Farbfernsehaufnahmegerät. Die vorliegende Erfindung betrifft ein Aufnahmegerät für das Fernsehen in Farben.
Bei der Übertragung von Fernsehbildern in natürlichen Farben werden bekanntlich auf der Sendeseite die auf passend gewählte (;iiindfarben bezogenen Farbauszüge gebildet und durch Teilfarbsignale übertragen. Auf der Empfangsseite werden diese wieder in die Farbauszüge zurückverwandelt, deren Zu sammensetzung das farbige Bild ergibt. Bei der U-berlagerung der Teilfarbauszüge dürfen keine Deckungsfehler auftreten, da dies stö rende Effekte, wie z. B. F.arbsäuine, zur Folge hatte. Solche Deckungsfehler können sowohl auf der Sendeseite wie auf der Empfangs seite entstehen.
Bei der Aufnahme treten sol ehe Deckungsfehler beispielsweise auf, wenn die zu einem Bildpunkt gehörigen Teilfarb- signale eines Simultansystems nicht gleich zeitig erzeugt werden, was zur Folge hat, dass beim Empfänger keine korrekte Zusammen setzung der einzelnen Bildpunkte aus den zu sammengehörigen Teilfarbsignalen möglich ist.
Die vorliegende Erfindung stellt sieh die Aufgabe, die bei -den bisher bekanntgewor denen Aufnahmegeräten für farbiges Fern sehen auftretenden Deckungsfehler. der Teil- farbsignale zu vermeiden.
Gemäss der vorliegenden Erfindung ge langt ein Fernsehaufnahmegerät zur Verwen dung, bei welchem mindestens zwei der ein farbiges Fernsehbild zusammensetzenden Teil- farbsignale mittels eines gemeinsamen Bild schirmes erzeugt werden.
Dieses Gerät ist er- findungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass sich vor dem Bildschirm ein Raster aus zylin drischen Linsen befindet, durch dessen Wir kung in der Ebene des Bildschirmes streifen förmige- Bilder eines Mehrzonenfarbfilters entstehen, und dass der Bildschirm durch den Elektronenstrahl senkrecht zur Richtung der durch die Rasterlinsen entworfenen Bilder der Farbfilterzonen abgetastet wird, und dass am Rand des Farbfilters parallel zu den Farb- filterzonen eine zusätzliche, nicht vom Auf nahmelichtstrom durchsetzte Zone vorgesehen ist, und dass die bei der Abtastung auftreten den,
den Bildern der zusätzlichen Zone ent sprechenden Signalimpulse zur korrekten Aufteilung der am Ausgang der Röhre erhal tenen Gesamtsignalspannung in die Teil signalspannungen verwendet werden.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Er findung sollen in folgendem an Hand der beiliegenden Zeichnungen erläutert werden, in welchen Fig. 1 schematisch ein Ausführungsbei spiel in Anordnung und Schaltung darstellt. Fig. 2 erläutert schematisch die Auftei lung der Gesamtsignalspannung in die Teil- farbsignale bei Verwendung einer entspre- ehend geformten Lichtquelle als Steuerzone und Fig. 3 die Aufteilung bei Verwendung einer lichtundurchlässigen Steuerzone.
Fig. 4 dient zur Erläuterung der Aus scheidung des Übersprechens der Steuerzonen auf die Teilfarben, und Fig. 5 zeigt eine Anordnung zur Aus scheidung des störenden Übersprechens der Steuerzone in die Teilfarbzonen.
Fig. 6 dient zur Erläuterung des Über- sprechens der Teilfarbzonen aufeinander, und Fig. 7 zeigt eine Schaltanordnung zur Ausscheidung dieses gegenseitigen überspre- ehens der Teilfarbzonen.
Fig. 8 zeigt ein Aufnahmegerät mit zwei Aufnahmeröhren.
Fig. 1 zeigt als Ausführungsbeispiel ein Gerät gemäss der vorliegenden Erfindung. Das zu übertragende Bild 1 wird durch ein Aufnahmeobjektiv 2 auf den lichtempfind lichen Bildschirm 3 der Aufnahmeröhre 4 ab gebildet. Die schematisch in der allgemein üblichen Weise dargestellte Aufnahmeröhre selbst bildet nicht Gegenstand der vorliegen den Erfindung und ihr Aufbau und ihre Wir kung kann als bekannt vorausgesetzt werden. Innerhalb des Glaskolbens 5 befindet sich das zur Erzeugung des Elektronenstrahls 6 die nende Elektrodensystem 7.
Mittels des Elek tronenstrahls wird der lichtelektrische Bild- schiim 3 in bekannter Weise auf nebeneinan- derliegenden Linien abgetastet, und so das Bildsignal am Ausgang 8 erhalten. Als Auf nahmeröhre kann jede beliebige Aufnahme röhre Verwendung finden, beispielsweise ein Orthicon, Vidicon usw., deren Auflösungs vermögen bzw. Bildschirmgrösse der Teilung des Linsenrasters angepasst sein muss, wie weiter unten noch erläutert werden wird.
Gemäss der vorliegenden Erfindung befin det sich zwischen Aufnahmeobjektiv und Bildschirm ein Linsenraster 10, welches aus zylindrischen Linsen besteht, und in der Ob jektivpupille des Aufnahmeobjektivs 2 ist ein mehrzoniges Farbfilter 11 angebracht, dessen Zonengrenzen parallel zu den Zylinderachsen des Rasters 10 verlaufen.
Die Brennweite der Rasterlinsen ist so be messen, dass jede einzelne Linse in der Ebene des Bildschirmes 3 ein Bild des Farbfilters 11 entwirft. Wie aus der Technik des Linsen rasterfarbfilmes bekannt ist, wird dadurch die Fläche des Bildschirmes in parallele, ne- beneinanderliegende Streifen ,aufgeteilt, die in gleicher Weise wie die Zonen des Filters den Teilfarben zugeordnet sind. Besitzt das Farbfilter beispielsweise drei Zonen 12, 13 und 14, welche im allgemeinen Rot, Grün und Blau sind, so liegen rote, grüne und blaue Streifen usw. auf dem Bildschirm nebeneinan der.
