DE2032110C3 - Farbfernsehkamera mit einer Aufnahmeröhre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Farbfernsehkamera mit einer Aufnahmeröhre mit vorgeschaltetem Farbcodierfilter, wie sie im Patentanspruch 1 vorausgesetzt ist.

Es ist bekannt, daß zum Codieren farbigen Lichts vom Aufnahmegegenstand ein Farbcodierstreifenfilter vor der lichtempfindlichen Elektrode (Photoelektrode) einer Fernsehkameraröhre angebracht werden kann. Die Farbinformation wird von der Kamera- oder Aufnahmeröhre beim Abtasten der Photoelektrode mit einem Elektronenstrahl als Phasen- und Amplitudenmodulation der Seitenbänder eines Trägers gewonnen. Die Trägerfrequenz wird dabei durch die Anzahl der während eines Abtastintervalls bestimmter Dauer abgetasteten Farbcodierstreifen bestimmt. Wenn man mehr als eine Farbe auf der Photoelektrode einer einzigen Aufnahmeröhre codiert, verringert sich die Anzahl der Aufnahmeröhren, die für eine Kamera zum Erzeugen von Primär-Farbsignalen (Signalen, die Information über das Farblicht vom Aufnahmegegenstand enthalten) benötigt werden. Dadurch verringern sich die Größe, das Gewicht und die Kosten der Farbfernsehkamera und wird die Schwierigkeit beseitigt, die Raster dreier getrennter Aufnahmeröhren miteinander zur Deckung zu bringen, wie es bei einer herkömmlichen Farbfernsehkamera erforderlich ist.
Eine Farbfernsehkamera mit einer einzigen Aufnahmeröhre ist in der USA.-Patentschrift 27 33 291 beschrieben. Bei ihr wird ein Farbcodierfilter verwendet, das Streifen für die Codierung von Rot- und 31auliclit sowie einen Transparentbereich für den Durchtritt eines Signals, das Information über die

<>5 Helligkeit des Aufnahmegegenstandes enthält, aufweist. Der Abstand der Farbcodierstreifen ist so ausgebildet, daß das Rot- und das Blaulicht des Aufnahmegegenstandes auf getrennten Trägerfrequenzen codiert werden.

Die von der Aufnahmeröhre erzeugten Signale werden auf frequenzselektiver Basis getrennt, demoduliert und mit dem Leuchtdichiesignal unter Erzeugung von RcU-, Blau- und Grün-Farbsignalen vereinigt.

Farbstreifenfilter mit abwechselnd blauen und roten Farbstreifen unterschiedlicher Breite oder mit abwechselnd roten und Purpurstreifen gleicher Breite sind ferner bereits in der DTPS I7 62 975 vorgeschlagen, wobei die verschiedenen Farbstreifen für Weißlicht gleiche Durchlässigkeit haben. Auch Farbstreiienfilter mit abwechselnden Streifen der Farben Gelb, Cyan und Magenta, welche sich periodisch wiederholen und welche die gleiche Durchlässigkeit tür weißes Licht haben, sind bereit·-- in der DT-OS 20 10 475 vorgeschlagen worden.

Eine andere Anordnung zum Codieren mehrerer Farben auf der Photoelektrode einer einzigen Fernsehkamcra-Aufnahmeröhre ist in der US-PS 33 78 633 beschrieben. Dort wird ein räumliches Farbcodierfilter verwendet, das ein erstes Gitter von abwechselnden Cyan- und Transparentstreifen sowie ein diesem überlagertes zweites Gitter mit abwechselnden Gelbund Transparentstreifen, die im Winkel zu den Streifen des ersten Gitters angeordnet sind, aufweist. Aufgrund der Winkelanordnung der beiden Gitter mit gleicher räumlicher Frequenz werden beim Abtasten des auf die Photoelektrodf abgebildeten Filtersireifcnmusters durch den Elektronenstrahl der Aufnahmt öhre zwei Trägerfrequenzen erzeugt. Die Cyanstreifen codieren Minusrotlicht, und die Gelbstreifen codieren Minusblaulicht. Die diese Farben verkörpernden elekfischen Signale können auf frequenzselektiver Basis get^nnt werden. Die mittlere Durchlässigkeit eines solchen Codierfilters läßt ein niederfrequentes Band von Signalen entstehen, welche die Helligkeit des Aufnahmegegenstandes verkörpern. Durch Subtrahieren der niederfrequenten Signale von den codierten Farbsignalen, die von den hochfrequenten Trägern erhalten werden, werden die gewünschten Farbsignale für die Zuleitung an einen Farbempfänger oder einen Fernsehsender erzeugt. Im Winkel zueinander angeordnete Farbstreifengitter sind ferner bereits durch die DT-PSen 19 56 939 und 19 56 940 vorgeschlagen worden, bei denen die beiden Farbstreifengitter durch die Farben Magenta und Gelb bzw. Magenta und Cyan oder auch Cyan und Gelb gebildet werden, wobei im letzteren Fall die Cyanstreifen des einen Gitters mit Graustreifen und die Gelbstreifen des anderen Gitters ebenfalls mit Graustreifen abwechseln. Eine solche Anordnung ist auch aus der US-PS 34 19 672 bereits bekannt, wobei sämtliche Streifen die gleiche Weißdurchlässigkeit aufweisen.

