DE1537259C - Einrichtung zur Erzeugung eines Farbfernseh-Bildsignals mit einer einzigen einstrahligen Bildaufnahmeröhre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erzeugung eines Farbfernseh-Bildsignals mit einer einzigen einstrahligen Bildaufnahmeröhre, der ein optisches Farbstreifenfilter vorgeordnet ist, das drei hinsichtlich ihres Farbdurchlässigkeitswertes unterschiedliche Arten zueinander paralleler Filterstreifen aufweist und derart angeordnet ist, daß die Abtastzeilen der Bildaufnahmeröhre jeweils aus zyklisch sich wiederholenden Folgen dreier unterschiedlich gefärbter Bildelemente bestehen, und einem mit der Bildaufnahmeröhre ansteuerbaren Demodulator, der in vorbestimmter Folge durch Taktimpulse aufsteuerbare und den Farbwerten der Bildelemente entsprechende Signalanteile liefernde Gatterschaltungen enthält.

Eine derartige Einrichtung ist z. B. durch die TJSA.-Patentschrift 2 794 849 bekannt. Die Bildaufnahmeröhre dieser Einrichtung ist mit einer Gitterelektrode versehen, die durch den Abtastvorgang des Elektronenstrahls im Inneren der Röhre Steuersignale liefert, welche einen zur Erzeugung der Taktimpulse vorgesehenen Oszillator synchronisieren. Diese Art der Synchronisation ist sehr aufwendig und erfordert komplizierte elektronische Schaltungen, Das verwendete Farbstreifenfilter besteht aus drei Arten von Farbstreifen, die jeweils einer der Grundfarben zugeordnet sind.

Es ist ferner bereits durch die deutsche Patentschrift 966 569 ein Verfahren zur Erzeugung eines Farbfernseh-Bilsdignals bekannt, das mit zwei Aufnahrneröhren arbeitet, wobei der einen Aufnahmeröhre ein Farbstreifenfilter vorgeordnet ist, während die zweite Aufnahmeröhre Signalelemente in Zeitfolge liefert, die die Intensität von zwei verschiedenen Farbkemponenten des aufgenommenen Bildes liefert. Beide Röhren liefern dann gemeinsam ein Signal, das die drei Farbkomponenten des aufgenommenen Bildes enthält. Ein solches Verfahren ist gleichfalls sehr aufwendig aufgebaut und hinsichtlich der elektronischen Steuerung kompliziert.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Einrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß komplizierte Synchronisationsschaltungen nicht erforderlich sind und daß eine Bildaufnahmeröhre verwendet werden kann, die keine besondere Elektrode zur Ableitung eines Steuersignals enthält und ein Bildsignal liefert, welches sich durch ein besonders günstiges Signal-Rauschverhältnis auszeichnet.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine solche Einrichtung erfindungsgemäß derart ausgebildet, daß die Filterstreifen der ersten Art für Licht aller Farben, die Filterstreifen der zweiten Art für Licht einer Farbe und die Filierstreifen der dritten Art für Licht einer weiteren Farbe durchlässig oder undurchlässig sind, daß im Demodulator die ersten Steuereingänge mindestens zweier Gatterschaltungen mit dem von der Bildaufnahmeröhre gelieferten Signal angesteuert werden, während zweite Steuereingänge mit Zählausgängen eines Taktgenerators verbunden sind, der mit einem das von der Bildaufnahmeröhre gelieferte Signal hinsichtlich seiner Impulsamplituden und seiner Impulslängen auswertenden Indexgencrator gesteuert wird, so daß an den Zählatisgängcn jeweils ein Taktimpuls in zyklischer Wiederholung auftritt, der einer bestimmten Art von Bildclementcn zugeordnet ist, und daß die Ausgänge der Gatterschaltungen über jeweils eine Integrationsschaltung mit einer Matrix verbunden sind, aus der gleichzeitig mehrere Primärfarbenbildsigmilc ableitbar sind.

Durch die besondere Ausbildung des Farbstreifenfilters wird ein Signalverlauf des von der Bildaufnahmeröhre gelieferten Bildsignals erzeugt, der die Verwendung eines besonders einfachen Demodulators der angegebenen Art ermöglicht. Die Steuerimpulse für seine Gatterschaltungen können direkt aus dem von der Bildaufnahmeröhre gelieferten Signal abgeleitet werden, ohne eine besondere Elektrode mit zugehörigen Synchronisationsschaltungen verwenden zu müssen.

ίο Dieser Vorteil ist insbesondere durch die Filterstreifen der ersten Art möglich, die für Licht aller Farben durchlässig oder undurchlässig sind.

Ein nach der Erfindung ausgebildetes Farbstreifenfilter enthält die Filterstreifen W, —R und —B oder W, +R und +B, wobei das Minuszeichen die Undurchlässigkeit der Filterstreifen für die jeweilige Farbe, das Pluszeichen die Durchlässsigkeit der Filterstreifen für die jeweilige Farbe kennzeichnet. Wird ein solches Filter beispielsweise mit dem Energiewert 3 (Er +

so Eg + Eb) bestrahlt, so wird eine Energie durchgelassen, die entweder den Wert 3E_G + 2 (E_G + Eb) oder den Betrag Eg+ 2 (Er + Eb) hat, abhängig von der Durchlässigkeit bzw. Undurchlässigkeit der Filterstreifen für die jeweilige Farbe. Bei einem Filter, wie

»5 es beispielsweise in der Anordnung nach der USA.-Patentschrift 2 794 649 Verwendung findet, sind hingegen lediglich die Filterstreifen +R, +G und +B vorgesehen. Wird ein derartiger Filter mit einem Energiewert 3 (Er + Eg + Eb) bestrahlt, so wird nur eine Energie mit dem Wert Er + Eg + Eb durchgelassen. Ein Filter nach der Erfindung hat also gegenüber einem Filter bekannter Art den Vorteil des höheren Pegels der erzeugten Signale und damit eines günstigeren Signal-Rauschverhältnisses. Gleichzeitig wird eine fehlerlose Amplitudenauswertung für die Ableitung der Steuerimpulse gewährleistet.