Da sich das Mehrzonenfarbfilter in der Objektivpupille befindet, ist die Helligkeit auf den einzelnen Streifen des Bildschirmes quer zur Streifenrichtung gleich der über das entsprechende Element, des Bildes 1 Bemittel ten Helligkeit der jeweiligen Farbkompo nente. Dieser Effekt ist aus der Technik des Linsenrasterfilms berannt.
Der Bildschirm 3 wird durch den Elektro nenstrahl 6 senkrecht zur Richtung der Zylin derlinsen abgetastet, so dass ein punkt- sequenzartiges Signal entsteht, in welchem nacheinander die roten, grünen und blauen Teilsignale ein und desselben Bildelementes auftreten. Die Grösse der Bildelemente ist durch die Feinheit des Rasters gegeben, und zwar ist die Grösse eines Bildelementes senk recht zu den Rasterlinsen gleich einer Linsen breite. Der Bildschirm muss demgemäss ein Auflösungsvermögen besitzen, das noch die getrennte Auflösung der hinter den Raster linsen verschachtelt liegenden Farbzonen ge stattet.
Bei dieser Anordnung folgen also im Ge samtsignal stets zusammen-ehörige Teilfa.rb- signale eines bestimmten Bildelementes auf einander. Es können somit keine Deckungs fehler der Signale auftreten,
wie dies bei spielsweise bei Simultansystemen unter Ver wendung von drei getrennten Aufnahmeröh ren für die einzelnen Teilfarben infolge man gelnder optischer Deckring oder urangelnder Deckung der Abtastraster der einzelnen Röhren oder bei Bildsequenzsystemen durch mangelnde Deckung aufeinanderfolgender Abtastraster entstehen können.
Für die Über tragung und Wiedergabe erweist. es sieh als erforderlich, die Gesamtsignalspannung in die einzelnen Teilsignalspannungen aufzutei len, um diese unabhängig voneinander ver wenden zu können. Gemäss der vorliegenden Erfindung wird rur korrekten Aufteilung der am Ausgang der Röhre erhaltenen Gesamtsignalspannung in. die Teilsignalspannungen eine entspre chend geformte Zone im Farbfilter angebracht, welche vom Aufnahmelichtstrom nicht durch setzt wird, welche aber ebenfalls durch die Rasterlinsen auf den Bildschirm abgebildet wird.
Auf dem Schirm wird so zwischen den Farbzonengruppen eine Steuerzone abgebildet, deren Beleuchtung nicht von der schwanken den Helligkeit des aufgenommenen Bildes ab hängig ist. Der bei der Abtastung im Gesamt- si@,lnal auftretende Steuerimpuls hat also stets gleiche Grösse und kann leicht aus dem Ge samtsignal ausgeschieden werden, wie weiter unten erläutert werden wird.
Die Steuerzone kann beispielsweise licht undurchlässig, das heisst schwarz, sein, so dass der Steuerimpuls stets dem Schwarzwert des Bildes entspricht.
Es kann aber auch eine entsprechend ge formte Lichtquelle oder ganz allgemein eine leuchtende Fläche mit konstanter und gleich mässiger Leuchtdichte als Steuerzone verwen det werden, welche über das Linsenraster Zonen konstanter Helligkeit auf dem Bild- seliirm entwirft. Macht man die Helligkeit dieser Zonen um einen bestimmten Betrag grösser als die grösste überhaupt auftretende Bildhelligkeit, so ist der Steuerimpuls stets um den entsprechenden Betrag grösser als die Teilfarbsignale und kann leicht amplituden- mä.ssig aus dem Gesamtsignal ausgesiebt wer den.
Ein Ausführungsbeispiel für den zweiten Fall wird in Fig. 1 gezeigt. Parallel zu den Zonen des Filters 11 ist eine längliche, sich in Richtung der Filterzone erstreckende Licht duelle 7.5 angeordnet. An Stelle einer Licht quelle kann beispielsweise auch eine reflek tierende Fläche verwendet werden, welche von einer geeignet angebrachten fremden l.iclitquelle angestrahlt wird. Die Breite der Farbzonen und der .Steuerzone, das heisst der leuchtenden Fläche, wird vorteilhafterweise gleich gewählt, so dass die entsprechenden Streifen auf dem Bildschirm gleich breit sind.
Fig. 1 zeigt ferner schematisch im Block schaltbild die Elemente, in denen mittels des im Gesamtsignal enthaltenen Steuerimpulses das Gesamtsignal in die Teilfarbsignale auf geteilt wird. Bei einer Anordnung gemäss der Fig. 1, bei der eine Lichtquelle als Steuerzone dient, wird die Leuchtdichte der leuchtenden Fläche so eingestellt, dass sie um einen be stimmten Betrag - beispielsweise 25 % - grösser ist als das grösste vorkommende Bild signal.
Dies zeigt Fig. 2. Das Gesamtsignal setzt sich aus aufeinanderfolgenden Grüppen von vier Imuplsen zusammen, welche nacheinan der der Steuerzone und den Filterzonen Rot, Grün und Blau entsprechen. Das Gesamt signal 30 wird einem Amplitudensieb (20 in Fig. 1) zugeführt, in welchem, z. B. durch vorgespannte Gleichrichter, das Signal so be schnitten wird, dass am Ausgang nur noch die Steuerimpulse 31 auftreten. Diese ausgesieb ten Steuerimpulse werden nun einer Lauf zeitkette (21 in Fig. 1) zugeführt, welche drei den Teilfarben gesondert zugeordneteAbgriffe 22, 23 und 24 aufweist.