Mit diesen bekannten Codierfiltern erhält man codierte Farbsignale mit einer eigenen Trägerfrequenz für jede codierte Farbe. Dabei kann es geschehen, daß durch Vereinigung der getrennten Trägerfrequenzen eine Schwebungsfrequenz erzeugt wird, die im Helligkeitssignal erscheint. Ferner muß darauf geachtet werden, daß die trägerfrequenten (hochfrequenten) Signale mit den niederfrequenten Komponenten bei sich ändernden Beleuchtungspegeln gleichlaufen, so daß die richtigen Farbsignale erhalten werden, wenn die demodulierten Trägersignale und die niederfrequenten Hel'igkcitssignale in der Verarbeitungsschaltung vereinigtwerden.

Es ist aus dem DBP 9 75 249 auch bekannt, daß ein Farbcodierfilter mit lediglich beabstandeten Parallelstreifen zum Codieren von mehr als einer Farbe auf der Photoelektrode einer Fernsehkamera-Aufnahmeröhre verwendet werden kann. Beispielsweise kann ein Muster von sich periodisch wiederholenden Rot- Blau- und Grünstreifen verwendet werden, um ein elektrisches Signal mit nur einer Trägergrundfrequenz zu erzeugen, dessen Seitenbänder entsprechend der Intensität und Farbe des Lichtes amplituden- und phasenmoduliert sind. Dabei muß jedoch der Träger phasendemoduliert werden, um die Farbinformation

ίο abzutrennen. Dazu ist in das Muster der sich periodisch wiederholenden Farbcodierstreifen ein vierter undurchsichtiger Streifen eingeschaltet, mittels dessen ein Bezugssignal erzeugt wird, das für die Phasendemodulation zur Wiedergewinnung der Farbinformation verwendet werden kann. Jedoch verringert dieser undurchlässige »Indexstreifen« für den Bezugsträger den Gesamtwirkungsgrad des Codierfilters, da der undurchlässige Streifen Licht absorbiert und sich dadurch die Lichtübertragung des Codierfilters verringert. Wenn andererseits der Indexstreifen lichtdurchlässig ist, wie es aus der DT-AS J244 237 bekannt ist und gemäß den DT-PSen 9 75 249 und 17 62 981 vorgeschlagen ist, dann erzeugt dieser Referenzstreifen ein Signal, das von den decodierten Signalen subtrahiert werden muß, damit man die richtigen farbmetrischen Verhältnisse erhält. Ferner ist wie im Falle der Rot-, Blau- und Grün-Farbcodierstreifen die Gesamtdurchlässigkeit des Filters verhältnismäßig gering, da jeder dieser Streifen nur eine einzige Farbe durchläßt, dagegen die anderen beiden Primäriarben sperrt.

Ein Problem, das allen Codiersystemen, bei denen Rot-, Blau- und Grünsignale sowie ein Helligkeits- oder Leuchtdichtesignal mit einer einzigen Röhre erzeugt werden soll, gemeinsam ist. ist die Schwierigkeit, ein Leuchtdichtesignal zu erzeugen, das der Ansprechcharakteristik des Auges dicht angepaßt ist. Gemäß den US-Normen sollte ein solches Leuchtdichtesignal aus der folgenden Kombination von Rot-, Blau- und Grünanteilen bestehen:

0.59G + 0,3OR + 0,1 IB.

Mit den obenerwähnten bekannten Codierfiltern läßt sich ein Helligkeitssignal mit diesen Farbanteilen nicht direkt erzeugen, so daß die verschiedenen decodierten Signale matriziert werden müssen, um das erforderliche Leuchtdichtesignal zu gewinnen. Hierzu werden zusätzliche Schaltungen benötigt, und wenn die verschiedenen Farbsignale nicht über den normalerweise auftretenden Helligkeitsbereich miteinander gleichlaufen, ergeben sich farbmetrische Probleme sowie ein Güteverlust des Leuchtdichtesignals.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Schwierigkeiten zu beheben und eine Farbfernsehkamera zu schaffen, welche aufwendige Matrizierungen und die dazu benötigten Schaltungen zur Gewinnung des Leuchtdichtesignals und der gewünschten Farbdifferenzsignale nicht benötigt.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angeführten Merkmale gelöst. Dabei ergibt sich der Vorteil, daß die Farbdifferenzsignale auf eine einzige Trägerfrequenz aufmoduliert sind. Auch werden keine Farbstreifenfilter mit undurchsichtigen Indexstreifen verwendet, welche die Empfindlichkeit der Kamera ^Vlerabsetzen. Schließlich erlaubt die Erfindung in

f>5 einfacher Weise die Erzeugung eines Farbfernsehsignals, in welchem die einzelnen Farbanteile in der gewünschten Zusammensetzung für Standardweiß auftreten, so daß die Schaltung für die Verarbeitung der

codierten Signale relativ einfach sein kann.