Eine Einrichtung nach der Erfindung kann auch so aufgebaut sein, daß zwischen dem optischen Farbstreifenfilter und der Bildaufnahmeröhre eine Vorrichtung zur Führung eines monochromatischen fotografischen Aufzeichnungsträgers angeordnet ist, dessen durch das Farbstreifenfilter hindurch aufgezeichnetes Bild auf die Aufnahmeröhre projizierbar ist. In dieser Ausführungsform ist eine Zwischenspeicherung des aufzunehmenden Bildes möglich, so daß die Erzeugung der Farbfernseh-Bildsignale mit beliebiger Verzögerung erfolgen kann.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnungen. ' ■

F i g. 1 veranschaulicht schematisch in einem Blockdiagramm ein grundsätzliches Beispiel für ein erfindungsgemäßes System;

F i g. 2 zeigt in einer vergrößerten Teildarstellung ein Beispiel für einen bei dem erfindungsgemäßen System verwendbaren optischen Filter; .

F i g. 3 ist ein Wellenformdiagramm und veranschaulicht die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Systems; .

F i g. 4 ist eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 5A und 5B zeigen schematisch erfindungsgemäüe Systeme auf der Basis der in Fig. 1 bzw. F i g. 4 schematisch dargestellten Anordnungen;

F i g. 6 zeigt ein Frequenzspektrum zur Veranschaulichung der Erfindung;

Fig. 7A und 7B zeigen schematisch weitere Ausbildungsformen der Erfindung;

F i g. 8 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels für das erfindungsgemäße optische System;

Fig. 9 A ist eine F i g. 8 ähnelnde schematische Darstellung;

Fig. 9B zeigt in einer Teildarstellung ein Beispiel für einen bei dem System nach F i g. 9 A verwendbaren optischen Filter;

Fig. 10 ist eine F i g. 8 und 9 A ähnelnde schematische Darstellung;

Fig. 11 zeigt schematisch eine weitere Ausbildungsform der Erfindung;

Fig. 12A und 12B zeigen eine Wellenform zur Veranschaulichung eines Merkmals der Erfindung.

In F i g. 1 erkennt man bei 1 einen optisch aufzunehmenden Gegenstand, bei 2 eine Bildkamera oder Aufnahmeröhre, z. B. ein Zwischenbildorthikon, ein Vidikon od. dgl., und bei 3 ein vor der Kameraröhre 2 angeordnetes optisches System. Bei einer Ausbildungsform der Erfindung umfaßt das optische System einen optischen Filter 4, auf dessen Einzelheiten im folgenden näher eingegangen wird, eine vor dem optischen Filter 4 angeordnete Objektivlinse 3a und eine hinter dem Filter angeordnete Relaislinse 3b. Somit wird ein Bild des Gegenstandes 1 mit Hilfe der Objektivlinse 3a auf den optischen Filter 4 projiziert, so daß auf dem Filter ein Bild entsteht, und das so erzeugte Bild wird seinerseits durch die Relaislinse 3b auf die photoelektrische Umwandlungsschicht der Kameraröhre 2 projiziert.

Gemäß F i g. 2 setzt sich der optische Filter 4 aus einer Anordnung von aufeinanderfolgenden Streifenfilterelementen zusammen; diese Filterelemente umfassen Streifenfilterelemente 4 W, die im wesentlichen alle farbigen Lichtarten von dem Gegenstand durchlassen, ferner Streifenfilterelemente 4 R, die im wesentliehen Licht einer bestimmten Farbe, z. B. rotes Licht, zurückhalten, sowie Streifenfilterelemente 4 B, die im wesentlichen Licht einer anderen Farbe, z. B. blaues Licht, zurückhalten. Die Breite Dw bzw. Dr bzw. Db der verschiedenen Streifenfilterelemente 4 W, 4R und AB kann so gewählt werden, daß alle Streifenfilterelemente die gleiche Breite oder eine unterschiedliche Breite erhalten, oder daß zwei beliebige Streifenfilterekmente die gleiche Breite haben, während sich die Breite des verbleibenden Streifenfilterelements von der Breite der beiden zuerst genannten unterscheidet. Zur Vereinfachung der Darstellung bezieht sich jedoch die folgende Beschreibung auf den Fall, daß alle Streifenfilterelemente die gleiche Breite haben. Der Filter ist so ausgebildet, daß eine Teilung D₀, die gleich der Gesamtbreite von drei benachbarten Elementen 4 W, 4R und 4 B ist, der waagerechten Breite eines Farbbildelements entspricht.