Die Verzögerungszeit zwischen den einzelnen Abgriffen der Lauf zeitkette 21 ist so bemessen, dass die Steuer impulse .an den Ausgängen 22, 23 und 24 gleichzeitig mit den einzelnen zugeordneten Teilfarbsignalen auftreten. So tritt beispiels weise am @ Abgriff 22 das um eine Impuls länge verzögerte Signal 32, am Ausgang 23 das um zwei Impulslängen verzögerte Signal 33, am Abgriff 24 das um drei Impulslängen verzögerte Signal 34 auf. Fig. 2 zeigt, dass die Impulse 32 in zeitlicher Koinzidenz mit dem roten Signal. 38, die Impulse 33 mit dem grünen Signal 39 und die Impulse 34 mit dem blauen Signal 40 sind.
Die Abgriffe 22, 23 und 24 der Laufzeitkette sind mit getrenn ten Schaltgeräten 26, 27 und 28 verbunden, welche durch die Steuerimpulse in der Weise betätigt werden, dass bei vorhandenem Steuer impuls das Schaltgerät durchlässig ist. An die Eingänge der Schaltgeräte wird die von der Röhre erzeugte Gesamtsignalspannung gelegt. Durch die Steuerung der einzelnen Schalt geräte mit den um verschiedene Beträge ver- zögerten Steuerimpulsen tritt nun an den Ausgängen nur noch das zugeordnete Teil- fa.rbsignal 38, 39 und 40 auf.
Um aus den auf diese Weise aufgespal tenen Teilfarbsignalen wirkliche Simultan signale zu machen, .das heisst Signale bei denen die zum einen Bildpunkt bzw. Bild element gehörigen Signale gleichzeitig auftre ten, kann man beispielsweise die Teilsignale 38 und 39 mit Laufzeitgliedern uni die Dauer zweier bzw. eines Impulses verzögern. Zu diesem Zweck wird hinter den Schaltgeräten 26 und 27 je eine Laufzeitkette 126 und 127 eingeschaltet, deren Verzögerungszeit zwei bzw. eine volle Impulslänge beträgt. Nach Durchlaufen dieser Laufzeitkette treten dann die Impulse 38, 39 und 40 gleichzeitig auf und stellen somit deckungsfehlerfreie Simul tansignale dar.
Statt dessen kann man auch in den Schaltgeräten selbst durch Abflach- oder Integrierschaltungen die Impulse ver breitern, so dass die Impulse am Ausgang der Schaltgeräte den in Fig. 2 gestrichelt einge tragenen zeitlichen Verlauf 138, 139 und 140 annehmen. In diesem Falle besitzen die Teil- farbsignale natürlich eine gewisse, der Zonen breite entsprechende Welligkeit. Für prak tische Zwecke können aber auch diese Signale als simultan und frei von störenden Deekungs- fehlern angesehen werden.
Die Fig. 3 zeigt schematisch den Vorgang der Aufteilung bei Verwendung einer licht undurchlässigen schwarzen Zone. Werden hierbei keine besonderen Massnahmen ergrif fen, so macht hier die amplitudenmässige Aus scheidung des der schwarzen Zone entspre- ehenden Steuerimpulses Schwierigkeiten, wenn nicht dafür gesorgt wird, dass der Steuer impuls um einen bestimmten Betrag, z. B. 42, niedriger ist, als die kleinste Amplitude (Schwarz) der Teilfarbimpulse, welche dem Fehlen einer bestimmten Teilfarbkomponente im Bild entspricht.
Nimmt man aber an, dass normalerweise grosse, völlig schwarze Bild stellen nur selten vorkommen, oder min destens auf kleinere Teile des Bildes begrenzt sind, so kann man von solchen Massnahmen absehen und den Steuerimpuls zur Synchron steuerung eines Impulsgebers verwenden. Dieser erzeugt seinerseits einen Impuls defi nierter Grösse, der dann auf die Laufzeitkette gegeben wird, und in der angegebenen Weise die Aufteilung steuert. Die Konstanz solcher Impulsgeneratoren reicht im allgemeinen aus, um das Fehlen des ursprünglichen schwarzen Steuerimpulses in dunkeln Bildteilen zu über brücken. Eine solche Anordnung hat den Vor teil, dass im Aufnahmegerät keine eigene Lichtquelle vorgesehen werden muss.
Es tritt also kein Lebersprechen des grossen, von der Lichtquelle erzeugten Steuerimpulses in die Farbimpulse ein, welches dann die weiter unten angegebene Kompensation nötig ma chen würde.
Ein solches überspreehen zwischen dem Steuerimpuls und .den Teilfarbsignalen oder zwischen den Teilfarbsignalen untereinander wird verursacht insbesondere durch das be grenzte Auflösungsvermögen des Bildschirmes. Der Verlauf der Signalspannung beim Ab tasten einzelner Farbzonen ist folglich auch bei Aufnahme einer gleichmässig ausgeleuch teten Fläche nicht rechteekförmig, sondern besitzt die in den Fig. 4 und 6 angedeutete Form.
Um ein möglichst detailreiches Bild zu erhalten, wird man die Teilung des Linsen rasters so klein machen, als dies mit R ück- sieht auf das Auflösungsvermögen des Bild schirmes möglich ist. Geht man von einem Bildehirm von der Grösse von 12 X 16 cm und einem Bild von 625 Zeilen aus, so ergibt sich ein Raster mit etwa 5 Linsen/mm. Jede ein zelne Linse besitzt also eine Breite von etwa 200 ,u und die einzelnen Teilfarbstreifen von etwa 50,u. Damit liegen aber die einzelnen Streifen an der Grenze des Auflösungsvermö gens der zur Verfügung stehenden Aufnahme röhre,
und die Abtastung des Bildschirmes ergibt naturgemäss keinen rechteckförmigen, sondern einen abgerundeten zeitlichen Ver lauf der Impulse. Durch diese Abflachung der Impulse tritt aber ein übersprechen der Steuerimpulse in die Teilfarbimpulse auf, wie a:us Fig. 4 hervorgeht. Wird mit der Anord nung der Fig. 1 ein Dunkelfeld aufgenom- men, so treten in der Gesamtsignalspannung lediglich die Steuerimpulse auf. Diese be sitzen, wie in Fig. 4 dargestellt, keine recht eckige Form 60, sondern den abgerundeten Verlauf 61.