Bei einer Ausführungsform ist das Filter auf der Vorderseite einer Fcrnsehkamcra-Aufnahmcröhre mit Faseroptik-Frontplatte angeordnet. Das von der Aufnahmeröhre erzeugte Signalgemisch ist einem Tiefpaßfilter zur Gewinnung eines der Helligkeit des Aufnahmegegenstands entsprechenden Signals sowie einem Hochpaßfilter, das die Trägergrundschwingung, deren zweite Oberwelle und die dazugehörigen Seitenbänder, die entsprechend dem farbigen Licht und seiner _)o Sättigung phasen- bzw. amplitudenmoduliert sind, durchläßt, zugeführt. Die vom Hochpaßfilter gelieferten Signale sind einem ersten Demodulator, der ein erstes Farbdifferenzsignal decodiert, sowie einer Anordnung, welche die Phase der zweiten Oberwelle um 90" i_S verschiebt, zugeführt. Das Trägersignal und das phasenverschobene zweite Oberwellensignal sind einem zweiten Demodulator zugeführt, der das zweite Farbdifferenzsignal decodiert. Die beiden Farbdifferenzsignale und die Helligkeitssignale sind einer _M Signalvereinigungsanordnung zum Erzeugen von Rot-, Grün- und Blau-Farbsignalen zugeführt.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Bei einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist das Codierfilter auf der Vorderseite einer Fernsehkamera-Aufnahmeröhre angeordnet. Das von der Röhre erzeugte Signalgemisch ist einem Tiefpaßfilter zum Erzeugen eines Helligkeitssignals, einem Hochpaßfilter, das die zweite Oberwelle der Trägerschwingung durchläßt, und einem Bandpaßfilter, das die Trägergrundschwingung durchläßt, zugeführt. Die Trägerschwingung wird mit 2 multipliziert und einem ersten Synchrondetektor sowie einem 90°-Phasenschieber zugeführt. Die phasenverschobene Schwingung wird einem zweiten Synchrondetektor zugeführt. Die zweite Oberwelle der Trägerschwingung wird den beiden Synchrondetektoren zugeführt, um zwei Farbdifferenzsignale zu erzeugen. Die beiden Farbdifferenzsignale und die Helligkeitssignale werden einer ^₀ Signalvereinigungsanordnung zum Erzeugen von Rot-, Grün- und Blau-Farbsignalen zugeführt.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 das Schaltschema einer Farbfernsehkamera mit einer einzigen Aufnahmeröhre gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 2 das Schaltschema einer Farbfernsehkamera mit einer einzigen Aufnahmeröhre gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

F i g. 3 ein erfindungsgemäßes Farbcodierfilter.

Fig.4 eine Darstellung, welche die Wirkungsweise des Farbcodierfilters nach F i g. 3 veranschaulicht, und

Fig.5 ein die Arbeitsweise der Anordnungen nach F i g. 1 und 2 veranschaulichendes Signalverlaufsdiagramm.

Fig. 1 zeigt eine Einröhren-Farbfernsehkamera gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die Lichtstrahlen 12 von einem Aufnahmegegenstand 11 werden durch eine Objektivlinse 13 auf ein Parallelstrei- 6e> fen-Farbcodierfilter 14 fokussiert, das an einer Faseroptik-Frontplatte 10 angeordnet ist, auf deren anderer Seite die lichtempfindliche Fläche (Photoelektrode) 15 der Aufnahmeröhre 16 angeordnet ist. Das Farbcodierfilter 14 besteht aus einem sich periodisch wiederholen- 6s den Muster von sechs farbigen Streifen. Wie in F i g. 3 gezeigt, umfaßt jeder sich periodisch wiederholende Abschnitt 40 des Filters 14 einen Magenta-, einen Cyan-, einen Grün-, einen Grüngelb-, einen Grüngelb- unc einen Gelbstreifen von je gleicher Breite. Di{ Aufnahmeröhre 16 ist mit geeigneten Betriebsspannungsversorgungs- und Ablenkeinrichtungen (nichi gezeigt) für die rasterförmige Abtastung der Photoelek trode 15 durch den Elektronenstrahl der Röhrt ausgerüstet. Die beim Abtasten der Photoelektrode Ii durch den Elektronenstrahl mit den üblichen Fernsehab lenkfrequenzen erzeugten elektrischen Signale sind vor einer Ausgangsklemme 17 einem Hochpaßfilter 1? sowie einem Tiefpaßfilter 18 zugeführt.

Das Tiefpaßfilter 18 kann einen Durchlaßbereich vor beispielsweise 0 bis 1 MHz, entsprechend dem Hellig keitsinhalt des Aufnahmegegenstandes, haben. Die vorr Tiefpaß-Filter 18 gelieferten Signale sind einen Eingang einer Matrixschaltung 27 zugeführt.

Das Hochpaßfilter 19 hat einen Durchlaßbereich vor beispielsweise 1 bis 5MHz. Es läßt daher ein« Trägerschwingung mit einer Mittenfrequenz vor 2MHz, deren zweite Oberwelle mit 4 MHz unc Seitenbänder von je 1 MHz beiderseits der Trägerfre quenz von 2 MHz und der zweiten Oberwelle durch. Di< vom Hochpaßfilter 19 gelieferten Signale sind eine: ersten Detektorschaltung 37 zugeführt. Die Detektor schaltung 37 besteht aus der Reihenschaltung eine: Diode 21 und eines Widerstands 23 und der hiermi parallelgeschalteten Reihenschaltung einer Diode 2Ά und eines Widerstands 25. Die beiden Dioden 21 und 2'. sind gegensinnig gepolt. Zwischen den Verbindungs punkt der Diode 21 und des Widerstands 23 einerseit! und Masse andererseits ist ein Kondensator 2' geschaltet. Zwischen den Verbindungspunkt der Diodi 22 und des Widerstands 25 einerseits und Mass< andererseits ist ein Kondensator 26 geschaltet. Dei Verbindungspunkt der Widerstände 23 und 25 ist ar einen Eingang der Matrixschaltung 27 angekoppelt.

Die Ausgangssignale des Hochpaßfilters 19 sine außerdem einem Phasenschieber 20 zugeführt, der di( Phase der zweiten Oberwelle der Trägerfrequenz vor der Aufnahmeröhre 16 um 90° verschiebt. Du Ausgangssignale des Phasenschiebers 20 sind einei zweiten Detektorschaltung 38 zugeführt.

