanals schneller ab als dasjenige des Grünkanals, und dieses wiederum schneller als das Ausgangssignal des Rotkanals, nämlich wegen der unterschiedlichen Effekte über das Spektrum des von der Kathodenstrahlröhre 11 erzeugten weißen Lichtes. Jedoch ergibt das von der Photozelle 23 festgestellte ungefilterte Licht ein elektrisches Signal, das als Gesamtkorrektursignal zur Korrektur der Einbrennfehler im Rot-, Grün- und Blaukanal benutzt werden kann. Das Gesamtkorrektursignal muß jedoch abgewandelt werden, damit es in richtiger Weise für die Korrektur des Rot-, Grün- und Blaufarbkanals benutzt werden kann, und zu diesem Zwecke werden drei getrennte Korrektursignale abgeleitet und separat den Verstärkern 15, 16 und 17 in der nachfolgend beschriebenen Weise zugeführt.

Es läßt sich zeigen, daß zur Korrektur der Signalfehler im Rot-, Grün- und Blaukanal die Signale mit einem gegebenen Anteil des

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Reziprokwertes des vom Ausgangssignal der vierten Photozelle abgeleiteten Einbrennsignals multipliziert werden müssen. Zur Erzeugung dieses reziproken Signals wird das Ausgangssignal der vierten Photozelle 23 einem Verstärker 9 zugeführt, der ein Signal V_x erzeugt, das zum Zwecke der vorliegenden Erläuterungen als Einbrennsignal bezeichnet wird. Zur Erzeugung des Reziprokwertes des Einbrennsignals wird dieses zunächst einem Vervielfacher 13 zugeführt, an dessen anderen Eingang ein Signal V_y vom Ausgang eines Operationsverstärkers 14 gelegt wird. Der positive Eingang des Operationsverstärkers 14 ist geerdet, und das Ausgangssignal des Vervielfachers 13 wird an den negativen Eingang des Operationsverstärkers über einen Reihenwiderätand 33 gelegt. Der negative Eingang des Operationsverstärkers 14 wird außerdem über einen Widerstand 34 aus einer Einheits-Festspannungsquelle 35 gespeist. Der Wert des Widerstandes 33 ist um den Multiplikationsfaktor des Vervielfachers 13 größer als der Wert des Widerstandes 34.

Da der positive Eingang des Operationsverstärkers 14 mit Erde verbunden ist, kann der negative Eingang als virtuelle Erde aufgefaßt werden. Wenn also der Eingangsstrom des Operationsverstärkers klein ist, dann ist es möglich, die durch die beiden Widerstände 33 und 34 fließenden Ströme gleichzumachen, so daß also gilt

KVxVy ₌ 1_ KR R

wobei K der Multiplikationsfaktor des Vervielfachers 13 ist.

Aus der vorstehenden Beziehung läßt sich sehen, daß in dieser Schaltung ν_γ = ψ- ist. Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 14 ist also der Reziprokwert des Einbrennsignals V„, das als Ausgangssignal vom Kopfverstärker 9 erzeugt wird. Parallel zwischen den Ausgang des Operationsverstärkers 14 und Erde sind drei Potentiometer 18, 19 und 20 geschaltet, deren

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Abgriffe entsprechend mit dem Vervielfacher 15 im Rotkanal, dem Vervielfacher 16 im Blaukanal und dem Vervielfacher 17 im Grünkanal verbunden sind. Die Einstellungen der drei Potentiometer 18, 19 und 20 bestimmen die Faktoren K_R, K_ß und K_Q, mit welchen das Produkt der Eingangssignale v"_R/V_x, V /ν_χ und ν_β/ν_χ multipliziert wird. Die Ausgangssignale der drei Vervielfacher 15, 16 und 17 werden entsprechenden Anschlüssen 31, 30 und 29 zur weiteren Verarbeitung zugeführt.

Die vorstehend beschriebene Schaltung erzeugt also Signale in drei Farbfernsehkanälen und kompensiert automatisch nicht nur die Gesamtveränderung der Helligkeit des Abtaststrahls, welcher von der Kathodenstrahlröhre 11 erzeugt wird, sondern sorgen auch für eine differentielle Kompensation der sich verändernden Auswirkungen der Intensitätsänderungen in unterschiedlichen Teilen des Farbspektrums des nominal weißen Lichtes, welches von der Kathodenstrahlröhre 11 erzeugt wird, nämlich infolge von Solarisation und Einbrennen des Schirms.