Bei der Aufteilung dieser Ge- samtsignalspannung treten in den Teilfarb- kanälen Störspannungen auf, die in den ein zelnen Kanälen den schraffierten Bereichen 62, 63 und 64 entsprechen. Da der Steuer impuls konstante Grösse besitzt, sind auch die in den Teilfarbkanälen erzeugten Störspan nungen konstant. Das Übersprechen des Steuerimpulses auf die Teilfarbkanäle kann also durch Abziehen eines entsprechend ärossen konstanten Betrages von den einzel nen Teilfarbsignalen kompensiert werden.
Dies kann mit einer Anordnung gemäss der Fig. 5 erreicht werden. Soweit diese mit der Anordnung der Fig. 1 übereinstimmt, sind solche Teile mit gleichen Hinweiszahlen versehen. Im Gegensatz zur Anordnung der Fig. 1 befindet sich bei der Fig. 5 das Linsen raster nicht unmittelbar vor dem Bildschirm, sondern es wird das Prinzip der sogenannten Zwisehenabbildung angewendet. Das Linsen raster 70 befindet sich wiederum in solchem Abstand vom Farbfilter, dass in seiner rück wärtigen Ebene 71 die Bilder der Filter zonen entworfen werden.
Diese Ebene 71 wird durch eine Linse 72 auf den Bildschirm 73 abgebildet. Eine solche Anordnung erfordert zwar zwei Linsen, hat aber den Vorteil, dass das Linsenraster nicht unmittelbar vor dem Bildschirm, das heisst innerhalb der Auf nahmeröhre angeordnet sein muss. Darüber hinaus ist es möglich, für die Zwischenabbil dung ein von 1 : 1 verschiedenes Verhältnis zu wählen, und so für die Grösse von Linsen raster und Bildschirm unabhängig voneinan der die günstigst mögliche Dimension zu wählen. Das von der Aufnahmeröhre erzeugte Gesamtsignal wird in der gleichen Weise auf gespalten wie in der Fig. 1.
In den Farb- kanälen befinden sich zur Kompensation der Störspannungen drei Schaltglieder 74, 75 und 76, welche dazu dienen, von den Teilfarb- signalen die Beträge abzuziehen, die dem (\bersprechen des Steuerimpulses entsprechen. Infolge des oben erwähnten, begrenzten Auflösungsvermögens des Bildschirmes tritt ferner ein Übersprechen der einzelnen Teil farben ineinander auf. Wie in Fig. 6 gezeigt, besitzen die von den einzelnen Filterzonen herrührenden Komponentendes Gesamtsignals nicht die rechteckige Form 80, 81 oder 82, sondern zeigen den abgeflachten Verlauf 83, 84 und 85.
Aus deren Überlagerung ergibt sieh, dass die Grösse der nach der Aufspaltung erhaltenen Teilfarbsignale nicht nur von der zugehörigen Teilfarbkomponente, sondern auch von den beiden andern Komponenten abhän gig ist. Dieses Übersprechen der einzelnen Teilfarbsignale aufeinander lässt sich nicht durch Abzug eines konstanten Betrages kom pensieren, wie das Übersprechen des Steuer impulses, vielmehr ist es notwendig, von den einzelnen Teilfarbsignalen Beträge abzu ziehen, welche proportional jeweils den beiden andern Teilspannungen sind. Für die Grösse der abzuziehenden Beträge gelten folgende Überlegungen.
Die an den drei Ausgängen er haltenen Teilfarbsignale hängen mit den drei Farbkomponenten nach folgender Formel zu sammen:
EMI0005.0035
<I>SR <SEP> ==1 <SEP> -R+kGR.G+kBR#B</I>
<tb> SG=kRG#R+1 <SEP> <I>#G+kBG#B</I>
<tb> SB=kRB#R+kGB.G+l <SEP> -B wobei die Koeffizienten sinngemäss das -Über sprechen von jeweils einer Teilfarbe in eine andere bezeichnen. Beispielsweise ist also der , Koeffizient kGR für das Übersprechen der grünen Komponente auf die rote Komponente gültig.
Die Auflösung der Gleichung liefert die Formel
EMI0005.0037
<I>R=k1SR-(k2'SG+k3'SB)</I>
<tb> <I>G <SEP> = <SEP> k4</I> <SEP> SC <SEP> - <SEP> (k5 <SEP> <I>'SR</I> <SEP> + <SEP> k6 <SEP> <I>'SB)</I>
<tb> <I>B=k7SB-(ks#SR+ks#SG)</I> Darin bezeichnen die Koeffizienten ki <B><I>-kg</I></B> die Koeffizienten, mit denen die drei Teil- Farben multipliziert werden müssen, um die nur jeweils den einzelnen Teilfarben entspre chenden Signale zu erhalten. Die Koeffizien ten des ersten und zweiten Gleichungssystems hängen zusammen wie folgt:
EMI0006.0001
Die Koeffizienten kGB usw. können für ein bestimmtes Aufnahmegerät .durch Messung bestimmt werden.
Dabei werden im allgemei nen abhängig von der gegenseitigen Lage der Farbstreifen einige der Koeffizienten mit einander übereinstimmen.
Fig. 7 zeigt eine Anordnung bei der unter Anwendung der soeben entwickelten Gesetz mässigkeiten das Übersprechen der Teilfarb- komponenten aufeinander kompensiert wird, wobei die Anordnung grundsätzlich mit der der Fig. 5 übereinstimmt. Es wird wieder ein Linsenraster mit Zwischenabbildung verwen det. Im 1Vlehrzonenfilter befindet sich aber keine Lichtquelle zur Erzeugung des Steuer impulses, sondern eine schwarze, lichtundurch lässige Zone 91.