Die Detektorschaltung 38 besteht aus der Reihen schaltung einer Diode 28 und eines Widerstands 30 unc der hiermit parallelgeschalteten Reihenschaltung einei Diode 29 und eines Widerstands 32. Die beiden Diode: 28 und 29 sind gegensinnig gepolt. Zwischen Masse unc den Verbindungspunkt der Diode 28 und des Wider stands 30 ist ein Kondensator 31 geschaltet. Zwischer Masse und den Verbindungspunkt der Diode 29 und de: Widerstands 32 ist ein Kondensator 33 geschaltet, Dei Verbindungspunkt der Widerstände 30 und 32 ist ai einen Eingang der Matrixschaltung 27 angekoppelt. Ai Ausgängen 34,35 und 36 der Matrixschaltung 27 werdei das Farblicht des Aufnahmegegenstandes 11 verkör pernde Signale, beispielsweise Rot-, Blau- und Grün Fabsignale erhalten.

Im Betrieb wird das die Photoelektrode 15 erreichen de Licht durch das Farbcodierfilter 14 nach Fig.; codiert Die an der Vorderseite der Aufnahmeröhre U befestigte Faseroptik-Frontplatte 10 macht es möglich daß das in der Ebene des Codierfilters 14 fokussiert« Bild auch auf der Photoelektrode 15 fokussiert ist Mai könnte stattdessen auch eine Aufnahmeröhre mi gewöhnlicher Glas-Frontplatte verwenden; dann wQrdi jedoch das Bild nicht auf sowohl dem Codierfilter 14 al: auch der Photoelektrode 15 einwandfrei fokussiert seir Die Frequenz der am Ausgang 17 (Fig. 1) erhaltene)

Trägerschwingung wird durch die Anzahl von Abschnitten 40 des Filters 14 bestimmt, die der Elektronenstrahl während jedes Zeilenhinlaufs abtastet. Bei einer Zeilenablenkfrequenz von 15 750 Hz und einem aktiven Abtastintervall von ungefähr 53 Mikrosekunden gemäß den US-Normen erzeugen ungefähr 106 Abschnitte 40 des Codierfilters 14 einen Träger von ungefähr 2 MHz.

Die mittlere Lichtdurchlässigkeit des Farbcodierfilters 14 erzeugt ein Leuchtdichtesignal, das durch das Tiefpaßfilter 18 auf ein Frequenzband von 1 MHz begrenzt wird. Das Hochpaßfilter 19 läßt den 2 MHz-Träger, dessen zweite Oberwelle und die dazugehörigen Seitenbänder durch. Die Wirkungsweise des Farbcodierfilters 14 wird im Zusammenhang mit F i g. 4a bis 4f beschrieben.

Das Farbcodierfilter 14 kann nach F i g. 4 zwecks Analyse seiner Wirkungsweise als aus zwei getrennten additiven Gittern bestehend angesehen werden. F i g. 4a zeigt ein Gitter 41 mit abwechselnden Blau- und Grünstreifen. Die Grünstreifen sind doppelt so breit wie die Blaustreifen. Die Grün- und Blaustreifen sind für sowohl Weißlicht als auch Cyanlicht abgeglichen (gleich durchlässig), d. h„ es wird bei Anwesenheit von Weißoder Cyanlicht keine Trägerschwingung erzeugt. Zur Erläuterung der Signalerzeugung durch das Filter 14 sei angenommen, daß Grünlicht vom Aufnahmegegenstand auf das Filter auftrifft. Fig.4b zeigt eine von der Aufnahmeröhre 16 bei Verwendung des Filtergitters 41 nach F i g. 4a erzeugte Schwingungsform 42. Wie man sieht, ist für das Grünlicht die Durchlässigkeit der Blaustreifen minimal und die Durchlässigkeit der Grünstreifen maximal. Bei auf das Gitter 41 auftreffendem Grünlichi ist das auf die Aufnahmeröhre abgebildete Muster so beschaffen, daß bei der Abtastung die negativen Spitzen der Trägerschwingung und deren zweite Oberwelle zusammenfallen, so daß eine zusammengesetzte Schwingung erzeugt wird, die ein Signal mit negativen Spitzen für Grünlicht ergibt. (Bei auf das Gitter 41 auftreffendem Blaulicht verschiebt sich die Phase der zweiten Oberwelle so, daß die positiven Spitzen des Trägers und dessen zweite Oberwelle zusammenfallen, so daß sich ein Signal mit positiven Spitzen für Blaulicht ergibt.)

F i g. 4c veranschaulicht ein zweites Gitter 43, das zusammen mit dem Gitter 41 in das Farbcodierfilter 14 eingebaut ist. Das Gitter 43 besteht aus einem periodisch sich wiederholenden Muster aus Rot-, Grün- und Gelbstreifen je gleicher Breite. Die Streifen sind für sowohl Weißlicht als auch Gelblicht gleichermaßen durchlässig, d. h., bei Anwesenheit von Weiß- oder Gelblicht wird keine Trägerschwingung erzeugt. F i g. 4d zeigt eine Schwingungsform 44, die durch die Aufnahmeröhre 16 bei Verwendung des Gitters 43 und auf dieses auftreffendes Grünlicht erzeugt wird. Die Gründurchlässigkeit der Rotstreifen ist minimal, die der Grünstreifen maximal und die der Gelbstreifen ungefähr halb so groß wie die der Grünstreifen (Gelb wird als aus gleichen Teilen Rot und Grün zusammengesetzt angesehen). Bei auf das Gitter 43 auftreffendem Grünlicht ist das auf die Aufnahmeröhre abgebildete Muster so beschaffen, daß bei der Abtastung eine gemischte Schwingung aus einem Träger und dessen zweiter Oberwelle mit der allgemeinen Form einer nach rechts absteigenden Treppe gebildet wird, wie in Fig.4d gezeigt (Für auf das Gitter 43 auftreffendes Rotlicht ergeben der Träger und seine zweite Oberwelle eine Schwigung in Form einer nach rechts ansteigenden Treppe.) Eine Treppenschwingung von der in F i g. 4d gezeigten Art ist um ihre Nullachse drehsymmetrisch, d. h. hat gleiche positive und negative Teile und ergibt bei Verarbeitung in einem Spitzendetektor kein Differenzsignal. Diese Tatsache wird ausgenützt, wenn die vom Farbcodierfilter 14 nach F i g. 3 erhaltene zusammengesetzte Schwingung der Decodierschaltung zugeleitet wird, wie noch erläutert wird.

