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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine
Signalbildungsschaltung nach dem Oberbegriff von
Patentanspruch 1.
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Eine solche Schaltung ist durch die JP-A 60171887
bekannt oder in der US-A 4 680 623 vorgeschlagen worden, die
der JP-A 60171887 entspricht.
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Durch die EP-A 0 138 074 ist eine
Signalbildungsschaltung bekannt, bei der der einzige Unterschied dieser
Schaltung gegenüber der durch die JP-A 60171887 bekannten
Schaltung darin besteht, daß in der Schaltung nach der
EP-A 0 138 074 die beiden ersten Prozesse simultan in einer
Farbsignalmatrixschaltung und der letzte in einem Farbverschlüssler
zusammen mit dem Verschlüsseln der Primärfarbsignale
ausgeführt wird.
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Es ist bekannt, daß Komplementärfarbfilter dazu
verwendet werden, um eine ausgewählte Farbkomponente der
Primärfarben zu unterdrücken, d. h. Rot (R), Grün (G) und Blau (B).
Ein Gelb-(YE)-Komplementärfilter läßt R- und G-Komponenten
durch, ein Zyan-(CY)-Kompleinentärfilter läßt G- und
B-Komponenten durch, ein Magenta-(MG)-Komplementärfilter läßt R- und
B-Komponenten durch, und ein Weiß-(W)-Komplementärfilter läßt
alle R-, G- und B-Primärfarbsignale durch.
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Folglich können zwei oder mehr Primärfarbkomponenten
(R und G, G und B, R und ß oder R, G und B) ein Einzelfilter
durchlaufen, wenn diese Komplementärfarbfilter in einer
Farbfernsehkamera verwendet werden. Deshalb wird durch Reduzieren
der Anzahl der Filter im Lichtführungsweg die Lichtmenge der
Primärfarbsignale, die auf die Bildabtasteinrichtung
beispielsweise auf eine Bildabtaströhre oder eine
Festkörperbildabtasteinrichtung auftrifft, vergrößert. Folglich kann,
wenn das Bild ein dunkles Objekt enthält, ein
Videoausgangssignal mit einem hohen Pegel von einer Camera erhalten
werden, bei der Komplementärfilter verwendet werden.
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Bei einer konventionellen
Komplementärfarbfernsehcamera dieser Art wird das durch die
Bildabtasteinrichtung erzeugte Videosignal als Luminanzsignal
durch ein Tiefpaßfilter (LPF) übertragen, das als
Einzelzusammensetzschaltung für die Ausgangssignale der Camera
arbeitet. Dieses Tiefpaßfilter kann man sich als separates
Luminanzsignalsystem denken, das dazu vorgesehen ist, die
Komplementärfarbfilter daran zu hindern, daß sie ihren Vorteil
verlieren, d. h. ein hohes Ausgangssignal von einer
beschränkten Bildhelligkeit, und weiter ein Rauschen aufgrund eines
Mischens mit dem Luminanzsignal vermeiden.
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Wenn ein Luminanzsignal durch einfaches
Zusammensetzen oder Addieren von Videoausgangssignalen durch ein
Tiefpaßfilter erzeugt wird, wie bei der oben beschriebenen
vorgeschlagenen Komplementärfarbfernsehcamera, ist es schwierig,
alle drei der folgenden Bedingungen wegen der damit
verbundenen Charakteristik des Luminanzsignals zu erfüllen.
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Was die erste Bedingung anbetrifft, so wird im
allgemeinen das Verhältnis der Primärfarbsignale, d. h. der R-, G-
und B-Signale, die im Luminanzsignal Y der Farbfernsehcamera
enthalten sind, durch die individuelle Fernsehnorm bestimmt.
Beispielsweise ist bei der NTSC-Norm das Verhältnis der R-,
G- und B-Primärfarbsignale auf 0,3 : 0,59 : 0,11 normiert.
Das heißt, daß die Luminanz (Y) wie folgt ausgedrückt werden
kann:
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Y= 0,3R + 0,59 G + 0,11 B (1)
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In der Praxis sind die Komplementärfarbfilter so ausgelegt,
daß sie ein Luminanzsignal erzeugen, das ein Verhältnis hat,
das in der Nähe des obigen liegt, und daß die
Luminanzreproduzierbarkeit oder Genauigkeit der Filter optimal ist, wenn
das Luminanzsignal sich an das exakte Verhältnis nach der
Gleichung (1) annähert.
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Als zweite Bedingung werden bei der
Komplementärfarbfernsehcamera die R-, G- und B-Primärfarbsignale durch
Matrixbildung einer Anzahl von Komplementärfarbsignalen
erhalten, die von der Bildabtasteinrichtung erhalten werden; wenn
jedoch Unterschiede in der Empfindlichkeit der Anzahl der
Bildabtasteinrichtungen in Bezug auf die
Komplementärfarbsignale vorhanden sind, kann dann eine gefaltete Verzerrung mit
dem Luminanzsignal gemischt werden. Die gefaltete Verzerrung
wird als das sogenannte Faltungsrauschen bezeichnet, das
durch das Signalabtasten bekannt ist.
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Beispielsweise werden bei einer
Komplementärfarbfernsehcamera, die ein YE und CY-Komplementärfilter und außerdem
ein Weißcolorfilter (W) zum Übertragen der R-, G- und
B-Primärfarbsignale hat, wenn die B-, R- und G-Primärfarbsignale
durch Ausführen der Operationen erhalten werden, die durch
die folgenden Gleichungen auf der Basis der W, YE- und CY-
Komplementärfarbsignale erhalten werden, die von einer
Bildabtasteinrichtung erhalten werden, die W-, YE und CY-
Komplementärfarbsignale während einer Pixelperiode 1T
abgetastet, wie in Fig. 1a gezeigt ist. Das kann auch wie folgt
ausgedrückt werden:
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W - YE = (R + G + B) - (R + G) = B (2)
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W - CY = (R + G + B) - (B + G) = R (3)
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YE + CY - W = (R + G) + (B + G)
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- (R + G + B) = G (4)
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In diesem Fall beträgt jede der Perioden der W-, YE-
und CY-Komplementärfarbsignale das Dreifache der
Abtastfrequenz, die zur aufeinanderfolgenden Abtastung der W-, YE- und
CY-Komplementärfarbsignale verwendet wird. Insbesondere
werden W, YE und CY durch ein Abtastsignal abgetastet, das eine
erste Frequenz hat, so daß jedes erhaltene W-, YE- und CY-
Ausgangssignal eine Frequenz hat, die gleich einem Drittel
der ersten Abtastfrequenz ist. Folglich hat jedes der
erhaltenen Ausgangssignale W, YE und CY eine Periode, die drei Mal
länger als die des Abtastsignals ist, das die erste Frequenz
hat.