In den drei Teilfarbkanälen befinden sich drei Subtraktionsgeräte 92, 93 und 94, welche von den Teilfarbsignalen ent sprechend der oben angegebenen Beziehungen jeweils bestimmte Teilbeträge der beiden an dern Teilfarbsignale subtrahieren.
Es ist bekannt, .dass es keine physikalisch realisierbaren Farbfilter gibt, welche die zur Aufteilung in die Teilfarbkomponenten theo retisch nach der Dreifarbenmethode erforder liche spektrale Charakteristik besitzen. Solche Filter müssten bekanntlich Filterkurven mit negativen Teilabschnitten besitzen.
Dagegen lässt sich bei elektrischen Verfahren, bei wel- chen die Teilfarbkomponenten als elektrische Signale erhalten werden, eine Korrektur der Farbfilterkurven durchführen, indem man be stimmte, nach Grösse und Vorzeichen bekannte Beträge der einzelnen Teilfarbsignale mit einander kombiniert. Dieses Korrekturverfah ren ist an sich bekannt, kann aber in vorlie gendem Fall mit der Korrektur des Über- sprechens von Steuerzone und Teilfarbzone kombiniert werden.
In vorliegendem wurden Ausführungs beispiele besprochen, bei welchen eine einzige Aufnahmeröhre zur Erzeugung von drei Teil- bildsignalen dient. Die Erfindung kann aber auch bei Aufnahmegeräten angewendet wer den, welche mehr als eine Aufnahmeröhre aufweisen, wobei dann mindestens zwei der *das farbige Bild zusammensetzenden Teil signale auf einem gemeinsamen Bildschirm, das heisst in einer der beiden Röhren, erzeugt werden.
Solche Anordnungen wird man ver wenden, wenn man beispielsweise neben den drei Teilfarbkomponenten noch eine vierte, der Helligkeit des Bildes entsprechende Kom ponente übertragen will, wobei erstere mit schmalem und letztere mit breitem Frequenz band übertragen werden, wie dies zur Fre- quenzbandverringerung ohne Beeinträchti gung der Bildschärfe vorgeschlagen worden ist. Es ist aber auch beispielsweise möglich, in einer Röhre eine bestimmte Farbkompo nente und in der andern Röhre die restlichen Farbkomponenten zu erzeugen, wobei dann nur die erstere mit breitem Frequenzband übertragen wird und damit für die Auflösung des Bildes massgebend ist.
Ein Ausführungsbeispiel eines Aufnahme gerätes mit zwei Röhren ist in Fig. 8 schema tisch dargestellt. Durch ein Aufnahmeobjektiv 102 wird ein Bild des Originals 101 auf den Bildschirm 105 der einen Röhre 104 geworfen. Darstellungsgemäss ist im Aufnahmestrahlen- gang ein halbdurchlässiger Spiegel 103 unter einem Winkel von 45 angeordnet, durch dessen Wirkung ein weiteres Bild 106 des Ori ginals 101 entsteht. Dieses Zwischenbild 106 wird durch eine Linse 107 auf den Schirm 109 der Röhre 108 abgebildet, wobei das Lin- senraster im Aufnahmestrahlengang der zwei ten Röhre angeordnet wird.
In der Pupille der Linse 107 befindet sich das Mehrzonen Iilter 111 und die als Lichtquelle dargestellte Steuerzone 112, deren streifenförmige Bilder in .der erwähnten Weise durch das Linsen raster<B>110</B> in der Ebene des Bildschirmes 109 entworfen werden. Bei dieser Anordnung wird in der Röhre 104 ein der Bildhelligkeit entsprechendes Signal und in der Röhre 108 drei der Farbverteilung des Bildes entspre chende Signale gebildet. Bekanntlich genügt es in diesem Fall, die Helligkeitskomponente allein mit dem Frequenzband zu übertragen, welches der gewünschten Bildschärfe ent spricht., während die der Farbverteilung ent sprechenden Signale mit einem wesentlich ver ringerten Frequenzband übertragen werden können.
Auf diese Weise kann eine erhebliche Einsparung an Frequenzband erzielt werden, ohne dass die Schärfe des am Empfangsort aus den vier Komponenten zusammengesetzten Bildes leidet. Der der Lichtquelle 112 ent sprechende Steuerimpuls wird verwendet, um das am Ausgang der Röhre 108 erhaltene Ge samtsignal in drei den Teilfarben entspre chende Simultansignale zu verwandeln.
Die Anordnung der Fig. 8 kann aber auch so ausgebildet werden, dass man in der Röhre 104 nur ein, beispielsweise das grüne, Teil- farbsignal bildet, während die beiden rest lichen, das heisst das rote und blaue Teilfarb- signal, in der Röhre 108 gebildet wird. In. die sem Fall wird anstatt eines halbdurchlässigen Spiegels 103 ein Interferenzfilter verwendet, welches nur das der grünen Farbkomponente entsprechende Spektralgebiet durchtreten lässt und die der blauen und roten Komponente entsprechenden Gebiete reflektiert.
In diesem Fall weist das Filter 111 neben der Steuer zone 112 zwei Zonen, und zwar eine rote und eine blaue Zone auf. Die Steuerzone 112 dient wiederum zur Aufspaltung des rotblauen Ge samtsignals in simultane Teilfarbsignale, während das grüne Teilfarbsignal in der Röhre 104 erzeugt wird.
Es ist leicht einzu sehen, dass bei gleichem Auflösungsvermögen der Bildschirme 105 und 109 das grüne Teil- farbsignal wesentlich mehr Details enthält als die aufgespaltenen roten und blauen Teil- farbsignale, so dass letztere wiederum mit verringertem Frequenzband übertragen wer den können, ohne dass dadurch die Schärfe des Bildes leidet, welche massgebend durch das grüne Teilbild bestimmt wird.