Die Träger und zweiten Oberwellen der beiden Gitter 41 und 43 dürfen sich bei Vereinigung nicht gegenseitig

ίο auslöschen. Zu diesem Zweck können die Träger und Oberwellen der Gitter um 90° gegeneinander phasenverschoben sein. Die Breite eines Abschnittes des Gitters 41 mit einem Blau- und einem Grünstreifen und die Breite eines Abschnitts des Gitters 43 mit einem Rot-, einem Grün- und einem Gelbstreifen sind gleich, so daß die Träger und Oberwellen bei Abtastung des auf die Aufnahmeröhre abgebildeten Streifenmusters durch den Elektronenstrahl gleiche Frequenz haben. Wie durch die senkrechten gestrichelten Linien in Fig.4 angedeutet, ist das Gitter 43 in der Abtastrichtung gegenüber dem Gitter 41 um eine Strecke versetzt oder verschoben, die gleich der halben Breite eines Streifens im Gitter 43 ist. Die Breite der Grünstreifen des Gitters 41 wird als eine doppelte Streifenbreite angesehen. Die Gesamt-Gründurchlässigkeit der kombinierten Gitter 41 und 43 ist durch die Schwingung 45 in Fig.4e wiedergegeben. Die Schwingung 45 entspricht der Summe der Schwingungen 42 und 44 nach F i g. 4b bzw. 4d. Die gegenseitige Versetzung der Gitter 41 und 43 um eine halbe Streifenbreite ergibt zwei Farbdifferenzsignale mit gegenseitiger 90° Phasenverschiebung in einer Trägerschwingung und deren zweiter Oberwelle. Die Versetzung der Gitter 41 und 43 um eine halbe Streifenbreite entspricht nicht einer Phasenverschiebung von 90"; vielmehr werden durch diese Versetzung die Streifen so ausgerichtet, daß der B-G- und der G-R-Träger elektrisch auf 90° zueinander phaseneingestellt werden. Das Gitter 14 nach Fig.4f veranschaulicht die Addition der Ansprechcharakteristiken der Gitter 41 und 43 nach Fig.4a bzw. 4c. In Fig.4f sind zwei sich wiederholende Gitterabschnitte 40 gezeigt. Die gestrichelten senkrechten Linien zwischen den Fig.4a bis 4f geben die Beziehung zwischen dem Farbcodierfilter 14 nach F i g. 4f und der Schwingung 45 nach Fig.4e, die für auf das Filter auftreffende Grünlicht bei Abtastung der Photoelektrode der Aufnahmeröhre erhalten wird, wieder.

F i g. 5 zeigt verschiedene in der Anordnung nach F i g. 1 auftretende Signalverläufe, die anschaulich

sn machen, wie die Farbdifferenzsignale mit 90° Phasenversetzung auf einem Träger und dessen zweiter Oberwelle codiert und später decodiert werden. F i g. 5a zeigt die ideale Ansprechcharakteristik des Farbcodierfilters 14 für Licht der Farben, die für die einzelnen Teile der Schwingung 50 angegeben sind. Jeder Teil der Kurve 50 zwischen benachbarten senkrechten Bezugslinien gibt die Ansprechcharakteristik für drei Abschnitte 40 des Codierfilters 14 nach Fig.3 wieder. Die Ansprechung für Weißlicht ist über das gesamte Filter 14 einheitlich, da sämtliche Filterstreifen für Weißlicht gleich durchlässig sind. Es wird also bei Anwesenheit von Weißlicht kein Träger erzeugt In Fig.4 ist das Filter 14 in zwei Gitter zerlegt und die Ansprechung jedes Gitters für Grünlicht w'edergegeben. In Fig.5a

fj ist die Ansprechung des gesamten Filters 14 für Licht verschiedener Farben gezeigt In F i g. 5b gibt die Kurve 51 das von der Aufnahmeröhre 16 erzeugte Signal, welches der mittleren Durchlässigkeit des Filters für

Licht verschiedener Farben entspricht, wieder. Die mittlere Durchlässigkeit des Filters wird zur Gewinnung eines der Helligkeit des Aufnahmegegenstandes entsprechenden Leuchtdichtesignals verwendet. Dieses Leuchtdichtesignal ist in seiner Bandbreite auf I MHz begrenzt. Das Leuchtdichtesignal 51 wird am Ausgang des Tiefpaßfilters 18 in F i g. 1 erhalten.