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Folglich werden, wie in Fig. 2 gezeigt, in den
Signalkomponenten des Videoausgangssignals der
Bildabtasteinrichtung die W-, YE und CY-Komplementärfarbsignalkomponenten
an einer Position produziert, die einer Abtastfrequenz fS auf
einer räumlichen Frequenzachse f entspricht, und die W-, YE-
und CY-Komplementärfarbsignalkomponenten, die jeweils eine
gegenseitige Phasendifferenz von 120º haben, werden ebenfalls
jeweils an Positionen fS/3 und 2fS/3 erzeugt. Weiter werden
auch untere und obere Seitenband-Modulationssignalkomponenten
LB1 und UB1 sowie LB2 und UB2 erzeugt, die die
Abtastpositionen 1/3fS und 2/3fS als Mittelpunkt haben.
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Das untere Seitenband-Modulationssignal LB1 der W-,
YE und CY-Komplementärfarbsignalkomponenten, das eine
Frequenz von fS/3 hat, kann so zurückgefaltet werden, daß es die
Basisband-Luminanzsignalkomponente Y erreicht, und es kann in
einem vergleichsweise hohen Frequenzbereich der
Luminanzsignalkomponente Y gemischt werden. Dieses Zurückfalten und
Mischen verursacht eine Verminderung der Bildqualität, so daß
in einem reproduzierten Bild Interferenzmuster als Folge die
sogenannte Faltungsstörung erscheint.
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Bezüglich der dritten Bedingung wird in einer
konventionellen Komplementär-Farbfernsehcamera eine geeignete
Signalverarbeitung durchgeführt, so daß die R-, G- und
B-Primärfarbsignale durch Durchführen der oben beschriebenen
Umwandlungsoperation gebildet werden, wobei die Gleichungen (2)
bis (4) und die W-, YE und CY-Komplementärfarbsignale
verwendet werden, und das Luminanzsignal Y wird durch Mischen der
Primärfarbsignale mit einem Verhältnis gebildet, wie es oben
in der Gleichung (2) festgesetzt ist. Wenn diese beiden
Operationen durchgeführt werden, tritt trotzdem ein
Rauschgemisch unvermeidlich auf, und, was problematischer ist, dieses
Rauschen kann über den gesamten Frequenzbereich des
Luminanzsignals Y durch Mischen vorhanden sein.
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Der Pegelausgleich der Komplementärfarbsignale und
die Luminanzreproduzierbarkeit des Luminanzsignals Y werden
durch die Spektralempfindlichkeit jeder der Anzahl der
Elemente bestimmt, die die Bildabtasteinrichtung bilden, sowie
durch die Farbkodierung während der Umwandlung der
Komplementärfarbsignale in die Primärfarbsignale.
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Wie oben beschrieben werden bei der konventionellen
Komplementärfarbfernsehcamera die von der
Bildabtasteinrichtung erhaltenen Komplementärfarbsignale ohne Rücksicht auf
ihre jeweiligen Frequenzen simultan verarbeitet. Wenn man
daher wünscht, daß die Charakteristik des Luminanzsignals
geändert werden soll, um einen bestimmten Zweck zu erreichen,
kann ein Luminanzsignal, das eine solche Charakteristik hat,
wegen einer geringen Parameterflexibilität nicht gebildet
werden.
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Bei der konventionellen Komplementärfarbfernsehcamera
hat man herausgefunden, daß es schwierig ist, eine gute
Luminanzreproduzierbarkeit aufrecht zu erhalten, wenn man
gefaltete Signale und Rauschen durch Steuern des Pegelabgleichs
der Komplementärfarbsignale effektiv einschränken will.
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Es ist demnach eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine Luminanzsignalbildungsschaltung bereitzustellen,
die ein Luminanzsignal bilden kann, das eine verbesserte
Charakteristik auf der Basis der Komplementärfarbsignale hat,
wobei durch die Schaltung die oben angegebenen Mängel
eliminiert werden können, die den früher vorgeschlagenen Systemen
anhaften.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist
es, eine Luminanzsignalbildungsschaltung bereitzustellen, die
in der Lage ist, entweder eine gute
Luminanzreproduzierbarkeit oder eine Reduzierung des Rauschens auszuwählen.
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Eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es, eine Luminanzsignalbildungsschaltung bereitzustellen,
die ein Luminanzsignal bilden kann, das eine hohe
Bildqualität hat, wobei eine Faltungsverzerrung effektiv eingeschränkt
wird.
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Eine andere noch weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung besteht darin, eine Luminanzsignalbildungsschaltung
bereitzustellen, mit der man eine gute
Luminanzreproduzierbarkeit beibehalten kann, die einen guten Pegelabgleich der
Komplementärfarbsignale verläßlich beibehält, wobei das
Rauschen effektiv vermindert wird.
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Schließlich besteht eine noch andere Aufgabe der
vorliegenden Erfindung darin, eine
Luminanzsignalbildungsschaltung bereitzustellen, bei der das Mischungsverhältnis der
Farbkomponenten, die das Luminanzsignal bilden, eine gute
Luminanzreproduzierbarkeit vorsieht und bei der ein
Luminanzsignal mit geringem Rauschen gemäß der Lichtmenge von dem
Bild gesteuert werden kann, die auf die Camera auftrifft.