Color television recorder. The present invention relates to a color television recording apparatus.
When transmitting television images in natural colors, as is well known, the selected color separations are formed on the transmitting side and are transmitted by partial color signals. On the receiving side, these are converted back into the color separations, the composition of which results in the colored image - Overlaying of the partial color separations, no misregistration may occur, as this would lead to disruptive effects such as color pests, etc. Such misregistration can arise on the sending side as well as on the receiving side.
During recording, misregistration occurs, for example, when the partial color signals of a simultaneous system belonging to a pixel are not generated at the same time, with the result that the receiver cannot correctly compose the individual pixels from the associated partial color signals.
The present invention provides the task of seeing the misregistration occurring in the previously known recording devices for colored television. to avoid the partial color signals.
According to the present invention, a television recording device is used in which at least two of the partial color signals composing a color television picture are generated by means of a common screen.
According to the invention, this device is characterized in that there is a grid of cylindrical lenses in front of the screen, the effect of which is that stripe-shaped images of a multi-zone color filter are created in the plane of the screen, and that the screen is perpendicular to the direction of the electron beam images of the color filter zones designed by the lenticular lenses are scanned, and that at the edge of the color filter, parallel to the color filter zones, an additional zone is provided, which is not penetrated by the light flux, and that the
Signal pulses corresponding to the images of the additional zone can be used to correctly divide the total signal voltage obtained at the output of the tube into the partial signal voltages.
Embodiments of the present invention are to be explained in the following with reference to the accompanying drawings, in which Fig. 1 shows schematically a Ausführungsbei game in arrangement and circuit. FIG. 2 schematically explains the division of the total signal voltage into the partial color signals when using a correspondingly shaped light source as the control zone, and FIG. 3 the division when using an opaque control zone.
Fig. 4 is used to explain the separation of the crosstalk of the control zones on the partial colors, and Fig. 5 shows an arrangement for separating the interfering crosstalk from the control zone in the partial color zones.
FIG. 6 serves to explain the crossover of the partial color zones to one another, and FIG. 7 shows a circuit arrangement for separating this mutual crossover of the partial color zones.
Fig. 8 shows a pickup device with two pickup tubes.
Fig. 1 shows an embodiment of a device according to the present invention. The image to be transmitted 1 is formed by a recording lens 2 on the light-sensitive screen 3 of the recording tube 4 from. The pickup tube shown schematically in the usual manner itself does not form the subject matter of the present invention and its structure and action can be assumed to be known. The electrode system 7 used to generate the electron beam 6 is located inside the glass bulb 5.
The photoelectric screen 3 is scanned in a known manner on adjacent lines by means of the electron beam, and the image signal is thus obtained at the output 8. Any recording tube can be used as the receiving tube, for example an orthicon, vidicon, etc., the resolution or screen size of which must be adapted to the pitch of the lenticular grid, as will be explained below.
According to the present invention, a lens grid 10, which consists of cylindrical lenses, is located between the taking lens and the screen, and a multi-zone color filter 11 is attached in the objective pupil of the taking lens 2, the zone boundaries of which run parallel to the cylinder axes of the grid 10.
The focal length of the lenticular lenses is to be measured so that each individual lens in the plane of the screen 3 creates an image of the color filter 11. As is known from the technology of lenticular raster color film, this divides the surface of the screen into parallel, juxtaposed strips that are assigned to the partial colors in the same way as the zones of the filter. For example, if the color filter has three zones 12, 13 and 14, which are generally red, green and blue, then red, green and blue stripes etc. are next to each other on the screen.
Since the multi-zone color filter is located in the objective pupil, the brightness on the individual stripes of the screen across the direction of the stripes is the same as that of the corresponding element of the picture 1 the brightness of the respective color component. This effect is derived from the technique of lenticular film.
The screen 3 is scanned by the electron beam 6 perpendicular to the direction of the cylinder lenses, so that a point sequence-like signal is created in which the red, green and blue partial signals of one and the same picture element occur one after the other. The size of the picture elements is given by the fineness of the raster, namely the size of a picture element perpendicular to the lenticular lenses is equal to a lens width. The screen must accordingly have a resolution that still permits the separate resolution of the color zones nested behind the raster lenses.
In this arrangement, therefore, in the overall signal, partial color signals belonging to one another always follow one another from a specific picture element. There can therefore be no misregistration of the signals,
As can be the case, for example, with simultaneous systems using three separate recording tubes for the individual partial colors as a result of the lack of optical cover ring or insufficient coverage of the scanning raster of the individual tubes or in image sequence systems due to insufficient coverage of successive scanning rasters.
For transmission and playback it proves. it is necessary to divide the total signal voltage into the individual partial signal voltages so that they can be used independently of one another. According to the present invention, for the correct division of the total signal voltage obtained at the output of the tube into the partial signal voltages, a correspondingly shaped zone is attached in the color filter, which is not penetrated by the receiving luminous flux, but which is also displayed on the screen by the lenticular lenses.
A control zone is displayed on the screen between the color zone groups, the lighting of which does not depend on the fluctuating brightness of the recorded image. The control pulse that occurs in the overall signal during scanning is therefore always of the same size and can easily be separated from the overall signal, as will be explained further below.
The control zone can, for example, be opaque to light, that is to say black, so that the control pulse always corresponds to the black level of the image.
However, a correspondingly shaped light source or, more generally, a luminous surface with constant and uniform luminance can also be used as the control zone, which creates zones of constant brightness on the screen via the lens grid. If the brightness of these zones is made greater than the greatest image brightness ever occurring, the control pulse is always greater than the partial color signals by the corresponding amount and can easily be filtered out of the overall signal in terms of amplitude.
An exemplary embodiment for the second case is shown in FIG. Parallel to the zones of the filter 11, an elongated, extending in the direction of the filter zone light duels 7.5 is arranged. Instead of a light source, a reflective surface can also be used, for example, which is illuminated by a suitably attached external oil source. The width of the color zones and the control zone, that is to say the luminous area, is advantageously chosen to be the same, so that the corresponding strips on the screen are of the same width.