Wie zuvor erwähnt, wird das Leuchtdichtesignal aus der mittleren Lichtübertragung des gesamten Codic-filters 14 erhalten. Betrachtet man einen einzelnen Abschnitt 40 des Filters 14, so sieht man, daß jeder der sechs Streifen gleicher Breite ein Sechstel der Fläche jedes Abschnitts 40 des Filters 14 umfaßt. Durch Analysieren jedes Abschnitts 40 im Hinblick auf die Summe der Beträge an Rot-, Blau- und Grünlicht, die "5 durch die Streifer, des betreffenden Abschnitts durchgelassen oder übertragen werden (z. B. überträgt ein Magentastreifen gleiche Mengen an Rot und Blau, jedoch kein Grün, während ein Cyanstreifen gleiche Mengen an Blau und Grün, jedoch kein Rot überträgt), kann man feststellen, daß das von jedem Abschnitt 40 des idealen Filters übertragene Licht im wesentlichen

0.58G + 0.25R + 0,17 B

umfaßt. Dieses Leuchtdichtesignal ist dem NTSC-Leuchtdichtesignal mit

0.59G + 0,3OR + O₁IlB

angenähert. Durch geeignete Wahl des Farbstreifenmaterials läßt sich erreichen, daß das Filter das gewünschte NTSC-Leuchtdichtesignal überträgt, so daß keine Matrixschaltung für die Bildung des Leuchtdichtesignals durch elektrische Vereinigung der Rot-, Grün- und Blausignale gebraucht wird.

Die Kurve 52 nach F1 g. 5c gibt eine vereinigte Schwingung aus einem modulierten Träger und dessen zweiter Oberwelle wieder, wie sie am Ausgang des Hochpaßfilters 19 in Fig. 1 erhalten wird. Die verschiedenen Teile der Schwingung gemäß Kurve 52 entsprechen dem elektrischen Signal, das als Resultat der Abtastung der Aufnahmeröhre bei Auftreffen von Licht der in F i g. 5 oben angegebenen Farben auf das Farbcodierfilter 14 erhalten wird. Das Signal enthält negativ gerichtete Teile (Teile relativ negativer Polarität), die bei Anwesenheit von Gelb- und Grünlicht erzeugt werden, sowie positiv gerichtete Teile (Teile relativ positiver Polarität), die bei Anwesenheit von Magenta- und Blaulicht erzeugt werden. Bei Anwesenheit von Cyan- und Rotlicht haben die positiven und negativen Signalteile gleiche Amplitude, so daß sie sich in den noch zu beschreibenden Detektorschaltungen gegenseitig löschen.

Die Kurve 55 nach F i g. 5d gibt das demodulierte B-G-Farbdifferenzsignal, das von der Detektorschaltung 37 in F i g. 1 geliefert wird, wieder. Wie erwähnt ist das Signal gemäß Kurve 52 (F i g. 5c) einem Eingang der Detektorschaltung 37 zugeführt. Die Diode 21 leitet während der positiven Teile des Signals 52 und lädt den Kondensator 24 auf die positive Spitzenspannung auf. Die positiven und negativen Teile des Signals 52 sind mit Bezug auf die AC-Achse bezeichnet Die Diode 22 leitet während der negativen Teile des Signals 52 und leitet den Kondensator 26 auf die negative Spitzenspannung auf. Die Spannungen an den Kondensatoren 24 und 26 haben somit verschiedene Polarität, und die Spannung am Verbindungspunkt der Widerstände 23 und 25 entspricht der Differenz zwischen den positiven und negativen Spannungen an den Kondensatoren 24 und

26. Diese Spannung ist das elektrisch decodierte B-G-Farbdifferenzsignal. Bei Anwesenheit einer vereinigten Schwingung aus Träger und zweiter Oberwelle mit gleichen positiven und negativen Teilen, wie in denjenigen Teilen des Signals 52 nach F i g. 5c, die Cyan- und Rotlicht entsprechen, laden die Dioden 21 und 22 die Kondensatoren 24 und 26 gegensinnig auf den gleichen Spannungswert auf. so daß am Verbindungspunkt der Widerstände 23 und 25 kein Farbdifferenzsignal erscheint.

Die Kurve 54 nach Fig. 5e gibt die Trägerschwingung und deren zweite Oberwelle wieder, wobei die zweite Oberwelle gegenüber dem Signal 52 nach Fig. 5c um 90° phasenverschoben ist. Das Signal nach Kurve 54 wird am Ausgang des Phasenschiebers 20 in Fig.! erhalten und ist der Detektorschaltung 38 zugeführt, so daß das G-R-Farbdifferenzsignal elektrisch decodiert werden kann. Die Arbeitsweise der Detektorschaltung 38 ist gleichartig wie die oben beschriebene Arbeitsweise der Detektorschaltung 37. Aufgrund der Phasenverschiebung der zweiten Oberwelle um 90° kann am Verbindungspunkt der Widerstände 30 und 32 das demodulierte G-R-Farbdifferenzsignal erhalten werden. Durch die Phasenverschiebung der zweiten Oberwelle wird der Charakter des vereinigten Signals aus Träger und zweiter Oberwelle so verändert, daß die Treppenteile im Signal 52 nach F i g. 5c Spitzenteile im Signal 54 werden und somit durch die Detektorschaltung 38 demoduliert werden können. Kurve 55 nach F i g. 5f gibt das deniodulierte G-R-Signal wieder. Die Detektorschaltungen 37 und 38 decodieren also die beiden 90°-verschobenen Phasen des Trägers und seiner zweiten Oberwelle und erzeugen die decodierten B-G- und G-R-Signale, die auf die Matrixschaltung 27 gekoppelt werden.