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Nach einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung
wird ein zusammengesetztes Luminanzsignal in einer
Komplementärfarbvideocamera
erzeugt, bei der das Faltungsmischungs-
oder Interfrequenzproblem behandelt wird und das einen
relativ niedrigen Rauschpegel hat. Beim Erzeugen dieses
zusammengesetzten Luminanzsignals werden Komplementärfarbsignale in
Bezug auf den Pegel ausgeglichen, wobei eine
Empfindlichkeitskorrekturschaltung verwendet wird, die auf die
Farbtemperatur des gerade durch die Camera ermittelten Bildes
antwortet. Gleichzeitig werden Weißabgleich-Primärfarbsignale
erzeugt, wobei die ursprünglichen Komplementärfarbsignale und
eine Verstärkungsregelschaltung verwendet werden, die
ebenfalls auf die ermittelte Farbtemperatur des Bildes antwortet.
Die Weißabgleich-Primärfarbsignale werden dann mit einem
speziellen Verhältnis gemischt, das durch die Normen der
speziellen angewandten Fernsehsysteme wie der des NTSC-, PAL-
Systems bestimmt wird.
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Die pegelabgeglichenen Komplementärfarbsignale werden
addiert und durch ein Hochpaßfilter geführt, das eine
Grenzfrequenz hat, die auf der Abtastfrequenz basiert, die
verwendet wird, um die Farbdaten herzuleiten, und dann wird das
gewünschte weißabgeglichene Primärfarbsignal durch ein
Tiefpaßfilter geführt, das die gleiche Grenzfrequenz wie das
Hochpaßfilter hat. Die Ausgangssignale dieser beiden Filter
werden addiert, um das zusammengesetzte Luminanzsignal zu
bilden, das keine Faltungsinterferenz und nur einen niedrigen
Rauschanteil hat.
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Nach einem anderen Gesichtspunkt der vorliegenden
Erfindung wird das gewünschte, weißabgeglichene
Primärfarbsignal proportional mit dem pegelabgeglichenen
Komplementärfarbsignal kombiniert, das auf dem Pegel des ursprünglichen
Bildsignals basiert, so wie es durch die
Bildabtasteinrichtung produziert wird. Dieser Bildsignalpegel wird von einer
Verstärkungsregelschaltung hergeleitet, die üblicherweise im
Signalpfad der Bildabtasteinrichtung verwendet wird.
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Die vorliegende Erfindung befaßt sich auch mit der
Bereitstellung eines zusammengesetzten Luminanzsignals, das
von pegelabgeglichenen Komplementärfarbsignalen und
weißabgeglichenen Primärfarbsignalen hergeleitet wird, wobei beide in
Abhängigkeit von der ermittelten Bildfarbtemperatur
hergeleitet
werden, wobei man üblicherweise eine einzige
Farbtemperaturkorrekturschaltung verwendet.
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Die obigen und anderen Aufgaben, Gesichtspunkte und
Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden
ausführlichen Beschreibung und den Ausführungsbeispielen
deutlich, die man in Verbindung mit den beiliegenden
Zeichnungen lesen soll, bei denen gleiche Bezugszeichen die
gleichen oder ähnliche Elemente darstellen.
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Es zeigen:
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Fig. 1 eine graphische Darstellung von
Signalschwingungsformen, die bei der Erklärung der Probleme bei einer
Luminanzsignalverarbeitungsschaltung einer Fernsehcamera
hilfreich sind;
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Fig. 2 eine graphische Darstellung von Kennlinien,
die bei der Erklärung der Probleme bei einer konventionellen
Luminanzverarbeitungsschaltung hilfreich sind;
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Fig. 3 ein schematisches Blockdiagramm einer
Luminanzsignalbildungsschaltung;
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Fig. 4 eine graphische Darstellung einer Kennlinie
eines Luminanzsignals;
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Fig. 5 eine schematisches Blockdiagramm einer
Ausführungsform einer Luminanzsignalbildungsschaltung nach der
vorliegenden Erfindung;
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Fig. 6 ein schematisches Blockdiagramm einer anderen
Luminanzsignalbildungsschaltung; und
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Fig. 7 ein schematisches Blockdiagramm einer anderen
Ausführungsform einer Luminanzsignalbildungsschaltung nach
der vorliegenden Erfindung.
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Gemäß Fig. 3 hat eine Videosignalbildungsschaltung 1
eine Fernsehcamera 2, die eine Bildabtasteinrichtung 3
enthält, die aus CCD-Elementen mit Komplementärfarbfiltern
bestehen kann. Das Ausgangssignal der Bildabtasteinrichtung 3
wird durch eine Bildsignalausgangsschaltung 4 in Bezug auf
seine Schwingungsform geformt, durch eine AGC-Schaltung 10
bezüglich seiner Verstärkung geregelt und zu einem
Farbkomponentenseparator 5 geliefert. Der Farbkomponentenseparator 5
trennt drei ausgewählte Komplementärfarbsignale W&sub1;, YE1 und
CY1 aus dem Gesamtbildsignal und liefert die drei Signale zu
einer Empfindlichkeitskorrekturschaltung 6. Die
Empfindlichkeitskorrekturschaltung 6 korrigiert gemäß der
unterschiedlichen Empfindlichkeit der Bildabtasteinrichtung 3 und enthält
veränderbare Verstärker 7W, 7Ye und 7CY, die eine
Verstärkungsregelschaltung 7 bilden, die jeweils die
Komplementärfarbsignale W&sub1;, YE1 und CY1 empfängt. Die Amplituden der
Komplementärfarbsignale W&sub1;, YE1 und CY1 werden jeweils durch
die veränderbaren Verstärker 7W, 7YE und 7CY in Abhängigkeit
von den Korrektursignalen CW, CYE und CCY eingestellt, die
von einer Farbtemperaturkorrekturschaltung 8 hergeleitet
werden. Die Farbtemperaturkorrekturschaltung 8 weist
Korrektursignalerzeuger 8W, 8YE und 8CY auf, die veränderbare
Widerstände aufweisen kann, die automatisch in Abhängigkeit von
einem Farbtemperaturermittlungssignal CTE eingestellt werden,
das durch einen Farbtemperaturdetektor 9 erzeugt wird, der in
der Fernsehcamera 2 eingebaut ist.