Der optische Filter 4 ist so angeordnet, daß die Verlaufsrichtung der Filterelemente die Richtung kreuzt, in der ein Elektronenstrahl die photoelektrische Umwandlungsschicht der Kameraröhre abtastet bzw. übertsreicht. Im allgemeinen sind die Filterelemente so angeordnet, daß ihre Verlaufsrichtung die Abtastrichtung eines Elektronenstrahls im wesentlichen rechtwinklig kreutz, doch könnte man diese Filterelemente auch gegenüber der Abtastrichtung des Elektronenstrahls etwas geneigt anordnen, um die scheinbare Teilung der Anordnung der Filterelemente etwas zu verändern. Wenn man das Ausgangssignal der Kameraröhre 2 gemäß F i g. 1 einem Verstärker 5 zuführt, ist es möglich, ein Bildsignal Ec am Ausgang des Verstärkers 5 erscheinen zu lassen, wie es in Fig. 3 bei A dargestellt ist. Gemäß Fig. 3A besitzt das Bildsignal Ec eine zyklische Periode T₀, die einer Teilung D₀ entspricht, welche durch die Breite der benachbarten Elemente 4 W, 4R und 4B bestimmt ist, und bei jeder solchen zyklischen Periode besteht das Bildsignal aus der Summenamplitude der Ausgangssignale Er, Eg und Eb, die jeweils dem farbigen Licht R bzw. G bzw. B während einer Zeitspanne Tw entsprechen, welche ihrerseits der Breite Dw des Elements 4 W entspricht, ferner aus der Summenamplitude der Ausgangssignale Eb und Eg während einer Zeitspanne Tr entsprechend der Breite Dr des Elements 4 R sowie aus der Summenamplitude der Ausgangssignale Er und Eg während einer Zeitspanne Tb, die der Breite Db des Elements 4 B entspricht. Bei F i g. 3 A ist angenommen, daß innerhalb eines Teilungsintervalls T₀, das farbige Licht R, G und B jeweils die gleiche Energie aufweist.

Bezüglich des Bildsignals Ec erkennt man aus Fig. 3A, daß das farbige Licht G alle Filterelemente des optischen Filters passiert, so daß ein Ausgangssignal Eg erzeugt wird, das eine Frequenzkomponente enthält, die höher ist als die Grundfrequenz/₀, die durch die zyklische Periode T₀ bestimmt wird, welche einer Teilung des optischen Filters 4 entspricht. Hierin besteht einer der Vorteile der Erfindung.

Das in F i g. 3 A gezeigte Farbbildsignal Ec, das am Ausgang des Verstärkers 5 erscheint, wird dem nachstehend an Hand von F i g. 1 beschriebenen System zugeführt, um drei Primärfarbensignale zu erzeugen..

Das Bildsignal Ec wird den Integratorkreisen 8 W, 8R und 85 über Gatterkreise IW, TR und IB zugeführt, und gleichzeitig wird ein Teil dieses Signals einer Schaltung 9 zum Erzeugen eines Indexsignals zugeführt. Die Schaltung 9 kann z. B. so ausgebildet sein, daß sie die Zeitspanne Tw im Hinblick darauf diskriminiert, daß der Amplitudenpegel während dieser Zeitspanne den Amplitudenpegel während der Zeitspannen Tr und Tb während jeder zyklischen Periode des Bildsignals Ec überschreitet, wie es in Fig. 3 A gezeigt ist. Auf eine nähere Beschreibung einer solchen Schaltungsanordnung wird hier verzichtet, da es ohne weiteres möglich ist, beliebige bekannte Amplitudenkomparator- oder Diskriminatormittel zu verwenden. In jedem Fall ist die Schaltung 9 so ausgebildet, daß ein Impuls P₀ erzeugt wird, z. B. am Ende der Zeitspanne Tw bzw. am Anfang der Zeitspanne Tr innerhalb jeder zyklischen Periode T₀ nach Fig. 3B. Der so erzeugte Impuls P₀ wird einer Gattersignalgeneratorschaltung 10 zugeführt, so daß drei Gattersignale Pw, Pr und Pb, von denen jedes eine zyklische Periode von T₀ bzw. eine Frequenz /₀ aufweist, an den drei Ausgangsklemmen 1OW, 1OR und 105 der Schaltung 10 erscheinen, wie es in F i g. 3 bei Cw, Cr und Cb dargestellt ist. Da die Konstruktion einer solchen Gattersignalgeneratorschaltung 10 zum Erzeugen der Gattersignale Pw, Pr und Pb mit Hilfe des Impulses P₀ für jeden Fachmann auf der Hand liegt, dürfte sich eine nähere Erläuterung erübrigen.

Die so erzeugten Gatter- oder Zeitsteuersignale Pw, Pr und Pb werden ihrerseits den Gatterkreisen 7 W, IR und IB zugeführt, um diese Gatterkreise so zu steuern, daß die Bildsignale Ew (—Er + Eg + Eb), E-r(= Eg + Eb) und E-b(= Er + Eg) an den Ausgängen der Gatterkreise IW, IR und IB für die Zeitspannen Tw, Tr und Tb jeder zyklischen Periode T₀ zur Verfügung stehen, wie es in F i g. 3 bei Dw, Dr und Db gezeigt ist. Dann werden diese Bild-

signale Ew, E-r und E-b den Integratorkreisen 8 W, 8R und 85 zugeführt. Es sei bemerkt, daß die Zeitkonstante jedes Integratorkreises so gewählt wird, daß sie im wesentlichen gleich der zyklischen Periode T₀ oder etwas länger als diese ist, so daß die Intergatorkreise 8 IV, 8 R und 85 die Signalpegel im wesentlichen proportional zu den während der Zeitspannen Tw, Tr und Tb erscheinenden Ausgangspegeln während einer Zeitspanne halten können, die im wesentlichen der zyklischen Periode T₀ entspricht. Somit erhält man die nicht unterbrochenen oder kontinuierlichen Bildsignale Ew', E'__R und EL_B, wie es in F i g. 3 bei Ew, Er und Eb dargestellt ist. In diesem Fall wird jedes dieser Bildsignale ein in einem tieferen Band liegendes Bildsignal sein, dessen Bandbreite kleiner ist als die Frequenz/,,.