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Claims

Patentansprüche

π))Abtastvorrichtung mit einer Kathodenstrahlröhre zur Erzeugung eines Abtastlichtstrahls, aus welchem elektrische Signale erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Detektoreinrichtung (23) zum Feststellen lokaler Helligkeitsänderungen des Abtaststrahls infolge von Ungleichmäßigkeiten des Leuchtstoffes, von Solarisation und Einbrenneffekten, und eine Kompensationsschaltung (9,13,14,15,16,17,18,19,20,33, 34) zur Kompensation von Änderungen der Lichtintensität infolge dieser Erscheinungen und zur Variierung dieser Effekte über das Farbspektrum in den von dem Abtastlichtstrahl abgeleiteten Signalen vorgesehen sind.
2) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Abtastlichtstrahl abgeleiteten elektrischen Signale in drei Farbfernsehkanälen (29,30,31) verarbeitet werden und daß eine differentielle Kompensation über das Farbspektrum erreicht wird, indem den drei Farbfernsehkanälen Korrektursignale zugeführt werden, die ein Anteil eines Gesamtkorrektursignals

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sind, welches durch die Detektoreinrichtung (23) erzeugt ist.
3) Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (21) , welche den Abtastlichtstrahl auf einen photographischen Film (32) richtet, und durch Fühleinrichtungen (24-28) zum Abfühlen des durch den Film (32) hindurchgetretenen oder von ihm reflektierten Lichtes und zur Erzeugung elektrischer Signale entsprechend den drei Farbkomponenten des abgefühlten Lichtes.
4) Vorrichtung zur Erzeugung von Farbfernsehsignalen von einem photographischen Film, mit einer Kathodenstrahlröhre zur Erzeugung eines auf den bei der Vorrichtung verwendeten photographischen Filmes zu richtenden Abtaststrahls, wobei das durch den Film hindurchgetretene oder von ihm reflektierte Licht zur Erzeugung dreier Fernseh-Farbkomponentensignale abgefühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Detektoreinrichtung (23) zum Feststellen von Änderungen der Gesamtintensität des Abtaststrahles und eine Korrekturschaltung (9, 13,14,15,16,17,18,19) zur Ausführung verschiedener Korrekturen bei den drei Fernseh-Farbkomponentensignalen im Sinne einer Kompensierung differentieller Effekte der Änderungen in verschiedenen Bereichen des Farbspektrums des Abtastlichtstrahles vorgesehen sind.
5) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Signale durch eine erste, eine zweite und eine dritte Photozelle (26,27,28) erzeugt werden, auf welche unterschiedliche Komponenten des auffallenden Lichtes mit Hilfe zugeordneter Farbfilter (24,25) derart gerichtet werden, daß sie Licht von den entsprechenden Bereichen des Spektrums erhalten.

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6) Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

daß die Farbfilter (24,25) zwei dichroitische Reflektoren sind, deren einer (24) Licht am roten Ende des Spektrums auf die erste Photozelle (26) reflektiert, deren andere (25) Licht am blauen Ende des Spektrums, welches vom ersten dichroitischen Reflektor (24) auf ihn fällt, zur zweiten Photozelle (27) reflektiert und den restlichen Anteil zu der dritten Photozelle gelangen läßt.
7) Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste, zweite und dritte Photozelle (26,27,28) einen Rot-, Grün- bzw. Blaufarbkanal mit entsprechenden Verstärkern (10,11,12) speisen, deren Ausgangssignale entsprechenden Vervielfacherschaltungen (15,16,17) zugeführt werden, denen außerdem Signale zugeführt werden, welche einen entsprechenden Bruchteil des Gesamtkorrektursignals darstellen, wobei die den Rot-, Grün- und Blaufarbkanälen zugeführten Bruchteile unterschiedlich sind zur Kompensierung der stärkeren Verringerung der Lichtintensität gegen das blaue Ende des Spektrums hin infolge der Solarisation und Einbrenneffekte, welche für die IntensitätsVeränderungen des Abtastlichtstrahls ursächlich sind.
8) Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,

daß die jeweiligen Bruchteile des den Vervielfachern (15,16,17) der drei Farbkanäle zugeführten Korrektursignals durch die Einstellungen von drei Potentiometern (18,19,20) bestimmt werden, an deren jedes das Gesamtkorrektursignal gelegt wird.
9) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5,6,7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gesamtkorrektursignal vom Ausgang einer vierten Photozelle (23) abgeleitet wird und über einen Verstärker (9) einem Vervielfacher (13) zugeführt wird, dem außerdem ein den Reziprokwert des verstärkten Photozellenausgangssignals darstellende Signal zugeführt wird.
10) Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das reziproke Signal vom Ausgang eines Operationsverstärkers (14) abgenommen wird, dessen positiver Eingang geerdet ist und dessen negativen Eingang das Ausgangssignal des Vervielfachers (13) über einen Reihenwiderstand (33) zugeführt wird, dessen Wert um einen Faktor, der gleich dem Multiplikationsfaktor der Vervielfachungsschaltung (13) ist, größer ist als der Wert eines Parallelwiderstandes (34), der an eine Einheitsspannungsquelle (+1) angeschlossen ist.

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