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Folglich werden durch Verwendung der
Empfindlichkeitskorrekturschaltung 6 die jeweiligen Pegel der
Komplementärfarbsignale W&sub1;, YE1 und CY1, die vom
Farbkomponentenseparator ausgegeben wurden, auf einen vorgegebenen Pegel CR&sub0;
eingestellt, wodurch die pegelabgeglichenen
Komplementärfarbsignale W&sub2;, YE2 und CY&sub2; zu einen Schaltsignaladdierer 11
geliefert werden.
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Diese Pegelabgleichsoperation ist in Fig. 1 graphisch
dargestellt, aus der man sieht, daß das Signal W&sub1; durch eine
ausgewählten Höhe pegelverschoben wird, um ein Signal W&sub2; mit
einem vorgegebenen Pegel CR&sub0; zu erzeugen. Auf ähnliche Weise
werden die Farbsignale YE1 und CY1 ebenfalls um jeweils
ausgewählte Beträge als Antwort auf das Signal CTE von dem
Farbtemperaturdetektor 9 pegelverschoben, um sie ebenso auf den
vorgegebenen Pegel CR&sub0; zu bringen.
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Der Signaladdierer 11 führt eine derartige
Schaltoperation aus, daß er nacheinander die Komplementärfarbsignale
W&sub2;, YE2 und CY2 mit einer passenden Zeitsteuerung auswählt,
um die Komplementärfarbsignale W, YE und CY zu erhalten,
wodurch ein erstes Luminanzsignal Y1 erhalten wird, das durch
aufeinanderfolgendes und wiederholtes Ausgeben der
pegelabgeglichenen Komplementärfarbsignale W&sub2;, YE2 und CY2 gebildet
wird. Dieses erste Luminanzsignal Y1 wird dann durch ein
Hochpaßfilter 12 geführt. Eine Zeitsteuerschaltung 24, die
die Arbeitsweise von mehreren Schaltungen bei vorgegebenen
Schaltzeiten steuert, ist nur allgemein gezeigt, da die
Details dieser Steuerschaltung nicht Teil der vorliegenden
Erfindung sind und in jedem Fall für den Fachmann auf dem
Gebiet von Videocameras bekannt sind.
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In der Zwischenzeit werden die
Komplementärfarbsignale W&sub1;, YE1 und CY1, die vom Farbkomponentenseperator 5
erhalten werden, auch zu einem Primärfarbsignalkonverter 15
geliefert. Der Primärfarbsignalkonverter 15 besteht aus einer
Matrixschaltung und stellt die Primärfarbsignale R&sub1;, G&sub1; und
B&sub1; bereit, die durch eine Konvertierung aufgrund der
Gleichungen (2) bis (4) erhalten werden. Die Primärfarbsignale
werden zu einer Weißabgleichschaltung 16 geliefert, die eine
Verstärkungsregelschaltung 17 aufweist, die aus regelbaren
Verstärkern 17R, 17G und 17B bestehen, die die
Primärfarbsignale R&sub1;, G&sub1; und B&sub1; empfangen und deren Verstärkung
einstellen, wobei die Korrektursignale CR, CG und CB verwendet
werden, die von den Korrektursignalgeneratoren 18R, 18G und 18B
erhalten werden. Die Farbtemperaturkorrekturschaltung 18
enthält Signalkorrekturgeneratoren 18R, 18G und 18B, die das
Farbtemperaturermittlungssignal CTE vom
Farbtemperaturdetektor 9 in der Fernsehcamera 2 erhalten und so arbeiten, daß
sie automatisch die Pegel der Korrektursignale CR, CG und CB
in Abhängigkeit von einer Änderung des
Farbtemperaturermittlungssignals CTE ändern. Die entsprechenden Amplituden der
Primärfarbsignale R&sub1;, G&sub1; und B&sub1; werden automatisch durch
regelbare Verstärker 17R, 17G und 17B in der
Verstärkungsregelschaltung 17 in Abhängigkeit von den Farbtemperaturen
eingestellt, so daß, wenn die Farbtemperatur sich ändert, die
Weißabgleichschaltung 16
Weißabgleich-Primärfarbchrominanzsignale R&sub2;, G&sub2; und B&sub2;, die jeweils eine geregelte
Farbtemperatur haben, zu einem Signalmischer 19 liefert. Der Mischer 19
mischt die Weißabgleich-Primärfarbchrominanzsignale R&sub2;, G&sub2;
und B&sub2; mit einem Verhältnis, das durch die obige Gleichung
(1) festgelegt ist, um so ein zweites Luminanzsignal Y&sub2; zu
erzeugen, das zu einem Tiefpaßfilter 20 geliefert wird.
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Aus Fig. 3 erkennt man, daß das erste Luminanzsignal
Y&sub1; dargestellt werden kann durch:
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Y&sub1; = W&sub2; + YE2 + CY2 (5)
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bei dem das Signal Y&sub1; einen Inhalt hat, der durch Addieren
der pegelabgeglichenen Komplementärfarbsignale W&sub2;, YE2 und
CY&sub2; erhalten wird. Komponenten dieser Signale in dem relativ
hohen Frequenzbereich, der durch die Grenzfrequenz des
Hochpaßfilters 12 bestimmt wird, die Signalkomponenten von 500
kHz oder mehr aufweisen können, werden durch ein
Hochpaßfilter 12 extrahiert und zu einem Signaladdierer 25 als Signal
Y1H geliefert.
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Das Ergebnis, das durch die Arbeit der Schaltung
gemäß obiger Gleichung (5) erhalten wird, ist mit dem Ergebnis
äquivalent, das durch Addieren der Primärfarbsignale R, G und
ß bei einem Verhältnis von 2 : 3 : 2 erhalten wird, wie es
durch die Gleichungen (2) bis (4) angegeben wird, wenn sie
durch eine allgemeine Gleichung wie folgt dargestellt werden.