In der Matrixschaltung 27 können durch Vereinigen der Signale G-R, B-G und des Leuchtdichtesignals getrennte Rot-, Blau- und Grün-Farbsignale erzeugt werden, die an den Ausgängen 34, 35 und 36 erhalten werden.

F i g. 2 zeigt das Schaltschema einer anderen Ausführungsform der Erfindung. Die Lichtstrahlen 61 vom Aufnahmegegenstand 60 werden durch die Objektivlinse 62 über eine Feldlinse 63 auf das in einer ersten Bildebene angeordnete Farbcodierfilter 14 projiziert. Das Farbcodierfilter 14 kann von der gleichen Art sein wie das im Zusammenhang mit F i g. 1 beschriebene Farbcodierfilter. Das Farbcodierstreifenmuster des Filters 14 sowie der Aufnahmegegenstand werden durch eine Relaislinsenanordnung 64 auf die Photoelektrode 65 der Bildaufnahmeröhre 66 abgebildet. Beim Abtasten der Photoelektrode 65 durch einen Elektronenstrahl werden die Trägerschwingung und deren zweite Oberwelle mit bestimmten Phasen amplitudenmoduliert, so daß sie die B-G- und G-R-Farbsignale enthalten, die am Ausgang 67 der Aufnahmeröhre 66 abgenommen werden. Der Ausgang 67 ist an ein Bandpaßfilter 68 für die Grundschwingung, ein Bandpaßfilter 69 für die zweite Oberwelle und ein Tiefpaßfilter 70 angeschlossen. Das Tiefpaßfilter 70 hat einen Durchlaßbereich von 0 bis 1 MHz, und das von diesem Filter erhaltene Leuchtdichtesignal wird auf einen Eingang der Matrixschaltung 75 gekoppelt

Das Bandpaßfilter 69 läßt die zweite Oberwelle mit Seitenbändern des von der Aufnahmeröhre gelieferten Trägers durch. Der Träger kann eine Mittenfrequenz von 2 MHz haben, in welchem Falle die zweite

Oberwelle eine Frequenz 4 MHz hat. Wenn Seitenbänder von 1 MHz Breite gewünscht werden, bemißt man das Bandpaßfilter 69 für ein Durchlaßband von 3 bis 5MHz. Die vom Bandpaßfilter 69 erhaltene zweite Oberwelle mit Seitenbändern wird den Synchrondetek- s toren 76 und 74 zugeleitet.

Die am Ausgang 67 der Aufnahmeröhre 66 anstehenden Signale sind auch dem Bandpaßfilter 68 zugeleitet, dessen Durchlaßband um die Trägerfrequenz von 2 MHz zentriert ist. Durch Frequenzverdopplung des 2 MHz-Signals in einer Vervielfacherschaltung 71 wird ein 4 MHz-Signal gewonnen. Dieses 4 MHz-Signal wird in einem Amplitudenbegrenzer 72 amplitudenbegrenzt und dem Synchrondetektor 74 als Bezugsschwingung zugeführt. Die Ausgangssignale der Synchronde-Sektoren 74 und 76 sind die dccodicrtcn G-R- bzw. B-G-Farbsignale, die durch das Codierfilter 14 mit 90° -Phasenverschiebung der Trägerschwingung codiert worden sind.

Aus den Signalen B-G, G-R und dem Leuchtdichtesignal werden in der Matrixschaltung 75 Rot-, Blau- und Grünsignale entsprechend dem farbigen Licht vom Aufnahmegegenstand erzeugt.

Bei der Anordnung nach Fig. 2 wird der Träger durch das Bandpaßfilter 69 für die zweite Oberwelle unterdrückt, so daß die gesamte codierte Farbinformation in der zweiten Oberwelle und deren Seitenbändern enthalten ist. In dieser Hinsicht weichen die den Synchrondetektoren 74 und 76 zugeführten Signale in ihrer Form etwas von den Signalen 52 und 54 nach F i g. 5c bzw. 5e ab, indem der grundfrequente Träger nicht vorhanden ist. Statt daß die Phase des den Detektoren 74 und 76 zugeführten codierten Signals verschoben ist, ist die dem Detektor 74 zugeführte Bezugsschwingung gegenüber der dem Detektor 76 zugeführten Bezugsschwingung um 90° phasenverschoben. Es wird somit von den beiden Synchrondetektoren 74 und 76 die 90°-Phaseninformation erhalten, und die betreffenden Signalverläufe entsprechen den B-G- und G-R-Signalen 53 und 55 nach F i g. 5d bzw. 5f.

Die bei den Ausführungsformen nach Fig. 1 und 2 verwendeten Optiken können untereinander vertauscht werden, da in beiden Fällen effektiv der Aufnahmegegenstand und das Streifenmuster des Farbcodierfilters auf die Photoelektrode der Aufnahmeröhre abgebildet werden. In der Anordnung nach Fig. 2 kann man auch eine Aufnahmeröhre mit Faseroptik-Frontplatte verwenden, um eine scharfe Abbildung sowohl des Aufnahmegegenstandes als auch des Streifenmusters des Farbcodierfilters auf der Photoelektrode zu erhalten.

Vorstehend wurden zwei verschiedene Decodieranordnungen erläutert, um zu zeigen, wie zwei Farbdifferenzsignale, die auf 90° -Phasen eines Trägers und seiner zweiten Oberwelle codiert sind, decodiert werden können. Man kann stattdessen auch irgendeinen beliebigen anderen Decodierer verwenden, mit dem sich ein 90°-Phasensignal decodieren läßt. Die Vorteile der Erfindung bleiben dabei in jedem Fall erhalten, da kein äußeres Bezugssignal für die Decodierung der beiden Farbdifferenzsignale gebraucht wird, weil wegen der speziellen Eigenschaften der mit 90°-Phasenverschiebung codierten Farbdifferenzsignale, die das erfindungsgemäße Codierfilter erzeugt, diese Signale ohne äußeres Bezugssignal decodiert werden können.