Die so erzeugten Bildsignale Ew', EL_x und EL_B werden einer Matrixschaltung 11 zugeführt, so daß drei Primärfarbensignale Er', Eg und Eb entsprechend dem roten bzw. dem grünen bzw. dem blauen Licht an den Ausgangsklemmen Hi?, HG und 115 der Matrixschaltung 11 erscheinen, wie es in F i g. 3 bei Fr, Fg und Fb gezeigt ist.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß es die Erfindung ermöglicht, die Farbsignale Er, Eg und Eb mit Hilfe einer vereinfachten Anordnung zu erzeugen, bei der eine einzige Kameraröhre benutzt wird, der ein einfacher optischer Filter zugeordnet ist. Die den Farben Rot und Blau zugeordneten Signale werden nacheinander bei jeder Periode entsprechend der Grundfrequenz/₀ unterbrochen. Daher könnte erwartet werden, daß die sogenannte Moireerscheinung im Fall einer Szene auftritt, wenn ein Gegenstand aufgenommen wird, der eine Frequenz liefert, die im wesentlichen gleich der Grundfrequenz/₀ ist oder in der Nähe dieser Grundfrequenz für das rotfarbige bzw. das blaufarbige Licht des Bildsignals Ec liegt. Jedoch kann man das Auftreten dieser Erscheinung dadurch verhindern, daß man auf optischem Wege die maximale Frequenz der Signale begrenzt, die in Beziehung zu den Farben Rot und Blau stehen, so daß diese maximale Frequenz niedriger gehalten wird als die Grundfrequenz/₀. Im Idealfall erfolgt diese Begrenzung derart, daß die Grenzfrequenz so gewählt wird, daß sie niedriger ist als/₀/2.

Vorstehend wurde der Fall beschrieben, bei dem das Bildsignal Ec unter zeitlicher Aufteilung den Integratorkreisen 8 W, 8 R und 8 B über die Gatterkreise 7 W, IR und 75 während der Zeitspannen Tw, Tr und Tb zugeführt wird. Gemäß F i g. 4 ist es jedoch möglich, den Gatterkreis 7 W nach F i g. 1 fortzulassen. In diesem Fall werden die Komponenten innerhalb aller Abschnitte jeder zyklischen Periode durch den Integratorkreis 8 W integriert, so daß man ein Bildsignal Ew' erhält, dessen Amplitude dem Ausdruck

(2E_R + 2Eb +

entspricht. In F i g. 4 sind Teile, die in F i g. 1 gezeigten Teilen entsprechen, jeweils mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, so daß sich eine nähere Erläuterung erübrigen dürfte.

Es wurde festgestellt, daß es durch geeignete Wahl der Konstanten der Matrixschaltung 11 möglich ist, drei Farbbildsignale Er', Eg und Eb ähnlich den vorstehend an Hand von F i g. 1 beschriebenen zu erhalten. Wenn man die resultierenden Farbbildsignale Er', Eg und Eb mit Hilfe der nachstehend beschriebenen Anordnung verarbeitet, ist es möglich, solche Farbbildsignale zu erhalten, die durch eine höhere Bildauflösung gekennzeichnet sind.

Fig. 5 A zeigt eine Ausbildungsform der Erfindung. die auf der Anordnung nach F i g. 1 basiert. In Fig. 5 A sind in F ig. 1 gezeigten Teilen entsprechende Teile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, so daß auf eine Wiederholung der betreffende zeichnet, so daß auf eine Wiederholung der betreffenden Teile der Beschreibung verzichtet werden kann. Bei der Anordnung nach Fig. 5A werden die an den Ausgangsklemmen Hi? und 115 erscheinenden Farbsignale Er und Eb den Gatterkreisen 12 i? bzw. 125 zugeführt, die durch die Gatter- bzw. Steuersignale Pr und Pb gesteuert werden, wie es in F i g. 3 bei Cr und Cb gezeigt ist, wobei diese Steuerung von der Schaltung 10 zum Erzeugen der Steuersignale aus erfolgt. Auf die se Weise wird ein Farbsignal Er", das während der Zeitspannen Tw und Tb, jedoch nicht während der Zeitspanne Tr, erscheint, und ein Farbsignal Eb", das während der Zeitspannen Tw und Tr, jedoch nicht während der Zeitspanne Tb, erscheint, wie es in F i g. 3 bei Gr und Gb gezeigt ist, einer Subtraktionsstufe 13 zugeführt, und gleichzeitig wird das an Hand von Fig. 3 A beschriebene Farbsignal Ec der Subtraktionsstufe 13 zugeführt.

Da der optische Filter 4 so ausgebildet ist, daß er eine G-Komponente, d. h. eine Grün-Komponente, innerhalb seiner gesamten Fläche durchläßt, ist es möglich, innerhalb der gesamten Zeitspannen ein Bildsignal E_gn zu erhalten, das eine solche Grün-Komponente repräsentiert, bei welcher die Bandbreite im wesentlichen nicht beschränkt ist. Das so erhaltene, in F i g. 3 bei H dargestellte Bildsignal wird Mischkreisen 15i?, 15 G und 155 über einen Hochpaßfilter 14 zugeführt, und gleichzeitig werden die Bildsignale Er>, Eg und Eb diesen Mischkreisen von den Ausgangsklemmen Hi? bzw. 11(7 bzw. 115 aus zugeführt.
Auf diese Weise erhält man Bildsignale £#", Eg" und Eb", von denen jedes eine Komponente mit einer Frequenz enthält, die oberhalb der Grundfrequenz/₀ liegt, an den Ausgangsklemmen 16 i?, 16 G und 165 der Mischkreise 15i?, 15 G und 155. Jede dieser eine höhere Frequenz aufweisenden Komponenten ist eine Grün-Komponente, die eine große Wirkung auf die Bildauflösung ausübt. Infolgedessen kann man Farbbildsignale erhalten, die im Vergleich mit den mit Hilfe der Anordnung nach F i g. 1 erzielten Bildsignalen Er, Eg' und Eb eine erheblich verbesserte Bildauflösung zeigen.