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Y&sub1; = W + YE + CY
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= (R + G + B) + (R + G) + (B + G)
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= 2 R + 3 G + 2 B (6)
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Wenn man das Luminanzsignal Y&sub1; der Gleichung (6) mit
dem Luminanzsignal Y der Gleichung (1) vergleicht, so sieht
man, daß beide Signale die Primärfarbsignale R, G und B mit
im wesentlichen im gleichen Verhältnis aufweisen. Wenn 0,3 R
+ 0,59 G + 0,11 B mathematisch völlig verschieden von 2R + 3G
+ 2B ist, produzieren diese zwei Verhältnisse praktische
Ergebnisse, die eng beieinander liegen, da die G-Komponente
führt oder die höchste in beiden Verhältnissen ist.
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Demnach ist ein erstes Luminanzsignal Y1H mit einem
hohen Frequenzbereich am Ausgang des Hochpaßfilters 12 in der
Praxis mit dem Ergebnis äquivalent, das durch Mischen der
Signalkomponenten im Frequenzbereich über 500 kHz jeder der
pegelabgeglichenen Komplementärfarbsignale W&sub2;, YE2 und CY2
der Signalkomponenten des Luminanzsignals Y erhalten werden
würde. Das gewünschte Ergebnis wird nur durch Verwendung
eines Hochpaßfilters erhalten.
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Im Luminanzsignal Y&sub1; mit dem obigen Inhalt sind wie
unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben die Pegel der
Komplementärfarbsignale
W, YE und CY, die jeweils eine räumliche
Frequenz gleich 1/3 der Abtastfrequenz fS haben, zueinander
gleich und haben eine gegenseitige Phasendifferenz von 120º,
so daß sie sich einander löschen. Daher ist das Ergebnis
gleich dem, wo die Schwingungskomponente LB1 des unteren
Seitenbands und die obere Seitenbandkomponente UB1 (Fig. 2)
vermindert oder unterdrückt werden.
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Demnach wird das Luminanzsignal Y1H durch effektives
Entfernen des gefalteten Signals aus dem gemischten
Luminanzsignal Y&sub1; (W&sub2; + YE2 + CY2) bei einer Frequenz gebildet, die
höher als die Grenzfrequenz (fCUT = 500 kHz) des
Hochpaßfilters 12 ist, auf der Basis der Komplementärfarbsignale, die
eine räumliche Frequenz haben, die gleich einem Drittel der
Abtastfrequenz ist, wodurch die Möglichkeit der Erzeugung
einer Verzerrung aufgrund einer Faltung effektiv verhindert
wird, die Streifenmuster auf dem reproduzierten Bild
verursacht, und wobei ein Luminanzsignal mit einem geringen
Rauschanteil erhalten werden kann.
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Das zweite vom Mischer 19 erhaltene Luminanzsignal Y2
wird durch Addierung und Mischen der weißabgeglichenen
Primärfarbsignale R&sub2;, G&sub2; und B&sub2; mit einem Verhältnis der
Primärfarbchrominanzsignale R, G und B gebildet, so wie es durch
die Fernsehsignale nach der NTSC-Norm bestimmt wird, d. h. 0,3
: 0,59 : 0,11, so wie es durch die folgende Gleichung in der
gleichen Weise angegeben wird, wie dies unter Bezug auf die
Gleichung (1) beschrieben wurde:
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Y&sub2; = 0,3 R&sub2; + 0,59 G&sub2; + 0,11 B&sub2; (7)
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Das zweite Luminanzsignal Y&sub2; vom Mischer 19 hat daher
eine bessere Luminanzreproduzierbarkeit oder Echtheit des
reproduzierten Bildes verglichen mit dem ersten
Luminanzsignal Y&sub1;, das oben in Bezug auf die erste Bedingung
beschrieben wurde; es hat jedoch einen größeren Rauschanteil, wie
oben in Bezug auf die dritte Bedingung beschrieben wurde.
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Die Signalkomponenten des zweiten Luminanzsignals Y2
in dem relativ niedrigen Frequenzbereich werden durch ein
Tiefpaßfilter 20 extrahiert und als zweites Luminanzsignal
Y2L mit einem niedrigen Frequenzbereich vorgesehen.
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Die Grenzfrequenz fCUT des Tiefpaßfilters 20 wird
gleich der des Hochpaßfilters 12 (fCUT = 500 kHz) ausgewählt.
Somit kann das Luminanzsignal Y2L, das eine gute
Luminanzreproduzierbarkeit hat, für die Signalkomponenten der
Frequenzen gebildet werden, die niedriger als die Grenzfrequenz fCUT
des Tiefpaßfilters 20 sind, wie in Fig. 4 dargestellt ist.
Anders ausgedrückt kann ein Luminanzsignal, das eine gute
Reproduzierbarkeit in Bezug auf ein Bild hat, das einen
relativ großen Bereich auf dem Bildschirm hat, erhalten werden.
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Ein Addierer 25 addiert das erste und zweite
Luminanzsignal Y1H und Y2L und liefert ein summiertes
Ausgangssignal an eine Videdsignalausgangsschaltung 31 als
zusammengesetztes Luminanzsignal YLH.
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Die Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y, die durch einen
Farbdifferenzsignalkonverter 32 auf der Basis der
weißabgeglichenen Primärfarbsignale R&sub2;, G&sub2; und B&sub2; konvertiert wurden,
werden ebenfalls zur Videosignalausgangsschaltung 31
geliefert. Nachdem ein vorgegebenes Synchronisationssignal zu den
Farbdifferenzsignalen addiert wurde, wird ein
Ausgangsvideosignal VDOUT als Ausgangssignal der
Videosignalbildungsschaltung 1 herausgeführt.