Fig. 1 also shows a schematic block diagram of the elements in which the total signal is divided into the partial color signals by means of the control pulse contained in the total signal. In an arrangement according to FIG. 1, in which a light source serves as a control zone, the luminance of the luminous surface is set so that it is a certain amount - for example 25% - greater than the largest occurring image signal.
This is shown in FIG. 2. The overall signal is made up of successive groups of four pulses, which successively correspond to the control zone and the filter zones red, green and blue. The total signal 30 is fed to an amplitude sieve (20 in FIG. 1) in which, for. B. by biased rectifier, the signal is cut so that only the control pulses 31 appear at the output. These screened control pulses are now fed to a run time chain (21 in Fig. 1) which has three taps 22, 23 and 24 which are separately assigned to the partial colors.
The delay time between the individual taps of the runtime chain 21 is dimensioned so that the control pulses .at the outputs 22, 23 and 24 occur simultaneously with the individual associated partial color signals. For example, the signal 32 delayed by one pulse length occurs at the tap 22, the signal 33 delayed by two pulse lengths at the output 23, and the signal 34 delayed by three pulse lengths at the tap 24. Fig. 2 shows that the pulses 32 in temporal coincidence with the red signal. 38, the pulses 33 with the green signal 39 and the pulses 34 with the blue signal 40 are.
The taps 22, 23 and 24 of the delay chain are connected to separately th switching devices 26, 27 and 28, which are actuated by the control pulses in such a way that the switching device is permeable when the control pulse is present. The total signal voltage generated by the tube is applied to the inputs of the switching devices. By controlling the individual switching devices with the control pulses delayed by various amounts, only the assigned color signal 38, 39 and 40 now appears at the outputs.
In order to turn the partial color signals split up in this way into real simultaneous signals, that is to say signals in which the signals belonging to one pixel or image element occur simultaneously, the partial signals 38 and 39 can, for example, have delay elements uni the duration of two or . to delay a pulse. For this purpose, a delay chain 126 and 127 is switched on behind the switching devices 26 and 27, the delay time of which is two or one full pulse length. After running through this runtime chain, the pulses 38, 39 and 40 then occur simultaneously and thus represent simul tansignals that are free of misregistration.
Instead of this, the pulses can also be broadened in the switching devices themselves by flattening or integrating circuits, so that the pulses at the output of the switching devices assume the time curve 138, 139 and 140 shown in dashed lines in FIG. In this case the partial color signals naturally have a certain waviness corresponding to the zone width. For practical purposes, however, these signals can also be viewed as simultaneous and free from disruptive dimming errors.
3 shows schematically the process of division when using a light-impermeable black zone. If no special measures are taken here, the amplitude-wise separation of the control pulse corresponding to the black zone makes difficulties if it is not ensured that the control pulse by a certain amount, e.g. B. 42, is lower than the smallest amplitude (black) of the partial color pulses, which corresponds to the absence of a certain partial color component in the image.
If one assumes, however, that normally large, completely black areas of the picture rarely occur, or are limited to at least smaller parts of the picture, then such measures can be dispensed with and the control pulse can be used to synchronously control a pulse generator. This in turn generates a pulse of a defined size, which is then sent to the delay chain and controls the division in the specified manner. The constancy of such pulse generators is generally sufficient to bridge the lack of the original black control pulse in dark parts of the image. Such an arrangement has the advantage that no separate light source has to be provided in the recording device.
There is no liver speech of the large control pulse generated by the light source in the color pulses, which would then make the compensation specified below necessary.
Such overshooting between the control pulse and the partial color signals or between the partial color signals is caused in particular by the limited resolution of the screen. The curve of the signal voltage when scanning individual color zones is consequently not rectangular, even when recording a uniformly illuminated area, but has the shape indicated in FIGS. 4 and 6.
In order to obtain an image that is as detailed as possible, the pitch of the lens raster will be made as small as is possible with consideration of the resolution of the screen. Assuming a screen with the size of 12 X 16 cm and an image of 625 lines, the result is a grid with about 5 lenses / mm. Each individual lens has a width of about 200, u and the individual color stripes of about 50, u. However, this means that the individual strips are at the limit of the resolution of the available recording tube,
and the scanning of the screen naturally does not result in a rectangular, but rather a rounded temporal course of the pulses. However, this flattening of the pulses causes the control pulses to crosstalk into the partial color pulses, as can be seen from FIG. 4. If a dark field is recorded with the arrangement of FIG. 1, only the control pulses appear in the total signal voltage. These be seated, as shown in FIG. 4, not a rectangular shape 60, but the rounded profile 61.
During the division of this total signal voltage, interference voltages occur in the partial color channels, which correspond to the hatched areas 62, 63 and 64 in the individual channels. Since the control pulse has a constant size, the interference voltages generated in the partial color channels are also constant. The crosstalk of the control pulse on the partial color channels can therefore be compensated for by subtracting a correspondingly large constant amount from the individual partial color signals.
This can be achieved with an arrangement according to FIG. Insofar as this corresponds to the arrangement of FIG. 1, such parts are provided with the same reference numbers. In contrast to the arrangement of FIG. 1, the lens grid in FIG. 5 is not located directly in front of the screen, but the principle of what is known as intermediate mapping is used. The lens grid 70 is in turn at such a distance from the color filter that the images of the filter zones are designed in its rear plane 71.
This plane 71 is imaged on the screen 73 by a lens 72. Although such an arrangement requires two lenses, it has the advantage that the lenticular grid does not have to be arranged directly in front of the screen, that is to say within the receiving tube. In addition, it is possible to choose a ratio other than 1: 1 for the intermediate image, and thus to choose the most favorable possible dimension for the size of the lens grid and screen, independently of one another. The total signal generated by the pickup tube is split in the same way as in FIG.