Nachstehend wird ein Zahlenbeispiel für die soeben beschriebene Anordnung gegeben. Nimmt man an, daß die wirksame Fläche der photoelektrischen Schicht der Kameraröhre 32 mm breit und 24 mm lang ist und daß das Verhältnis zwischen der Relaislinse 3 b und dem Schirm der Kameraröhre 1:1 beträgt, muß der optische Filter 4 so ausgebildet sein, daß seine wirksame Fläche eine Breite von 32 mm und eine Länge von 24 mm hat. Ferner sei angenommen, daß die Verlaufsrichtung der Streifenfilterelemente die Abtastrichtung des Elektronenstrahls rechtwinklig kreuzt, daß die Laufzeit entsprechend der Abtastung einer Zeile durch den Elektronenstrahl 50 Mikrosekunden beträgt, und daß die Grundfrequenz/₀ gleich 1 MHz ist. Dann müssen 50 Sätze von Streifenfilterelementen AW, 4 i? und 45 vorhanden sein, und die Breite jedes Satzes solcher Elemente, d. h. die Strecke D₀, beträgt 0,64 mm. Infolgedessen erhält man für Dw, Dr und

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Db jeweils eine Breite von 0,213 mm; dies gilt für den form der Erfindung handelt. Bei der Anordnung nach Fall, daß Dw = Dr = Db ist. In diesem Fall erhält F ig. 7 A sind die dem Filter 14 nach Fig. 5A nachman für T₀ den Wert von 10-^e see sowie Tw = Tr= geschalteten Elemente fortgelassen, so daß das BiId- Tb = ¹U · 10-⁶ see. signal E_gn aus der Subtraktionsstufe 13, das seine Die Frequenzspektren, d. h. die Rot-, Grün- und 5 niedrige Frequenzkomponente enthält, da es den Blau-Komponenten Er, Eq und Eb, die in dem Färb- Filter 14 nicht passiert, an einer Ausgangsklemme 17 G bildsignal Ec enthalten sind, das durch die Kamera- als grünes Farbbildsignal erscheint, während die beiden röhre erzeugt wird, sind in F i g. 6 A für den Fall dar- übrigen Farbbildsignale Er und Eb an den Ausgangsgestellt, daß man annimmt, daß die maximalen Fre- klemmen Hi? und 115 erscheinen. Zwar werden in quenzen der Signale, die sich auf die Farben Rot und io diesem Fall den Bildsignalen E_R' und Eb keine Kom-Blau beziehen, optisch auf 500 kHz (0,5 MHz) be- ponenten von höherer Frequenz beigefügt, doch kann grenzt werden, während das Signal, das sich auf die die Bildauflösung immer noch erheblich verbessert grüne . Farbe bezieht, einer solchen Einschränkung werden, da die eine höhere Frequenz aufweisende nicht unterworfen ist, so daß sich sein Frequenzbereich Komponente des Grün-Signals an Stelle der höher- · bis zu 4,5 MHz erstreckt, wie es gewöhnlich der Fall 15 frequenten Komponente des Helligkeitssignals verist. Die Frequenzspektren der Farbbildsignale Er, wendet werden kann.

Eq und Eb, die an den Ausgangsklemmen Hi?, HG F i g. 7B zeigt eine Anordnung, die derjenigen nach und UB der Matrixschaltung 11 erscheinen, sind in Fig. 7A ähnelt, abgesehen davon, daß der Gatter-F i g. 6 bei B unter der Annahme dargestellt, daß sie kreis 7 W nach Fig. 7 A ebenso wie bei den Anorddurch die Integratorkreise SW, 8i? und 8 B auf eine 20 nungen nach F i g. 4 und 5 B fortgelassen ist. Bandbreite von weniger als 0,5 MHz begrenzt werden. In der vorstehenden Beschreibung wurde festgestellt, Ferner wird die Grün-Komponente E_gn mit der daß die Farben Rot und Blau so begrenzt werden, daß höheren Frequenz, die am Ausgang der Subtraktions- die maximalen Frequenzen der diesen Farben zugv stufe 13 erscheint, nachdem sie den Hochpaßfilter 14 ordneten Ausgangssignale niedriger werden als die durchlaufen hat, der Darstellung in Fig. 6 bei C 25 Grundfrequenz/₀, und zwar im Hinblick auf die entsprechen, wenn die Grenzfrequenz des Hochpaß- Möglichkeit, daß bei den Farben Rot und Blau die filters so gewählt ist, daß sie etwa 0,5 MHz beträgt. Moireerscheinung auftritt. Um ein konkretes Mittel Dies ist auch aus der in Fig. 6 bei A dargestellten für diesen Zweck zu schaffen, kann man die Objektiv-Grün-Komponente Eg ersichtlich. ________ linse 3 A so ausbilden, daß sie bezüglich des grünen