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Gemäß der Ausführungsform von Fig. 3 wird unter den
Luminanzsignalen, die auf der Basis der
Komplementärfarbsignale W, YE und CY gebildet werden, die Signalkomponente Y1H
des Luminanzsignals im hohen Frequenzbereich gebildet, in
welchem die gefaltete Signalkomponente gemischt werden kann,
und diese Signalkomponente Y1H wird so geregelt, daß die
Komplementärsignale W, YE und CY pegelabgeglichen sind. Somit
kann ein Verminderung der Bildqualität, die durch das
gefaltete Signal verursacht werden könnte, wirksam verhindert
werden. Weiter wird die Signalkomponente Y&sub2; des
Luminanzsignals YL+H im relativ niedrigen Frequenzbereich als
Luminanzsignal gebildet, das eine gute Luminanzreproduzierbarkeit
aufgrund eines Mischens der Primärsignale R, G und B mit
einem Verhältnis hat, das durch die Fernsehnorm bestimmt ist,
die in diesem Beispiel die NTSC-Norm ist.
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Fig. 5 zeigt eine zweite Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung, bei der die gleichen Teile mit den gleichen
Bezugszeichen wie bei der Ausführungsform von Fig. 3
bezeichnet sind. Bei dieser zweiten Ausführungsform ist zusätzlich
zum Schaltungsbeispiel von Fig. 3 eine
Mischverhältnisregelschaltung 23, die Verstärker 13 und 14 für eine regelbare
Verstärkung, einen Inverter 21 und einen Addierer 22
aufweist, vorgesehen. Das erste Komplementärfarbluminanzsignal
Y&sub1;, das durch den Schaltaddierer 11 erzeugt wird, wird wieder
zu einem Hochpaßfilter 12 geliefert; dieses Signal wird
jedoch auch zu dem regelbaren Verstärker 13 geführt. Das zweite
Luminanzsignal Y2, das durch den Mischer 19 erzeugt wird,
wird unmittelbar nur zum regelbaren Verstärker 14 geführt.
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Die Verstärkung des regelbaren Verstärkers 13 wird
durch ein Verstärkungsregelsignal AGC gesteuert, das von der
AGC-Schaltung 10' erhalten wird, wobei dieses
Verstärkungsregelsignal auch zur Regelung der Verstärkung des Bildsignals
verwendet wird, das durch die Bildabtasteinrichtung 3 erzeugt
wird. Die Verstärkung des regelbaren Verstärkers 14 wird
durch ein Signal gesteuert, das durch Invertieren des AGC-
Signals gebildet wird, wobei ein Inverter 21 verwendet wird,
so daß der regelbare Verstärker durch ein Steuersignal
gesteuert wird, das in einer Richtung entgegen zur
Regelrichtung des regelbaren Verstärkers 13 sich ändert. Die
Ausgangssignale von den regelbaren Verstärkern 13 und 14 werden durch
den Addierer 22 addiert, und das summierte Ausgangssignal
wird durch das Tiefpaßfilter 20 geführt. Da das AGC-Signal
sich in Abhängigkeit von der Lichtmenge ändert, die auf die
Camera 2 auftrifft, arbeitet die
Mischungsverhältnisregelschaltung 23 so, daß sie das Mischungsverhältnis zwischen den
beiden Luminanzsignalen Y&sub1; und Y&sub2; in Abhängigkeit vom
Lichtbetrag steuert, der auf die Camera auftrifft.
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Ein zusammengesetztes Luminanzsignal, das durch
Mischen der Luminanzsignale Y&sub1; und Y&sub2; mit einem Verhältnis in
Abhängigkeit von der auf die Camera auftreffenden Lichtmenge
erhalten wird, wird dann durch ein Tiefpaßfilter 20 geführt,
so daß eine Signalkomponente des Luminanzsignals im relativ
niedrigen Frequenzbereich extrahiert wird und zu einem
Signaladdierer 25 als drittes Luminanzsignal Y3L geliefert
wird.
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Wenn somit die Höhe der Komponenten des
Luminanzsignals Y&sub2;, das durch die Mischungsverhältnisregelschaltung 23
ausgewählt wird, größer als die des Luminanzsignals Y&sub1; im
Frequenzbereich ist, der unter der Grenzfrequenz fCUT des
Tiefpaßfilters 20 liegt, kann ein Luminanzsignal Y3L mit
einer guten Luminanzreproduzierbarkeit erhalten werden.
Anders ausgedrückt kann ein Luminanzsignal mit einer guten
Reproduzierbarkeit in Bezug auf ein Bild, das eine relativ
große Fläche auf dem Bildschirm hat, erhalten werden.
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Wenn die Höhe der Komponenten des Luminanzsignals Y1,
das durch die Mischregelschaltung 23 ausgewählt wird, höher
als die des Luminanzsignals Y&sub2; ist, kann ein Luminanzsignal
Y3L mit einem niedrigen Rauschanteil erhalten werden. In
diesem Fall ist das Signal Y3L sehr effektiv, wenn ein Objekt
einen niedrigen Beleuchtungspegel hat und die Menge des
Lichts, das auf die Camera auftrifft, sehr niedrig ist.
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Der Signaladdierer 25 addiert das erste
Luminanzsignal Y1H und das dritte Luminanzsignal Y3L, und das summierte
Ausgangssignal wird zu einer Videosignalausgangsschaltung 31
als zusammengesetztes Luminanzsignal YL+H geliefert.
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Nach der Ausführungsform von Fig. 5 wird das
Mischungsverhältnis zwischen dem ersten Luminanzsignal Y&sub1; mit
dem niedrigen Rauschanteil und dem zweiten Luminanzsignal Y&sub2;,
das eine gute Luminanzreproduzierbarkeit hat, durch ein
Steuersignal wie das AGC-Signal in der
Mischungsverhältnisregelschaltung 23 geregelt, so daß mehr als das eine oder das
andere der Luminanzsignale ausgewählt werden kann, so wie es
die speziellen Lichtbedingungen erfordern.