To compensate for the interference voltages, there are three switching elements 74, 75 and 76 in the color channels, which serve to subtract the amounts from the partial color signals that correspond to the crosstalk of the control pulse. As a result of the above-mentioned limited resolution of the screen As shown in Fig. 6, the components of the overall signal originating from the individual filter zones do not have the rectangular shape 80, 81 or 82, but rather show the flattened profile 83, 84 and 85.
From their superimposition it can be seen that the size of the partial color signals obtained after the split is dependent not only on the associated partial color component, but also on the other two components. This crosstalk between the individual partial color signals cannot be compensated for by subtracting a constant amount, such as the crosstalk of the control pulse, rather it is necessary to subtract amounts from the individual partial color signals that are proportional to the other two partial voltages. The following considerations apply to the size of the amounts to be deducted.
The partial color signals obtained at the three outputs are related to the three color components according to the following formula:
EMI0005.0035
<I> SR <SEP> == 1 <SEP> -R + kGR.G + kBR # B </I>
<tb> SG = kRG # R + 1 <SEP> <I> # G + kBG # B </I>
<tb> SB = kRB # R + kGB.G + l <SEP> -B where the coefficients denote mutatis mutandis the -about speaking from one partial color to another. For example, the coefficient kGR for the crosstalk between the green component and the red component is valid.
The solution of the equation provides the formula
EMI0005.0037
<I> R = k1SR- (k2'SG + k3'SB) </I>
<tb> <I> G <SEP> = <SEP> k4 </I> <SEP> SC <SEP> - <SEP> (k5 <SEP> <I> 'SR </I> <SEP> + <SEP > k6 <SEP> <I> 'SB) </I>
<tb> <I> B = k7SB- (ks # SR + ks # SG) </I> The coefficients ki <B><I>-kg</I> </B> denote the coefficients with which the three partial colors have to be multiplied in order to obtain the signals that only correspond to the individual partial colors. The coefficients of the first and second system of equations are related as follows:
EMI0006.0001
The coefficients kGB etc. can be determined for a specific recording device by measurement.
In general, depending on the mutual position of the colored stripes, some of the coefficients will agree with one another.
FIG. 7 shows an arrangement in which the cross-talk of the partial color components is compensated for using the laws just developed, the arrangement basically corresponding to that of FIG. Again, a lenticular lens with an intermediate image is used. In the 1Vlehrzone filter, however, there is no light source for generating the control pulse, but a black, opaque zone 91.
In the three partial color channels there are three subtraction devices 92, 93 and 94, which subtract certain partial amounts of the two other partial color signals from the partial color signals in accordance with the relationships given above.
It is known that there are no physically feasible color filters which have the spectral characteristics required for the division into the partial color components theoretically according to the three-color method. As is known, such filters would have to have filter curves with negative subsections.
On the other hand, in electrical processes in which the partial color components are obtained as electrical signals, a correction of the color filter curves can be carried out by combining certain amounts of the individual partial color signals known in terms of magnitude and sign. This correction method is known per se, but in the present case it can be combined with the correction of the cross-talk of the control zone and partial color zone.
In the present embodiment, examples were discussed in which a single pickup tube is used to generate three partial image signals. However, the invention can also be applied to recording devices which have more than one recording tube, in which case at least two of the signals composing the colored image are generated on a common screen, that is, in one of the two tubes.
Such arrangements will be used if, for example, a fourth component corresponding to the brightness of the image is to be transmitted in addition to the three partial color components, the former being transmitted with a narrow frequency band and the latter with a broad frequency band, as is the case for reducing the frequency band without impairment the sharpness of the image has been suggested. But it is also possible, for example, to generate a certain color component in one tube and the remaining color components in the other tube, in which case only the former is transmitted with a wide frequency band and is therefore decisive for the resolution of the image.
An embodiment of a recording device with two tubes is shown schematically in Fig. 8. An image of the original 101 is projected onto the screen 105 of the one tube 104 through a taking lens 102. According to the illustration, a semitransparent mirror 103 is arranged in the recording beam path at an angle of 45, through the effect of which a further image 106 of the original 101 is created. This intermediate image 106 is imaged by a lens 107 on the screen 109 of the tube 108, the lens grid being arranged in the recording beam path of the second tube.
The multi-zone filter 111 and the control zone 112, represented as a light source, are located in the pupil of the lens 107, the strip-shaped images of which are designed in the manner mentioned by the lenticular grid 110 in the plane of the screen 109. In this arrangement, a signal corresponding to the image brightness is formed in the tube 104 and three signals corresponding to the color distribution of the image are formed in the tube 108. As is known, it is sufficient in this case to transmit the brightness component only with the frequency band which corresponds to the desired image sharpness, while the signals corresponding to the color distribution can be transmitted with a significantly reduced frequency band.
In this way, significant savings in frequency band can be achieved without the sharpness of the image composed of the four components at the receiving location suffering. The control pulse corresponding to the light source 112 is used to convert the overall signal obtained at the output of the tube 108 into three simultaneous signals corresponding to the partial colors.
The arrangement of FIG. 8 can, however, also be designed in such a way that only one, for example the green, partial color signal is formed in the tube 104, while the remaining two, that is, the red and blue partial color signal, are formed in the tube 108 is formed. In. In this case, instead of a semi-transparent mirror 103, an interference filter is used which only allows the spectral region corresponding to the green color component to pass through and reflects the regions corresponding to the blue and red components.
In this case, the filter 111 has two zones in addition to the control zone 112, namely a red and a blue zone. The control zone 112 in turn serves to split the red-blue total signal into simultaneous partial color signals, while the green partial color signal is generated in the tube 104.
It is easy to see that with the same resolution of the screens 105 and 109, the green partial color signal contains considerably more details than the split red and blue partial color signals, so that the latter can in turn be transmitted with a reduced frequency band without the The sharpness of the image suffers, which is largely determined by the green partial image.