Infolgedessen erstreckt sich jedes der an den Aus- 30 Lichtes G eine hohe Bildauflösung repräsentiert, gangsklemmen 16i?, 16G und 165 nach Fig. 5A .während sie bezüglich der Farben Rot und Blau eine erscheinende Farbbildsignal über ein Frequenzband, Bildauflösung repräsentiert, die auf einen vorbestimmdas seine höhere Frequenzkomponente enthält, wie ten Wert verringert worden ist. Alternativ kann man es in F i g. 6 bei Dr, Dg und Db dargestellt ist ein optisches System der in F i g. 8 gezeigten Art ver-Zwar könnte man annehmen, daß ein »Neben- 35 wenden, bei dem der Strahlenweg zwischen der Obsprechen« auf tritt, wenn die Öffnung der Kameraröhre, jektivlinse 3 a und dem optischen Filter 4 in zwei die von einem Elektronenstrahl passiert wird, eine Strahlenwege unterteilt wird, und zwar mit Hilfe eines Größe hat, die im Vergleich zur Teilung der Streifen Farbtrennfilters 18, z. B. eines dichroitischen Spiegels, in dem Bild eines gestreiften Gegenstandes nicht ver- der das grüne Licht G längs eines Strahlenwegs und nachlässigt werden kann, doch kann man ein solches 40 das rote und das blaue Licht i? und B längs eines Nebensprechen ζ. B. dadurch verhindern, daß man anderen Strahlenwegs fortgleitet. Um die Auflösung die Zeitkonstafften der Matrixschaltung auf geeignete bei den Farben Rot und Blau zu begrenzen, kann man Weise einstellt. Man könnte ferner annehmen, daß ein optische Mittel 19 außerhalb der Fokussierstellung der Nebensprechen auftritt, wenn die Bandbreite des Objektivlinse im Strahlenweg für das rote und das Übertragungssystems für das Bildsignal Ec nicht einen 45 blaue Licht anordnen, und man kann z. B. eine Linse ausreichenden Wert hat, der größer ist als ein Mehr- mit zahlreichen Einzellinsen oder eine aufgerauhte faches der Grundfreqeunz/₀. Jedoch ist es möglich, Glasfläche verwenden, um eine »Verschleierung« zu ein solches Nebensprechen ebenfalls dadurch zu ver- bewirken. Ferner ist es möglich, einen Filter 20 zu hindern, daß man nur die Zeitkonstanten auf geeignete verwenden, der ein geeignetes Material, z, B. einen Weise einstellt. Natürlich kann ein solches Einstellen 50 Mehrschichtenfilm-Interferenzfilter umfaßt, wobei dieder Zeitkonstanten bei den Gatterkreisen 12 i? und ses Material teilweise in dem Filter verteilt ist und be-125 sowie bei der Subtraktionsstufe 13 erfolgen. züglich der Farben Rot und Blau im Vergleich zu an-F ig. 5 B ähnelt F ig. 5 A, zeigt jedoch eine andere dersf arbigem Licht, d.h. im vorliegenden Fall zu Ausbildungsform der Erfindung, die auf der Anord- gelbem Licht, einen erheblich andere a Brechungsindex nung nach F i g. 4 basiert und es ermöglicht, Farbbild- 55 repräsentiert. Der Filter 20 kann außerhalb der Fosignale bei einer besseren Bildauflösung zu erzeugen. kussiereinstellung zwischen der Objektivlinse 3 a und Da F i g. 5 B eine Anordnung ähnlich derjenigen nach dem optischen Filter 4 angeordnet werden, wie es in Fig. 5A zeigt, sind einander entsprechende Teile Fig. 9A gezeigt ist. Fig. 9B zeigt ein Beispiel für jeweils mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, so daß einen Filter 20, der aus einer durchsichtigen Grundsich eine erneute Beschreibung der betreffenden Teile 60 platte 21, z. B. einer Glasplatte, besteht und mit punkterübrigen dürfte. ähnlichen Mehrschichtfilmfilterelementen 22 a versehen Zwar wurde vorstehend der Fall beschrieben, bei ist, die einen Brechungsindex repräsentieren, der sich dem versucht wird, ein Farbbildsignal mit hoher Bild- vom Brechungsindex der Grundplatte bezüglich nur auflösung mit Hilfe einer Anordnung entsprechend des roten Lichtes i? unterscheidet, sowie mit punktden Anordnungen nach F i g. 1 und 4 zu erzeugen, 65 ähnlichen Mehrschichtenfilmfilterelementen 22b, die doch ist es auch möglich, ein solches Farbbildsignal einen Brechungsindex repräsentieren, der sich vom mit Hilfe der in F i g. 7 A gezeigten Anordnung zu ge- Brechungsindex der Grundplatte bezüglich nur des winnen, bei der es sich um eine weitere Ausbildungs- blauen Lichtes B unterscheidet, wobei die Filter-

elemente 22 a und 22 b in der Grundplatte verteilt sind. In diesem Fall können beide Filterelemente den gleichen Brechungsindex haben oder sich bezüglich des Brechungsindex unterscheiden. Bei gleich großem Brechungsindex der Filterelemente kann man mehrschichtige Filterelemente einer einzigen Art verwenden.

Vorstehend wurde der Fall beschrieben, in dem Impulse P₀ dadurch erzeugt werden, daß z. B. die Zeitspanne Tw bezüglich der Amplitude mit Hilfe des Indexsignalgeneratorkreises 9 diskriminiert wird, um Gatter- oder Steuersignale zu erhalten, die den Gatterkreisen für das durch die Kameraröhre 2 erzeugte Farbbildsignal Ec zugeführt werden. Jedoch kann der in F i g. 2 gezeigte optische Filter 4 z. B. schwarze Streifenfilterelemente^; umfassen, die geeignet sind, keinerlei Licht durchzulassen, wobei jeder dieser schwarzen Streifen unmittelbar vor jedem Filterelement 4 W angeordnet ist und in der Abtastrichtung des Elektronenstrahls verläuft. Somit ist es auch möglich, solche Impulse P₀ dadurch zu erhalten, daß man die Zeitspannen diskriminiert, während welcher Amplitudenausgangssignale erscheinen, die den schwarzen Streifenfilterelementen entsprechen, so daß die betreffenden Zeitspannen mit Hilfe der Schaltung 9 gegenüber den anderen Zeitspannen diskriminiert werden. Ferner ist es möglich, die Durchlässigkeit der Streifenfilterelemente, die geeignet sind, Licht einer bestimmten Farbe zurückzuhalten und Licht anderer Farben durchzulassen (im obigen Fall das blaue Licht i? bei den Elementen 4Pv und das rote Licht R bei den Elementen 4B) herabzusetzen, und zwar bezüglich des Lichtes (im obigen Fall bezüglich des grünen Lichtes G), das den Filter 4 über dessen ganze Fläche passiert, und zwar im Vergleich zu der Durchlässigkeit der Elemente, die Licht aller Farben durchlassen, um so die Amplituden der Ausgangssignale während der Zeitspannen Tw größer zu machen als die während der übrigen Zeitspannen auftretenden Amplituden, so daß es möglich ist, mit größerer Sicherheit die Impulse P₀ mit Hilfe der Schaltung 9 zu erhalten, und zwar auch dann, wenn es sich bei dem von dem Gegenstand kommenden farbigen Licht um einfarbiges Licht handelt, z. B. um rotes Licht Pv oder blaues Licht B.