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Unter den von den Komplementärfarbsignalen W, YE und
CY hergeleiteten Luminanzsignalen wird die Signalkomponente
Y1H des Luminanzsignals im hohen Frequenzbereich, in der die
gefaltete Signalkomponente darin gemischt sein kann, so
geregelt, daß die Komplementärsignale W, YE und CY
pegelabgeglichen sind, wodurch eine Verschlechterung des reproduzierten
Bildes aufgrund des gefalteten Signals verhindert wird.
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Die Signalkomponente Y3L des Luminanzsignals YL+H im
relativ niedrigen Frequenzbereich kann durch Mischen des
pegelabgeglichenen Luminanzsignals Y&sub1; mit dem Luminanzsignal
Y&sub2;
gebildet werden, in welchem das Signal Y&sub2; durch Mischen
der Primärfarbsignale R, G und B mit dem Verhältnis gebildet
wird, das durch die Fernsehnorm (NTSC) bestimmt wird, um eine
gute Luminanzreproduzierbarkeit zu haben, und mit einem
Mischverhältnis, daß in Abhängigkeit von der auftreffenden
Lichtmenge (AGC) bestimmt wird.
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Somit kann global betrachtet ein Luminanzsignal, das
eine sehr viel bessere Charakteristik verglichen mit dem
Signal hat, das auf konventionelle Weise gebildet wird,
erhalten werden, wenn man Komplementärfarbsignale verwendet.
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Es ist klar, daß eine
Mischungsverhältnisregelschaltung 23 als Schaltregelschaltung gebildet sein kann, um das
eine oder das andere Luminanzsignal Y1 und Y2 durch Schalten
entsprechend eines Schwellwertes des AGC-Signals auszuwählen.
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Fig. 6 zeigt eine dritte Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung, bei der die gleichen Bezugszeichen die
gleichen Teile wie bei der Ausführungsform von Fig. 3
bezeichnen. Diese dritte Ausführungsform sieht einen ersten
Satz von Korrektursignalen CR, CG und CB sowie einen zweiten
Satz von Korrektursignalen CW, CYE und CCY vor, die jeweils
zu einer Verstärkungsregelschaltung 17 der
Weißabgleichsschaltung 16 und zu einer Verstärkungsregelschaltung 7 einer
Empfindlichkeitskorrekturschaltung 6 geliefert werden.
Insbesondere wird in Fig. 6 eine Farbtemperaturkorrekturschaltung
35, die auf das Farbtemperaturermittlungssignal CTE
antwortet, gemeinsam durch sowohl die
Empfindlichkeitskorrekturschaltung 6 als auch durch die Weißabgleichsschaltung 16
verwendet. Der erste Satz der Korrektursignale CR, CG und CB,
der von den Korrektursignalgeneratoren 35A, 35B und 35C in
der Farbtemperaturkorrekturschaltung 35 erhalten wird, wird
unmittelbar als Korrektursignal für die
Verstärkungsregelschaltung 17 in der Weißabgleichsschaltung 16 verwendet.
Zusätzlich wird der erste Satz der Korrektursignale CR, CG
und CB zu einer Korrektursignaloperationsschaltung 36
geführt, in welcher eine vorgegebene Umwandlungsoperation
durchgeführt wird, wodurch der zweite Satz von
Korrektursignalen CW, CYE und CCY gebildet wird, die zur
Verstärkungsregelschaltung
7 in der Empfindlichkeitskorrekturschaltung 6
geführt werden.
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Wenn insbesondere angenommen wird, daß die
weißabgeglichenen Primärfarbsignale R&sub2;, G&sub2; und B&sub2; erhalten werden,
wobei die Korrektursignale CR, CG und CB in der
Verstärkungsregelschaltung 17 verwendet werden, wie nachfolgend
dargestellt,
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R&sub2; = G&sub2; = B&sub2; = K
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wird dann eine Korrektursignaloperationsschaltung 36 auf der
Basis der unten angegebenen Beziehung eingerichtet, um die
Korrektursignale CW, CYE und CCY zu erzeugen, die zum Erhalt
der pegelabgeglichenen Komplementärfarbsignale W&sub2;, YE2 und
CY2, die den gleichen Pegel haben, erforderlich sind, wie
durch die folgende Gleichung dargestellt wird, die auf den
Komplementärfarbsignalen W&sub2;, YE1 und CY1 basiert, die von
Farbkomponentenseparator 5 in der Verstärkungsregelschaltung
7 geliefert werden:
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W&sub2; = YE2 = CY2 = CR&sub0; (9)
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Um die weißabgeglichenen Primärfarbsignale R&sub2;, G&sub2; und
B&sub2; aus den Komplementärfarbsignalen W&sub1;, YE1 und CY1 zu
bilden, die vom Farbkomponentenseparator 5 geliefert werden,
sind ein Primärfarbsignalkonverter 15 und eine
Verstärkungsregelschaltung 17 in der Weißabgleichsschaltung 16
angeordnet, um die folgende Berechnung durchzuführen:
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wobei GR, GG und GB die jeweiligen
Weißabgleichregelverstärkungsfaktoren sind, die für die Primärfarbchrominanzsignale
R, G und ß in der Verstärkungsregelschaltung 17 vorzusehen
sind, und die MATRIX eine Matrix ist, die den
Operationsausdruck für eine Konvertierung der Komplementärfarbsignale W&sub1;,
YE1 und CY1 in die Primärfarbsignale R&sub1;, G&sub1; und B&sub1; im
Primärfarbsignalkonverter 15 darstellt.