Die Streifen des Farbcodierfilters brauchen nicht rechtwinklig zur Abtastrichtung des Elektronenstrahls der Aufnahmeröhre angeordnet sein. Beispielsweise kann es in manchen Fällen erwünscht sein, die Streifen in einem solchen Winkel zur Abtastrichiung anzuordnen, daß die Signale benachbarter Zeilen ineinander verflochten werden können.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Farbfernsehkamera mit einer Aufnahmeröhre mit vorgeschaltetem Farbcodierfilter, das periodische Abschnitte mit sich innerhalb dieser ändernder Farbdurchlässigkeit aufweist, und mit einer Abbildungseinrichtung zur Abbildung eines aufzunehmenden Gegenstandes und des Farbcodierfilters auf das lichtempfindliche Element der Aufnahmeröhre, bei dessen Abtastung durch einen Elek<ronenstrahl an der Ausgangselektrode der Aufnahmeröhre: ein Leuchtdichtesignal und auf einen Träger aufmodulierte Farbsignale erzeugt werden, ferner mit einer an die Aufnahmeröhre angeschlossenen Trennschaltung zum Abtrennen des Leuchtdichtesignals von den Farbsignalen und einer Detektorschaltung zur Ableitung der Farbsignale, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Farbdurchlässigkeit des Farbcodierfilters (14) innerhalb der Abschnitte (40) nacheinander von einem Minimum für Rot zu einem Minimum für Blau und einem Minimum für Grün ändert und daß die mittlere Durchlässigkeit des Filters für Grün am größten und für Blau am geringsten ist.

2. Farbfernsehkamera nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbsignale durch zwei mit einer gegenseitigen Phasenverschiebung von 90° auf einen Träger aufmoilulierte Signale und dessen Harmonische gebildet werden, daß die Kamera zwei Spitzendetektoren (37, 38) enthält und der Träger und seine zweite Harmonische über eine Koppclschaltung(19) einem ersten Spitzendetcktor(37) zur Erzeugung eines ersten Faibdifferenzsignals (B-G) einer Polarität entsprechend der größeren — positiven oder negativen — Spitzenamplitude zugeführt werden, und daß der Träger und seine zweite Harmonische ferner über einen die Phasenlage der zweiten Harmonischjn um 90° verschiebenden Phasenschieber (20) einem zweiten Spitzengleichrichter (38) zur Erzeugung eines zweiten Farbdifferenzsignals (G- R)c\ner Polarität entsprechend der größeren — positiven oder negativen — Spitzenamplitude zugeführt werden.

3. Farbfernsehkamera nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Farbcodierfilter (14) ein periodisches Farbstreifenmuster mit mindestens fünf Farben aufweist, in welchem mindestens ein Streifen eine der Primärfarben rot, grün, blau hat und die anderen Streifen Farben haben, die mindestens die Summe zweier der drei Primärfarben sind, und daß die Streifen derart ausgewählt und angeordnet sind, daß beim Abtasten eines Abbildes des Farbstreifenmusters auf dem lichtempfindlichen Element (15) ein elektrisches Signal entsteht, das ein Leuchtdichtesignal und ein mit zwei um 90° gegeneinander verschobenen Farbdifferenzsignalen entsprechend den Differenzen zwischen einer ersten und einer zweiten bzw. der e^rsten und der dritten der drei Primärfarben modulierten Träger enthält.

4. Farbfernsehkamera nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlässigkeit jedes der Filterabschnitte derart gewählt ist, daß die mittlere Durchlässigkeit des Gesamtfilters die Farbkomponentengleichung 0,59 grün + 0,30 rot + 0,11 blau erfüllt.

5. Farbfernsehkamera nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbstreifen des Filters die

gleiche Durchlässigkeit für weißes Licht haben.

6. Farbfernsehkamera nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das periodische Farbstreifenmuster aus vier Farbstreifen gleicher Breite und einem fünften Farbstreiien der doppelten Breite besteht.

7. Farbfernsehkamera nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die vier Streifen gleicher Breite für die Farben Magenta. Cyan. Grün bzw. Gelb

ίο durchlässig sind und der fünfte Streifen für grünes und gelbes Licht durchlässig und zwischen dem grünen und dem gelben Streifen angeordnet ist, und daß die Farbdifferenzsignale den Farbdifferen/en blau minus grün bzw. grün minus rot entsprechen.

8. Farbfernsehkamera nach einem der vorhergehenden Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an die Aufnahmeröhre (66) ein für den Träger durchlässiger Bandpaß (68) angeschlossen ist, dem ein Frequenzverdoppler(71) nachgeschaltet ist, dessen Ausgangssignal über eine Koppelschaltung (72) einem ersten Synchrondetektor (76) als Referenzschwingung und außerdem über einen 90° Phasenschieber (73) einem zweiten Synchrondetektor (74) als Referenzschwingung zugeführt wird, und daß die Aufnahmeröhre (66) über einen für die zweite Harmonische und ihre Seitenbänder durchlässigen Bandpaß (69) ein Eingangssignal für die beiden Synchrondetektoren (76, 74) zur Erzeugung der beiden Farbdifferenzsignale liefert.