Weiterhin ist es möglich, daß längs der optischen Bahn, die zu der photoelektrischen Umwandlungsfläche der Kameraröhre führt, ein erforderliches farbiges Licht, das sich von den von einem Gegenstand kommenden farbigen Lichtarten unterscheidet, von einer Lichtquelle 23 aus gemäß Fig. 10 über einen durchscheinenden Spiegel 24 auf den gestreiften optischen Filter 4 geleitet wird. Auf diese Weise können die Impulse P₀ zwangläufig auch dann erzeugt werden, wenn die Helligkeit des Gegenstandes zu gering ist. Vorstehend wurde der Fall beschrieben, daß das Bild eines Gegenstandes durch den optischen Filter 4 auf die photoelektrische Umwandlungsfläche der Kameraröhre projiziert wird, doch ist es auch möglich, das nachstehend beschriebene Verfahren anzuwenden, um die gleiche Wirkung zu erzielen. Gemäß Fig. 11 wird das Bild eines Gegenstandes zuerst auf einen monochromen photographischen Film 25 projiziert, der z. B. eine lichtdurchlässige Unterlage besitzt, und zwar mit Hilfe des beschriebenen optischen Systems und des optischen Filters 4; dann wird dieser photographische Film entwickelt. Nunmehr wird der photographische Film optisch mit Hilfe einer Bildkameraröhre oder einer Lichtpunktabtaströhre aufgenommen.

Auf diese Weise kann ein Bildsignal Ec ähnlich dem in F i g. 3 gezeigten mit Hilfe der Kameraröhre oder der Lichtpunktabtaströhre erzeugt werden, so daß ebenfalls Rot-, Grün- und Blau-Bildsignale entstehen, wie es für jeden Fachmann auf der Hand liegt.

Vorstehend wurden mehrere Ausbildungsformen der Erfindung beschrieben, wobei in jedem Fall der optische Filter 4 verwendet wird, der sich aus den Streifenfilterelementen 4 W zum Durchlassen von Licht

ίο jeder Farbe, den Streifenfilterelementen 4R zum Zurückhalten z. B. des roten Lichtes und den Streifenfilterelementen AB zum Zurückhalten z. B. des blauen Lichtes zusammensetzt. Bei der in F i g. 4 gezeigten Anordnung kann sich jedoch der zu verwendende optische Filter 4 von dem weiter oben beschriebenen unterscheiden. Mit anderen Worten, er kann Streifenfilterelemente 4 W umfassen, die Licht aller Farben durchlassen, ferner Streifenfilterelemente 4R, die z. B. rotes Licht durchlassen, sowie Streifenfilterelemente 4 B, die z. B. blaues Licht durchlassen.

Wie schon erwähnt, können bei den vorstehend beschriebenen Ausbildungsformen die Indeximpulse P₀ zwangläufig dadurch erzeugt werden, daß man die Amplitude während der Zeitspannen Tw größer macht als die während der anderen Zeitspannen auftretenden Amplituden, und zwar selbst dann, wenn es sich bei dem von einem Gegenstand kommenden farbigen Licht um monochromatisches Licht handelt. Nachstehend wird ein solcher Fall näher erläutert. Nimmt man an, daß bei dem in F i g. 2 gezeigten Filter die

• Durchlässigkeitswerte jedes Filterelements 4 W für rotes bzw. grünes bzw. blaues Licht durch die Größen Oi-WR, ocwG und ocwb gegeben sind, daß die Durchlässigkeitswerte jedes Elements 4 R für grünes bzw. blaues Licht mit ocrg bzw. oc_RB bezeichnet werden, und daß die Durchlässigkeitswerte jedes Elements 45 für grünes bzw. blaues Licht mit ocbr bzw. ocbg bezeichnet sind, so werden diese Durchlässigkeitswerte so gewählt, daß sie die folgenden Beziehungen befriedigen:

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Auf diese Weise ist es gemäß Fig. 12A möglich, ein Farbbildsignal Ec zu erzeugen, das ein Ausgangssignal Er während der Zeitspannen Tw und Tb umfaßt, wobei ein solches Signal der Kameraröhre in dem Fall entnommen wird, in dem es sich bei dem von einem Gegenstand kommenden farbigen Licht z. B.

nur um rotes Licht handelt. Da die Durchlässigkeit ocwr bezüglich eines roten Lichtes während der Zeitspanne Tw höher ist als ocbr während der Zeitspanne Tb, ist die Amplitude des so während der Zeitspanne Tw erzeugten Bildsignals größer als während der Zeitspanne Tb, so daß sich eine zwangläufige Diskriminierung zwischen diesen beiden Amplituden ergibt. Wenn das von dem Gegenstand kommende Licht nur grünes oder nur blaues Licht ist, ist die Amplitude des Ausgangssignals während der Zeitspanne T _w größer als die Amplitude während der anderen Zeitspanne Tr oder Tb- Infolgedessen wird die Ausgangsamplitude während der Zeitspanne Tw stets größer als die Amplitude für die übrigen Zeitspannen, und zwar selbst dann, wenn das von einem Gegenstand kommende farbige Licht nach Bedarf seine Farbe ändert, was zur Folge hat, daß die Indeximpulse auf zwangläufige Weise erzeugt werden können, wie es in Fig. 125 gezeigt ist.