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Die Gleichung (10) kann so umgewandelt werden, daß durch sie
die Komplementärfarbsignale W&sub1;, YE1 und CY1 wie folgt
ausgedrückt werden können:
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bei der Weißabgleichbedingung die Gleichung (8) in die
Gleichung (11) eingeführt werden kann, ergibt eine Substitution
der Gleichung (8) durch die Gleichung (11) folgende
Komplementärfarbsignale W&sub1;, YE1 und CY1:
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W&sub1; = K (a&sub1;&sub1;/GR + a&sub1;&sub2;/GG + a&sub1;&sub3;/Gb) (12)
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YE! = K (a2l/GR + a&sub2;&sub2;/GG + a&sub2;&sub3;/Gb) (13)
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CY1 = K (a&sub3;&sub1;/GR + a&sub3;&sub2;/GG + a&sub3;&sub3;/GB) (14)
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wobei aij (i = 1, 2, 3 und j = 1, 2, 3) ein Element einer
inversen Matrix ist [MAT]&supmin;¹
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Eine Verstärkung der Komplementärfarbsignale W&sub1;, YE1
und CY1 kann wie folgt erhalten werden, um so eine Gleichung
(9) aufzustellen, indem die Komplementärfarbsignale W&sub1;, YE1
und CY1 auf den gleichen Pegel CR&sub0; in den Gleichungen (12)
bis (14) eingestellt werden;
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GW= M/ W&sub1;
= M/K (a&sub1;&sub1;/GR + a&sub1;&sub2;/GG + a&sub1;&sub3;/GB) (15)
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GYE= M/ YE1
= M/K(a&sub2;&sub1;/GR + a&sub2;&sub2;/GG + a&sub2;&sub3;/GB) (16)
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GCY= M/ CY1
=M/K (a&sub3;&sub1;/GR + a&sub3;&sub2;/GG + a&sub3;&sub3;/GB) (17)
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Da die Gleichungen (15) bis (17) die Beziehung
zwischen den Verstärkungsfaktoren darstellen, die für den
Weißabgleich und die Verstärkungsfaktoren für den Pegelabgleich
erforderlich sind, wird die Verstärkung K des Weißabgleichs
auf der Basis der Korrektursignale CR, CG und CB erhalten,
die vorgesehen ist, den Weißabgleich bei der Anwendung der
Gleichung (8) zu bilden. Wenn die Komplementärfarbsignale W&sub2;,
YE2 und CY2, die einen Pegel haben, der mit dem Pegel CR&sub0; des
vorgegebenen Pegelabgleichs aufgrund der Substitution des
Verstärkungsfaktors K in die Gleichungen (15) bis (17)
zusammenfällt, durch die Operationen in der
Korrektursignaloperationsschaltung 36 erhalten werden, können die Spannungswerte
der Korrektursignale CW, CYE und CCY, die erforderlich sind,
um die pegelabgeglichenen Komplementärchrominanzsignale W&sub2;,
YE2 und CY2 zu erhalten, im pegelabgeglichenen Zustand
erhalten werden.
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Wenn die Verstärkungsregelschaltung 17 durch die
somit erhaltenen Korrektursignale CR, CG und CB geregelt wird,
können die weißabgeglichenen Primärfarbchrominanzsignale R&sub2;,
G&sub2; und B&sub2; erhalten werden. Wenn die
Verstärkungsregelschaltung 7 durch die Korrektursignale CW, CYE und CCY geregelt
wird, können die pegelabgeglichenen
Komplementärchrominanzsignale W&sub2;, YE2 und CY2 erhalten werden.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 wird die
Gesamtschaltung zur Bildung der Korrektursignale weiter dadurch
vereinfacht, daß eine einzige
Farbtemperaturkorrekturschaltung 35 verwendet wird, um gemeinsam die Korrektursignale CW,
CYE und CYE zu erhalten, um die pegelabgeglichenen
Komplementärfarbsignale W, YE und CY und die weißabgeglichenen
Primärfarbsignale R, G und B zu bilden.
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Fig. 7 zeigt eine vierte Ausführungsform nach der
vorliegenden Erfindung, bei der die gleichen Bezugszeichen
die gleichen Teile wie bei den Ausführungsformen von Fig. 3,
5 und 6 bezeichnen. Die Ausführungsform von Fig. 7 ist so
aufgebaut, daß sie die Mischungsverhältnisregelschaltung 23
der Ausführungsform von Fig. 5 für die in Fig. 6 gezeigte
Ausführungsform vorsieht. Folglich wird die einzige
Farbtemperaturkorrekturschaltung 35 dafür verwendet, um sowohl die
pegelabgeglichenen Komplementärfarbsignale als auch die
weißabgeglichenen Primärfarbsignale zu erhalten; und diese beiden
Luminanzsignale werden proportional kombiniert, um das
Eingangssignal zu einem Tiefpaßfilter 20 in Abhängigkeit vom
Pegel des Bildsignals zu bilden, wie es durch das AGC-Signal
von der Verstärkungsregelschaltung 10' dargestellt wird.
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Obgleich die oben beschriebenen Ausführungsformen so
eingerichtet sind, daß, nachdem die Komplementärfarbsignale
W, YE und CY durch eine Verstärkungsregelschaltung 7
pegelabgeglichen sind, die resultierenden Signale geschaltet und
durch die Schaltschaltung 11 addiert werden, kann eine
Signaladdierschaltung anstelle der Schaltschaltung 11 verwendet
werden, um so die Signale durch Addition zu Mischen.
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Weiter sind bei der Fernsehcamera 2, bei der wie
beschrieben die W-, YE- und CY-Komplementärfilter bei den
obigen Ausführungsformen verwendet werden, solche
Komplementärfilter nicht auf diese Anordnungen beschränkt, und es können
verschiedene andere Filteranordnungen verwendet werden.
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Bei den obigen unter Bezugnahme auf die Fig. 6 und 7
beschriebenen Ausführungsformen kann, obwohl die
Korrektursignale CW, CYE und CCY auf der Grundlage der Korrektursignale
CR, CG und CB berechnet werden, der gleiche Effekt erhalten
werden, wenn man die Korrektursignale CR, CG und CB auf der
Basis der Korrektursignale CW, CYE und CCY berechnet, die
durch die Farbtemperaturschaltung 35 erzeugt werden.
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Die obige Beschreibung ist für ein einziges
bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung angegeben worden. Es
ist jedoch klar, daß viele Modifikationen und Variationen
durch einen Fachmann durchgeführt werden können, ohne den
Rahmen der neuen Konzepte der Erfindung zu verlassen, der
durch die beiliegenden Ansprüche bestimmt ist.