Der optische Filter 4, der zur zwangläufigen Erzeugung von Indeximpulsen P₀ geeignet ist, beschränkt sich bezüglich seiner Anwendbarkeit nicht auf eine Anordnung der in F i g. 2 gezeigten Art. Mit anderen Worten, man kann bei diesem optischen Filter die Filterelemente 4R so ausbilden, daß sie z. B. nur rotes Licht durchlassen, und die Filterelemente 4 B können z. B. nur blaues Licht durchlassen. Ein solcher optischer Filter kann bei den Systemen nach F i g. 1 und 4 verwendet werden, doch ist er nicht zur Verwendung bei den Systemen nach Fig. 5A, 5B, 7A und 7 B geeignet. Dies ist darauf zurückzuführen, daß kein farbiges Licht vorhanden ist, das sämtliche Streifenfilterelemente passiert, so daß es nicht möglich ist, ein kontinuierliches Farbbildsignal mit einem breiten Frequenzband zu erzeugen.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Erzeugung eines Farbfernseh-Bildsignals mit einer einzigen einstrahligen Bildaufnahmeröhre, der ein optisches Farbstreifenfilter vorgeordnet ist, das drei hinsichtlich ihres Farbdurchlässigkeitswertes unterschiedliche Arten zueinander paralleler Filterstreifen aufweist und derart angeordnet ist, daß die Abtastzeilen der Bildaufnahmeröhre jeweils aus zyklisch sich wiederholenden Folgen dreier unterschiedlich gefärbter Bildelemente bestehen, und einem mit der Bildaufnahmeröhre ansteuerbaren Demodulator, der in vorbestimmter Folge durch Taktimpulse aufsteuerbare und den Farbwerten der Bildelemente entsprechende Signalanteile liefernde Gatterschaltungen enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterstreifen (4 W) der ersten Art für Licht aller Farben, die Filterstreifen (4R) der zweiten Art für Licht einer Farbe und die Filterstreifen (45) der dritten Art für Licht einer weiteren Farbe durchlässig oder undurchlässig sind, daß im Demodulator die ersten Steuereingänge mindestens zweier Gatterschaltungen (TR, 7 B) mit dem von der Bildaufnahmeröhre (2) gelieferten Signal (E_c) angesteuert werden, während zweite Steuereingänge mit Zählausgängen (1Oi?, lÖB) eines Taktgenerators (10) verbunden sind, der mit einem das von der Bildaufnahmeröhre (2) gelieferte Signal (E₀) hinsiehtlieh seiner Impulsamplituden und seiner Impulslängen auswertenden Indexgenerator (9) gesteuert wird, so daß an den Zählausgängen (1Oi?, 105) jeweils ein Taktimpuls (Pr, Pb) in zyklischer Wiederholung auftritt, der einer bestimmten Art von Bildelementen zugeordnet ist, und daß die Ausgänge der Gatterschaltungen (IR, IB) über jeweils eine Integrationsschaltung (8i?, SB) mit einer Matrix (11) verbunden sind, aus der gleichzeitig mehrere Primärfarbenbildsignale (Er, Eg, Eb) ableitbar sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterstreifen (4R) der zweiten Art für das Licht einer Farbe und die Filterstreifen (4B) der dritten Art für das Licht der weiteren Farbe undurchlässig sind und daß ein Signalkomponentengenerator (13) vorgesehen ist, der aus dem von der Bildaufnahmeröhre (2) gelieferten Signal (Ec) eine auf das Licht einer von allen Filterstreif en (4 W, 4 R, 4B) durchgelassenen Farbe bezogene Signalkomponente (E_gh) höherer Frequenz ableitet, die entweder mit den Primär- farbenbildsignalen(Er, Eg', Eb) gemischt oder gleichzeitig mit ihnen erzeugt wird.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtdurchlässigkeit der Filterstreifen der ersten Art (4 W) für die von den Filterstreifen (4 R, 4B) der zweiten und der dritten Art durchgelassenen Farben größer ist als die Lichtdurchlässigkeit der Filterstreifen (4 R, 4B) der zweiten und der dritten Art, so daß die Taktimpulse (Pw, Pr, Pb) mit einer Teilung des optischen Farbstreifenfilters (4) entsprechenden Frequenz erzeugt werden.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiteres optisches Filter (20), z. B. ein mehrschichtiges Interferenzfilter mit darin verteilten dioptrischen Filterelementen, der Bildaufnahmeröhre (2) an einer nichtfokussierenden Stelle vorgeordnet ist, so daß bei Aufnahme eines Objekts (1) mit einer der Teilung des optischen Farbstreifenfilters (4) entsprechenden oder in deren Nähe liegenden Grundfrequenz des Bildsignals (Ec) die auftretende Interferenz verringert wird.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem optischen Farbstreifenfilter (4) und der Bildaufnahmeröhre (2) eine Vorrichtung zur Führung eines monochromatischen photographischen Aufzeichnungsträgers (25) angeordnet ist, dessen durch das Farbstreifenfilter (4) hindurch aufgezeichnetes Bild auf die Aufnahmeröhre (2) projizierbar ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen